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子宫内膜癌(EC)是女性生殖系统中十分常见的恶性肿瘤,近年来不仅发病率持续攀升,患者群体也逐渐呈现年轻化趋势。在所有 EC 类型中,占比 70%-80% 的 I 型子宫内膜癌,其发病与长期暴露于雌激素密切相关;而对于有生育需求的年轻患者来说,孕激素治疗堪称保留生育功能的 “关键手段”。然而临床中存在一个残酷的现实:约 10%-30% 的患者会出现孕激素耐药,面对治疗失效往往陷入 “无计可施” 的困境。近期,一项发表于国际顶刊《科学转化医学》(Science Translational Medicine,影响因子 14.6,SCI Q1 区)的研究,终于破解了孕激素耐药的 “核心密码”—— 罪魁祸首竟是胆固醇!。近日,一项发表在《Science Translational Medicine》(IF:14.6;分区:SCIQ1区)终于破解了孕激素耐药的 “核心密码”—— 罪魁祸首竟是胆固醇!今天就带大家读懂这项有望改变临床实践的重磅研究,文章题目为:Cholesterol desensitizes the response of endometrial cancer to progestin by attenuating progestin signaling.
第一作者:Jiali Hu , Lulu Wang , Bingyi Yang
单位:复旦大学附属妇产科医院,上海市女性生殖内分泌相关疾病重点实验室
通讯作者:Qiaoying Lv, Wei Xu, Xiaojun Chen
单位:复旦大学附属妇产科医院,复旦大学附属第五人民医院、复旦大学生物医药研究院,同济大学医学院附属第十人民医院
研究背景
对于有生育意愿、希望保留生育能力的年轻子宫内膜癌(EC)患者,或是患有癌前病变子宫内膜不典型增生(EAH)的患者而言,孕激素是临床推荐的一线治疗方案。但临床数据却揭示了一个棘手问题:约10%-30%的EC/EAH患者会出现孕激素耐药 —— 具体表现为接受治疗 4-6 个月后,病灶不仅没有明显缓解(处于稳定状态),甚至可能进展为更严重的病变(比如EC发生侵袭或转移),还有部分患者在病情缓解后短期内就出现复发。
更值得关注的是,肥胖患者的孕激素耐药率比正常体重患者高出 2-3 倍。可长期以来,肥胖与耐药之间的中间关联环节始终是个谜:肥胖通常会伴随血脂异常(如高胆固醇、高甘油三酯)、胰岛素抵抗等代谢紊乱问题,但究竟是哪种代谢异常在影响孕激素疗效?其背后的分子机制(比如是否会干扰激素受体信号、改变肿瘤微环境等)至今尚未明确。这也导致临床层面一直缺乏针对性的耐药逆转策略,只能被动应对治疗失效的情况。
研究结果
Fig1: 血清 ApoA-I 降低与孕激素耐药直接相关
作者以 “解决临床问题、挖掘潜在标志物” 为核心目标,通过对比两类患者的指标 —— 即孕激素敏感组(治疗 4 个月内达到完全缓解,简称CR)与耐药组(未达到CR),系统分析了两组的血清脂质数据和病灶胆固醇水平,最终筛选出与耐药最相关的代谢分子(ApoA-I)。从具体图表结果来看:A 图(血清 ApoA-I 浓度)耐药组显著低于敏感组。而其他脂质指标(图B-F):血清载脂蛋白 B(ApoB)、总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)在两组间无显著差异。排除了其他血脂指标的干扰,明确ApoA-I是特异性关联因子。血清 ApoA-I 浓度与子宫内膜病灶内胆固醇含量呈显著负相关(图G),ApoA-I 越低则胆固醇在癌细胞内堆积越多。ApoA-I 水平与患者临床缓解率(图H):表明ApoA-I 可作为耐药风险筛查标志物。整体而言,作者首先从临床样本切入,锁定了与孕激素耐药直接相关的代谢指标,通过对比耐药组与敏感组的血清脂质(ApoA-I 显著降低)、病灶胆固醇(ApoA-I 与胆固醇负相关)及治疗效果(ApoA-I 低则CR率低),首次在临床层面建立起 “ApoA-I 水平下降→胆固醇堆积→孕激素耐药” 的关联链条,也为后续的机制研究明确了方向 —— 病灶内胆固醇堆积很可能是导致耐药的关键介质。
Fig2:细胞实验验证高胆固醇直接抑制孕激素信号通路
基于临床样本中 “胆固醇堆积可能是耐药关键介质” 的发现,研究自然引出核心疑问 ——“胆固醇究竟如何导致耐药?”,这一问题也为后续细胞实验指明了研究方向。于是作者将研究视角从 “临床关联分析” 转向 “细胞机制解析”,通过调控细胞内胆固醇水平,观察孕激素(MPA)对PRB靶基因的激活效果,以此验证胆固醇是否会直接干扰孕激素信号。在 Ishikawa(图A)、RL95-2(图B)两种 EC 细胞中,单独用MPA可显著上调PRB靶基因表达;而联合胆固醇后,靶基因表达被显著抑制,证明外源性胆固醇可削弱孕激素的信号激活作用。敲低(图C)胆固醇外流转运体ABCA1后,MPA诱导的靶基因表达显著降低,证实内源性胆固醇升高同样抑制孕激素信号。用 ApoA-I 模拟肽L-4F(促进胆固醇外流)处理后,MPA 对靶基因的激活作用显著增强(图D-E);敲低胆固醇合成关键酶 HMGCR(减少胆固醇生成)后,MPA 诱导的靶基因表达也明显升高(图F),二者共同证明降低细胞内胆固醇可恢复孕激素对PRB信号的激活。在 L-4F 降胆固醇的基础上补充胆固醇(图G-H),L-4F 介导的MPA信号增强作用被 “抵消”,反向验证胆固醇是抑制孕激素信号的直接因素。综上,这组细胞实验通过 “双向验证” 展开, 一方面升高胆固醇(外源性补充/敲低 ABCA1)会抑制 MPA 靶基因表达,另一方面降低胆固醇(L-4F / 敲低 HMGCR)会增强 MPA 靶基因表达,最终证实胆固醇水平与孕激素信号强度呈负相关。同时,这也排除了临床样本中胰岛素抵抗等混杂因素的干扰,明确了胆固醇是直接干扰孕激素信号的关键因素。
Fig3:胆固醇通过阻断磷酸化与核转位抑制PRB的活化
已知胆固醇是直接干扰孕激素信号的因素,但 “胆固醇具体如何抑制孕激素信号” 这一关键问题仍未解决。考虑到孕激素受体B(PRB)是孕激素发挥作用的核心靶点,作者将研究焦点锁定在PRB上,重点探究胆固醇对PRB活化过程的影响,而 PRB 活化的核心,正是 “磷酸化(Ser294 位点)” 与 “核转位” 这两个关键步骤。为此,作者通过免疫印迹、免疫组化(IHC)及荧光成像等技术,层层解析胆固醇抑制 PRB 功能的具体环节。作者在 Ishikawa-PRB(A)、RL95-2-PRB(B)细胞中,胆固醇预处理显著降低MPA诱导的PRBSer294 磷酸化水平(pSer294-PRB)。免疫印迹(图C)分离细胞核与细胞质组分显示:高胆固醇条件下,MPA 诱导的PRB核定位显著减少,核转位受阻直接导致信号中断。用临床样本 IHC 验证(图D-E )发现低 ApoA-I组与正常 ApoA-I 患者组的病灶组织在治疗前两组PRB在胞质、胞核均有表达,无显著差异;而治疗 3 个月后:正常 ApoA-I 组PRB核/质染色比显著高于低 ApoA-I 组。通过 eGFP-PRB 荧光蛋白追踪(图F-K);胆固醇预处理显著降低MPA诱导的PRB核转位比例(图F-G);敲低 ABCA1(内源性胆固醇升高)后,MPA 对PRB磷酸化(H)与核转位(I-K)的促进作用均减弱等从动态角度证实胆固醇对PRB活化的抑制。所以作者通过免疫印迹证实胆固醇抑制PRB磷酸化、核质分离证实胆固醇阻碍PRB核转位、临床样本IHC证实高 ApoA-I(低胆固醇)组PRB核转位更强、荧光成像动态追踪PRB变化,最终明确胆固醇并不影响PRB的整体表达量,而是针对性抑制其活化的两个关键步骤(磷酸化与核转位)。这一结论也从 “功能层面” 缩小了机制研究范围,指向核心方向:胆固醇可能直接作用于 PRB 本身。
Fig4:胆固醇与孕激素竞争结合PRB的 LBD 结构域
但新的疑问随之而来:胆固醇究竟是如何直接作用于PRB的?为解答这一问题,作者将研究推进到分子结构层面,深入解析胆固醇与PRB的相互作用模式 。MPA 与胆固醇的化学结构存在相似性(均含类固醇核心骨架),为二者竞争结合PRB提供结构基础(图A)。分子对接评分显示(图B)二者亲和力相近,证明胆固醇具备与MPA竞争结合PRB的能力。结合位点分析MPA(图C)与胆固醇(图D)均与PRB配体结合域(LBD)的 Gln⁷²⁵、Arg⁷⁷⁶形成氢键,胆固醇还与 Leu⁸⁸⁷形成范德华作用,而MPA无此相互作用。所以Leu⁸⁸⁷成为后续突变实验的关键靶点。用生物素标记胆固醇处理 HEK293T-PRB 细胞,IP 实验(图E)可成功下拉 PRB,直接证明胆固醇与PRB在细胞内存在物理结合。而当MPA与胆固醇共存(图F-G)时,胆固醇通过与 Gln⁷²⁵、Arg⁷⁷⁶形成氢键,同时结合 Leu⁸⁸⁷,“挤占”MPA的结合空间,导致MPA无法正常结合PRB。上述实验分子对接证实二者结合亲和力相近、IP实验证实胆固醇与PRB直接结合、结合位点分析明确二者共同结合位点及胆固醇特有的 Leu⁸⁸⁷结合作用。作者首次清晰阐明胆固醇是通过竞争性结合PRB配体结合域(LBD)干扰孕激素信号的。至此,研究完成了 “临床现象→细胞机制→分子作用” 的完整机制闭环,也明确了耐药的核心 分子靶点:PRB的配体结合域及其中的 Leu⁸⁸⁷位点。
Fig5:PRB Leu⁸⁸⁷是胆固醇结合的关键位点,突变可保留孕激素敏感性
基于此前发现的胆固醇与 PRB 结合的特异性位点 Leu⁸⁸⁷,研究自然提出了待验证的核心问题:Leu⁸⁸⁷是否正是胆固醇结合PRB的关键位点?这一问题也为后续突变实验明确了靶点。为此,作者构建了PRB L887A突变体(将亮氨酸Leu替换为丙氨酸Ala),通过一系列实验验证该位点在胆固醇干扰PRB功能中的核心作用。分子对接实验(图A)显示:当胆固醇与MPA共存时,MPA 与PRB的结合亲和力显著下降,进一步证实胆固醇削弱MPA与PRB的结合。IP 实验(图B)显示胆固醇存在时,MPA 与PRB的相互作用显著减弱,从实验层面验证两者竞争结合。胆固醇与野生型 PRB(PRB WT)的结合能与PRBL887A 的结合能相比,亲和力下降,PRB L887A 突变体与生物素 - 胆固醇的结合效率显著低于PRBWT,证明L887A 突变削弱胆固醇与PRB的结合, Leu⁸⁸⁷是胆固醇与PRB结合的关键位点(图C-D)。在PRBWT 细胞中,胆固醇显著抑制MPA诱导的PRB磷酸化(图E)与核转位(图F);而在PRBL887A 细胞中,胆固醇的抑制作用显著减弱;加入L-4F(降胆固醇)可恢复PRBWT 细胞的MPA信号,但对PRBL887A 细胞无作用(图G-H),反向证明胆固醇通过结合 Leu⁸⁸⁷干扰PRB功能,突变该位点可绕开胆固醇的抑制。作者通过构建 PRB L887A 突变体(削弱胆固醇与PRB的结合),结合功能实验(突变后胆固醇无法抑制PRB磷酸化与核转位),最终明确:Leu⁸⁸⁷是胆固醇结合PRB的关键位点 ,只要突变该位点,就能阻断胆固醇对PRB功能的干扰,让细胞保留对孕激素的敏感性。
Fig6:降低胆固醇可增强 EC 细胞对孕激素的敏感性
在完成机制解析后,作者将研究重点从明确原因 转向验证解决方案,核心问题也随之聚焦为降低胆固醇能否逆转孕激素耐药。这一问题的提出,为后续细胞干预实验搭建了核心目标。作者通过整合 “信号通路变化、细胞增殖状态、分子标志物表达” 三方面数据,系统验证了降胆固醇策略(如使用L-4F、敲低胆固醇合成关键酶HMGCR)不仅能恢复PRB信号活性,还能增强孕激素对癌细胞的抑制效果。L-4F 处理(图A)或敲低HMGCR(图B)可显著增强MPA诱导的PRBSer294 磷酸化,上述降胆固醇策略还能促进MPA诱导的PRB核转位(免疫印迹图C,F;荧光成像图D,G;核/质比量化图E)。与 Fig.3结果相呼应,证明降胆固醇可逆转PRB活化障碍。升高胆固醇(补充胆固醇或敲低 ABCA1)可削弱MPA对EC细胞增殖的抑制(图H-I);降低胆固醇(L-4F 或敲低 HMGCR)可增强MPA的抗增殖与抗克隆形成能力(图L-M)。当胆固醇升高时MPA无法下调增殖标志物 Cyclin D1,也无法上调细胞周期抑制剂p21、p27(图J-K );而降低胆固醇后MPA 则可有效下调 Cyclin D1、上调 p21/p27(图N-O),从细胞周期调控角度,解释降胆固醇增强孕激素抑癌效果的机制。综上,作者在细胞层面完整验证了 “降胆固醇(L-4F/ 敲低 HMGCR)→恢复 PRB 磷酸化与核转位→增强 MPA 抗增殖效果(下调 Cyclin D1、上调 p21/p27)” 的作用链条,不仅证实降胆固醇能恢复孕激素信号通路,更明确其可同步恢复孕激素的抑癌功能。这种从 “信号通路变化” 到 “细胞表型改变” 的完整论证,为后续动物实验与临床试验的开展提供了扎实的理论支撑。
Fig7:通过动物实验与临床验证:瑞舒伐他汀(ROS)可逆转耐药,提升疗效
在细胞实验证实降胆固醇可逆转耐药后,作者将研究推向更贴近临床实际的体内验证与临床探索阶段,核心目标是检验降胆固醇干预手段在动物模型中的实际效果,进而为临床应用铺路。为此作者通过构建模拟高胆固醇患者的裸鼠移植瘤模型,结合2期临床试验,系统验证了 “孕激素+瑞舒伐他汀(ROS)” 联合方案的疗效与安全性。裸鼠分为普通饮食组与高胆固醇饮食组,皮下接种 Ishikawa 细胞后,给予溶剂(Ctrl)、MPA、ROS、MPA+ROS 处理21天,评估肿瘤生长(图A)。高胆固醇饮食组肿瘤体积(图B):单独MPA对肿瘤生长的抑制作用微弱,而 MPA+ROS 组肿瘤体积显著缩小;终末肿瘤体积评估发现高胆固醇饮食组中,MPA+ROS 组的肿瘤体积(图D)与重量(图E)显著低于单独MPA组,且血清胆固醇水平恢复正常。证明在高胆固醇体内环境中,ROS 可通过降胆固醇恢复MPA的抑瘤效果。2期临床试验结果(图F)显示调整年龄、BMI 等因素后,MA+ROS 仍是改善疗效的独立因素。综合上述动物实验与临床数据,研究为 “孕激素 + 他汀类药物” 联合方案进入临床应用提供了直接证据,最终形成了 “从临床现象发现耐药问题→深入解析胆固醇致耐药的分子机制→在细胞与动物模型中验证干预效果→通过临床试验初步证实临床价值” 的完整研究闭环。
研究结论
✦1. 对于子宫内膜癌(EC)及癌前病变子宫内膜不典型增生(EAH)患者,ApoA-I水平降低、子宫内膜病灶中胆固醇堆积,与孕激素治疗耐药存在密切关联,其中ApoA-I可作为筛查耐药风险的潜在标志物;
✦2. 胆固醇会与孕激素竞争结合孕激素受体B(PRB)的配体结合域,且这一过程对PRB上的亮氨酸887(Leu⁸⁸⁷)位点存在依赖性,最终抑制PRB的磷酸化与核转位,削弱孕激素信号通路的活性,进而导致患者对孕激素治疗产生耐药;
✦ 3. 降低细胞内胆固醇水平,能够让EC细胞重新对孕激素敏感,而瑞舒伐他汀钙(ROS)可通过降低胆固醇,提升 “孕激素 + 瑞舒伐他汀钙” 联合治疗方案的效果,具体表现为缩短患者达到疾病完全缓解的时间、提高完全缓解率;
✦4. 胆固醇在病灶内积累是引发孕激素耐药的关键因素,因此将孕激素与他汀类药物联合使用,有望成为改善 EC 及 EAH 患者治疗效果的新方向。
创新点
1.机制创新:过往研究多认为代谢异常是通过间接途径影响肿瘤耐药,而本文首次清晰证实,胆固醇会与孕激素竞争结合孕激素受体B(PRB)的配体结合域,并且这一过程尤其依赖PRB上的Leu⁸⁸⁷位点。通过这种直接竞争,胆固醇会抑制PRB的磷酸化与核转位,从受体激活的源头削弱孕激素信号,彻底打破了此前对代谢异常与肿瘤耐药关联的认知局限;
2.干预与转化创新:研究提出 “孕激素 + 他汀类药物” 的联合治疗方案,借助瑞舒伐他汀等他汀类药物降低胆固醇水平,从而逆转孕激素耐药。同时,研究通过完整的证据链为该联合方案的临床应用提供了直接支撑,最终形成 “从临床现象发现耐药问题→深入解析胆固醇致耐药的分子机制→验证降胆固醇干预的有效性→为方案临床落地提供依据” 的闭环,让基础研究成果真正具备服务临床的价值。
热点聚焦
分子对接技术是一种基于结构生物学和计算化学的核心技术,旨在通过计算机模拟,预测小分子配体(如药物分子、代谢物等)与生物大分子靶点(如蛋白质、核酸等)之间的结合模式、亲和力及相互作用机制,核心是 “模拟分子间的‘适配’与‘结合’过程”。
在解析胆固醇与 PRB 的结合模式及竞争关系时,研究团队通过对接评分,证实了胆固醇与MPA对PRB的结合亲和力相差不大。除此之外,作者还借助该技术进行的结合位点分析,得出了更细致的发现:胆固醇和MPA都能与PRB配体结合域(LBD)上的 Gln⁷²⁵、Arg⁷⁷⁶两个位点形成氢键,而胆固醇还额外能与该区域的 Leu⁸⁸⁷形成范德华作用(MPA无此作用)。这一差异让 Leu⁸⁸⁷位点的重要性凸显出来,直接为后续设计 PRB L887A突变实验、验证该位点是否为胆固醇结合 PRB 的关键靶点,提供了精准的研究方向和理论支撑。作者还运用该技术与免疫沉淀实验配合开展研究它被用来预测胆固醇与孕激素如何竞争结合孕激素受体B(PRB)的配体结合域,进而明确二者结合的关键位点,为解析耐药机制提供了分子层面的依据。
本期文献分享到此结束,最后为大家附上原文链接:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41032624/
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