胰腺导管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）是一种高度恶性的肿瘤，其特点是肿瘤微环境中细胞外基质（Extracellular matrix, ECM）的硬度较高。细胞外基质的硬度不仅影响细胞的行为，还与肿瘤的进展和预后密切相关。AMPK（Adenosine monophosphate-activated protein kinase）是细胞能量代谢和肿瘤进展中的关键调控分子，其活性受到多种信号通路的调控。然而，ECM硬度对AMPK活性的影响尚不明确。

来自中国医学科学院肿瘤医院/北京协和医学院的Min Deng/ Ye-Xiong Li教授团队以及美国Mayo Clinic的Zhenkun Lou教授团队在本刊发表了题为“Regulation of AMPK activation by extracellular matrix stiffness in pancreatic cancer”的研究论文。该研究揭示了ECM硬度通过Hippo激酶信号通路调控AMPK活性的新机制，并探讨了这一机制在PDAC治疗中的潜在应用。

1、AMPK活性与ECM硬度的关系

研究团队发现，在低ECM硬度条件下培养的细胞显示出增加的AMPK活性，并且细胞的糖酵解代谢受到抑制。此外，敲除 AMPKα 亚基的细胞失去了ECM刚度诱导的 ACC1 磷酸化和代谢转换，表明 AMPK 在ECM刚度介导的代谢转换中发挥着重要作用（图1）。

图1 AMPK在低ECM刚性条件下被激活，并介导细胞的代谢转换（原文中Figure 1）。

2、AMPK活性的调控不依赖于LKB1和CaMKKb

AMPK的经典激活途径是通过LKB1 激酶和 CaMKKb 激酶磷酸化AMPKα亚基 Thr172 位点。然而，研究团队发现，在低刚度ECM条件下，细胞的 ADP/ATP 比率未增加，且缺乏内源性LKB1表达的A549和HeLa细胞中AMPK仍然被激活。此外， CaMKKb的沉默对低刚度ECM诱导的AMPK磷酸化没有影响，提示存在其他激酶参与调控（图2）。

图2 低ECM刚性诱导AMPK激活，此过程不依赖于CaMKKβ和LKB1 （原文中Figure 2）。

3、Hippo激酶在AMPK激活中的作用

通过体外激酶筛选实验，研究团队发现Hippo激酶家族成员能够直接磷酸化AMPKa的Thr172位点，从而激活AMPK。在Hippo 激酶敲除细胞系中进一步证实了Hippo激酶在低ECM硬度诱导的AMPK活化中的关键作用（图3）。

图3 Hippo激酶介导低ECM刚性诱导的AMPK激活和细胞代谢转换（原文中Figure 4）。

4、pAMPK与a-SMA表达水平与胰腺癌患者生存的关系

对90位PDAC患者的临床样本分析显示，pAMPK的表达水平与ECM的硬度标志物a-SMA的表达水平呈负相关，并与患者的总体生存率相关。

5、同时靶向ECM硬度-Hippo激酶-AMPK和低葡萄糖-LKB1-AMPK信号通路的治疗效果

研究团队发现，ROCK 激酶抑制剂 Y-27632 和线粒体抑制剂二甲双胍的联合治疗可以显著抑制 PDAC细胞生长和异种移植肿瘤的生长，并激活 AMPK，表明同时靶向ECM刚度-Hippo 激酶-AMPK 和低葡萄糖-LKB1-AMPK 信号通路可以抑制 PDAC 生长（图4）。

图4 联合使用二甲双胍和ROCK抑制剂Y27632抑制胰腺导管腺癌的生长（原文中Figure 6）。

6、总结

该研究不仅揭示了ECM硬度通过Hippo激酶信号通路调控AMPK活性的新机制，而且为PDAC的临床治疗提供了新的策略。通过同时靶向ECM硬度-Hippo激酶-AMPK和低葡萄糖-LKB1-AMPK信号通路，有望有效地抑制PDAC的生长，为胰腺癌患者的治疗带来新的希望。

文章来源

免费全文下载链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304223003057

引用这篇文章：

Xu X, Fang Y, Nowsheen S, Li YX, Lou Z, Deng M. Regulation of AMPK activation by extracellular matrix stiffness in pancreatic cancer. Genes Dis. 2024;11(3):101035.