背景:线粒体是调控细胞代谢最重要的细胞器,通过不断地分裂/融合调控自身功能并对外界刺激做出适应性反应。大量研究证实,线粒体分裂/融合异常与多种神经退行性疾病、心血管疾病及代谢性疾病的发生进展密切相关。近年来研究证实,多种类型肿瘤中线粒体分裂/融合发生异常,并参与肿瘤恶性进展。实体瘤常由于生长过快而导致内部出现慢性营养缺乏微环境,肿瘤细胞需感知并通过代谢重编程做出适应才能继续生存,而目前肿瘤适应营养缺乏的机制仍不十分清楚,阐明其机制对肿瘤防治具有重大意义。我们前期研究发现,营养缺乏环境时肝癌细胞线粒融合变长。作为细胞能量代谢调控核心的线粒体,其形态结构的变化是否参与肝癌细胞在营养缺乏时的代谢适应尚不清楚。目的:1.明确营养缺乏环境对肝癌细胞线粒体分裂/融合的调控作用与机制。2.探讨线粒体融合对肝癌细胞能量代谢的调控作用。3.分析线粒体融合调控能量代谢的肿瘤生物学意义。方法:1.利用mito-tracker荧光染色与透射电镜(tem)技术,在肝癌细胞系与肝癌临床组织标本中分析营养缺乏环境对线粒体分裂与融合的调控作用。2.利用qrt-pcr与westernblot实验,检测营养缺乏环境下参与线粒体分裂/融合调控的关键分子及其上游信号分子的表达与活性,分析营养缺乏环境促进线粒体融合的分子机制。3.利用qrt-pcr、westernblot与gc-ms(气相色谱-质谱联用)技术,分析营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞糖酵解与氧化磷酸的调控。4.利用tem(透射电镜)、bluenative-page、co-ip、qrt-pcr与westernblot技术,对营养缺乏时线粒体融合调控氧化磷酸化与糖酵解的机制进行研究。5.利用fcm(流式细胞术)与克隆形成实验,分析营养缺乏时线粒体融合对肝癌细胞存活的影响。6.利用裸鼠皮下成瘤实验,在体内分析线粒体融合对肿瘤生长的影响。7.利用ihc实验,对促进营养缺乏环境下线粒体融合关键分子的表达进行检测,并对其与肝癌患者临床参数及预后进行相关性分析。结果:1.mito-tracker荧光染色证实营养缺乏促进肝癌细胞线粒体融合变长;透射电镜(tem)对肝癌组织线粒体形态观察发现,肿瘤中心区(营养缺乏)较边缘区(营养充足)线粒体变长。2.营养缺乏时,线粒体分裂/融合调控关键分子drp1、fis1、mfn1、mfn2与opa1表达均未发生显著变化,而线粒体定位的drp1因被pka磷酸化(s637)而减少,导致线粒体变长。3.营养缺乏时,线粒体融合促进肝癌细胞氧化磷酸而抑制糖酵解。4.营养缺乏时,线粒体融合通过使线粒体嵴紧密促进氧化呼吸链复合体组装,从而激活氧化磷酸化而抑制糖酵解;线粒体融合通过氧化磷酸化介导的nad+/sirt1/hif-1α信号抑制糖酵解。5.线粒体融合抑制肝癌细胞在营养缺乏环境下的凋亡,促进肝癌细胞克隆形成能力。6.营养缺乏诱导的线粒体融合促进肿瘤生长。7.介导营养缺乏环境下线粒体融合的关键分子p-drp1s937表达水平与肝癌患者肿瘤分级、tnm分期及血清afp水平正相关,与患者预后显著负相关性。结论:1.营养缺乏环境促进肝癌细胞线粒体融合。2.pka介导的drp1磷酸化(s637位点)促进营养缺乏时的线粒体融合。3.线粒体融合通过使线粒体嵴形态重塑调控肝癌细胞能量代谢并促进肝癌细胞在营养缺乏环境中存活与肿瘤生长。4.肝癌组织中p-DRP1S637水平是潜在的肿瘤预后标志物。