综述:黑色素瘤中线粒体生物能量学与网络的研究进展

【字体: 时间:2025年07月30日 来源:Apoptosis 6.1

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  这篇综述系统总结了线粒体代谢(OXPHOS、TCA循环)、动力学(Drp1、Mfn1/2)、氧化还原稳态(ROS、HIF-1α)和凋亡(Bcl-2家族)在黑色素瘤(Melanoma)进展中的关键作用,并探讨了靶向线粒体的新型治疗策略(如IDH2抑制剂、BH3模拟物),为克服耐药性和联合免疫治疗(PD-1/CTLA-4)提供理论依据。

  

线粒体代谢在黑色素瘤中的作用

黑色素瘤表现出独特的代谢可塑性,即使在有氧条件下也依赖糖酵解(Warburg效应),但线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)仍持续活跃。BRAFV600E突变通过抑制MITF/PGC-1α通路抑制线粒体呼吸,而PTEN缺失则通过Akt激活增强糖酵解。值得注意的是,IDH2突变通过还原羧化作用将TCA循环代谢流向脂质合成,而高浓度柠檬酸通过抑制GSK3β/β-catenin通路诱导凋亡。肿瘤微环境中,黑色素瘤相关成纤维细胞(MAFs)通过分泌代谢物支持肿瘤生长,形成"代谢共生"。

线粒体动力学与质量控制

线粒体通过生物生成(PGC-1α调控)、分裂(Drp1介导)和融合(Mfn1/2参与)维持动态平衡。PGC-1α过表达增强MITF阳性黑色素瘤的氧化应激耐受性,而Drp1依赖的分裂是RAS致癌转化的必要条件。有趣的是,MAPK抑制剂通过抑制Drp1诱导线粒体"超级融合"。线粒体自噬(mitophagy)通过BNIP3和MARCH5/Mfn2通路在缺氧和内质网应激下发挥促生存作用。此外,黑色素瘤通过细胞外囊泡(EVs)传递线粒体蛋白,促进脂肪细胞来源的EVs增强转移。

线粒体氧化还原稳态

线粒体ROS通过稳定HIF-1α激活Met原癌基因,驱动血管生成拟态。ROS还通过ERK/Akt通路促进TGF-β/IL-13释放,诱导M2型肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)极化。在自噬调控中,ROS表现出双重角色:适度水平激活保护性自噬,而过量则引发细胞死亡。

线粒体凋亡调控

黑色素瘤通过上调Bcl-2A1(30-40%病例)、Bcl-xL和Mcl-1(BRAF突变依赖)抵抗凋亡。Mcl-1的Thr163磷酸化可稳定其蛋白结构,而BH3模拟物(如Navitoclax)与Mcl-1抑制剂联用显示出协同效应。

靶向线粒体的治疗策略

临床前研究显示:

  • OXPHOS抑制剂(IACS-010759)与PD-1阻断剂联用可缓解肿瘤缺氧
  • 抗生素(替加环素)通过抑制ETC复合物靶向肿瘤干细胞
  • 天然化合物(δ-生育三烯酚)诱导线粒体Ca2+超载介导的paraptosis
  • 铁死亡诱导剂通过脂质过氧化杀伤耐药细胞

纳米载体技术有望提高线粒体靶向药物的递送效率,而单细胞多组学技术(如PHAGE-ATAC)正揭示mtDNA异质性对治疗反应的影响。

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