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通过重新编排能量代谢模式来满足肿瘤细胞快速增殖和转移所需的能量（ATP）,已被认为是癌症的新特征之一。膀胱癌（Bladder Cancer,BC）是最常见的泌尿系统恶性肿瘤,侵袭和转移是膀胱癌致死的首要原因,在此过程中膀胱癌细胞的能量代谢呈现何种特征,目前尚不清楚。莱菔硫烷（Sulforaphane,SFN）存在于多种十字花科蔬菜中,是迄今研究最广泛的一种有抗癌活性的异硫氰酸酯。课题组前期研究结果表明,SFN对膀胱癌细胞转移的抑制作用较强,该作用是否与能量代谢调控有关尚不清楚。本文在分析了膀胱癌患者能量代谢特征的基础上,通过离体细胞和整体动物实验,系统研究了SFN对膀胱癌细胞葡萄糖代谢的调控作用及能量代谢调控机制。主要结果如下:收集不同病理分期膀胱癌患者的肿瘤及癌旁组织,通过GC-MS检测了糖酵解、三羧酸循环及磷酸戊糖途径中关键代谢产物的含量变化。肿瘤组织中ATP及多种代谢产物均高表达,表明膀胱癌患者体内葡萄糖代谢异常活跃。随后,针对异常表达的代谢物进行代谢通路富集分析。得到81个富集的代谢信号通路,其中富集程度最高的是“瓦博格效应”。采用q PCR检测多种葡萄糖代谢酶的m RNA水平发现,膀胱肿瘤组织中PFK-1,LDHA及PDH的基因表达异常升高（P<0.05）。血清酶活检测发现患者体内关键限速酶HK2,LDHA,PDH和PKM2的活性均异常升高。随后,针对酶活与TNM分期的相关性分析发现,PKM2与肿瘤TNM分期呈正相关（r=0.4538,P=0.0103）;而PDH呈负相关（r=-0.3742,P=0.0381）。随后,以膀胱癌UMUC3（病理1级）和T24细胞（病理3级）为体外研究模型,从糖酵解和线粒体氧化磷酸化角度,研究SFN的调控机制。SFN可通过抑制膀胱癌细胞糖酵解和线粒体呼吸作用强烈下调胞内ATP水平。SFN显著抑制浸润性膀胱癌UMUC3和T24细胞内HK2,PDH和LDHA的蛋白表达;且对HK2的抑制效果在UMUC3细胞中最强,这表明SFN对低级别的膀胱癌细胞糖酵解抑制效果更明显。瞬时转染pEGFP n1-AKT1质粒可强烈逆转SFN对T24细胞中HK2蛋白表达的抑制,提示SFN对膀胱癌细胞中HK2的调控是通过AKT1起作用的。此外,SFN还可通过减少T24细胞线粒体数量,并抑制线粒体复合物I,II,III和V的活性来调控膀胱癌细胞线粒体有氧氧化。q PCR检测发现,SFN可通过抑制SREBP1的m RNA水平而强烈下调关键代谢酶ACC和FASN的基因表达,进而有效调控膀胱癌细胞脂肪酸合成代谢。在BBN诱导的小鼠膀胱癌模型中,证实SFN可通过调控膀胱癌小鼠肿瘤组织中AKT1的表达来进一步抑制HK2;且对关键代谢酶LDHA,PDH及PKM2的蛋白水平也有强烈的抑制作用。在明确SFN可主要通过调整膀胱癌细胞AKT1-HK2轴及线粒体复合物活性来抑制葡萄糖代谢供能的基础上,进一步关注SFN对细胞转移的关键部位-伪足的调控机制。采用划痕试验及Transwell分别检测细胞迁移及侵袭能力发现,SFN明显抑制膀胱癌细胞的体外转移及侵袭。通过透射电镜和扫描电镜观察发现,SFN可使细胞表面绒毛脱落,严重破坏膀胱癌细胞形态。采用鬼笔环肽标记细胞伪足主要组成成分F-actin,基于激光共聚焦显微镜观察细胞骨架形态变化。当AKT1过表达后,SFN对伪足形成调控因子Arp2的抑制大大削弱,且对细胞伪足的破坏作用消失,表明SFN可通过AKT1调控细胞代谢供能,抑制Arp2表达,阻断膀胱癌细胞伪足形成。AKT1过表达还可大幅度逆转SFN对T24细胞侵袭及转移的抑制作用。此外,SFN显著抑制cortactin和p-cortactin的蛋白表达,揭示调控cortactin的活化和表达是SFN破坏膀胱癌细胞伪足形成的另一主要方式。最后,在裸鼠体内通过尾静脉注射方式造膀胱癌细胞肺转移模型,证实SFN可下调膀胱癌小鼠体内cortactin及Arp2的基因表达;延缓并抑制膀胱肿瘤在肺部的形成及转移。