Ldha-flox 基因敲除小鼠

Lactate dehydrogenase A (LDHA) 是一种重要的酶，参与糖酵解途径中的关键步骤，将丙酮酸转化为乳酸。这种酶在细胞能量代谢中发挥着重要作用，尤其是在缺氧条件下，细胞通过糖酵解途径产生能量。LDHA的表达和活性与多种生物学过程有关，包括细胞分化、代谢重编程和疾病发生。

研究表明，LDHA在骨形成细胞（成骨细胞）的分化过程中发挥着重要作用。在成骨细胞分化过程中，细胞倾向于通过有氧糖酵解将葡萄糖转化为乳酸。然而，乳酸在这个过程中发挥的功能尚不清楚。研究发现，在成骨细胞分化过程中，LDHA的表达、细胞内乳酸水平以及组蛋白乳酸化水平逐渐升高。敲低LDHA的表达会损害矿化节结的形成和碱性磷酸酶（ALP）活性。RNA测序和后续验证实验显示，LDHA敲低细胞中JunB的表达水平下降。机制研究表明，敲低LDHA的表达会降低组蛋白乳酸化标记在JunB启动子区域的富集，而外源性乳酸处理可以挽救这种效应。这些研究结果揭示了乳酸在成骨细胞分化过程中的非典型功能[1]。

LDHA的表达和活性与胰腺导管腺癌（PDAC）的发生发展密切相关。研究发现，PDAC中组蛋白乳酸化水平升高，且高水平的组蛋白乳酸化与患者预后不良相关。通过抑制糖酵解或敲低LDHA的表达可以抑制PDAC的生长和进展。研究还发现，TTK蛋白激酶（TTK）和BUB1细胞分裂检查点丝氨酸/苏氨酸激酶B（BUB1B）是组蛋白乳酸化的潜在靶基因，且TTK和BUB1B的表达上调可以进一步增加糖酵解和组蛋白乳酸化水平。此外，TTK可以磷酸化LDHA，激活LDHA的表达，进而上调乳酸和组蛋白乳酸化水平。这些研究结果表明，糖酵解-组蛋白乳酸化-TTK/BUB1B的正反馈环路加剧了PDAC的代谢功能障碍[2]。

NUSAP1-LDHA-糖酵解-乳酸的正反馈环路在PDAC的进展和转移中起着重要作用。NUSAP1是一种微管相关蛋白，已知与癌症生物学有关。研究发现，NUSAP1在PDAC中高表达，且与患者预后不良相关。NUSAP1可以结合c-Myc和HIF-1α形成转录调控复合物，并定位于LDHA启动子区域，从而增强LDHA的表达。此外，乳酸可以通过抑制NUSAP1蛋白降解来上调NUSAP1的表达，从而形成一个NUSAP1-LDHA-糖酵解-乳酸的正反馈环路。该环路是解释PDAC转移和糖酵解代谢潜力的潜在机制之一，也为理解癌症中的Warburg效应提供了新的见解。针对NUSAP1的治疗可能成为PDAC治疗的有吸引力的策略[3]。

LDHA的缺乏会抑制滋养层细胞的增殖，通过PI3K/AKT/FOXO1/CyclinD1信号通路导致不明原因的反复自然流产（URSA）。研究发现，LDHA在URSA患者胎盘绒毛中的表达显著降低。LDHA敲低的人滋养层细胞系HTR-8/SVneo细胞中，细胞周期停滞在G0/G1期，并增加细胞凋亡。RNA测序和京都基因与基因组百科全书分析表明，LDHA的下游基因可能影响PI3K/AKT信号通路。特别是，LDHA敲低细胞中PI3K、AKT和FOXO1的磷酸化水平下降，导致CyclinD1的表达显著下调。此外，p-AKT的表达与LDHA的表达在绒毛滋养层细胞和绒毛外滋养层细胞中呈正相关。这些研究结果揭示了LDHA/PI3K/AKT/FOXO1/CyclinD1信号通路在滋养层细胞周期和增殖中的新调控途径[4]。

ACYP1通过激活MYC/LDHA轴调节糖酵解，促进肝细胞癌（HCC）的发生发展，并参与对仑伐替尼的耐药性。研究发现，ACYP1可以促进HCC细胞的增殖、侵袭和迁移能力。RNA测序结果显示，ACYP1显著增强与有氧糖酵解相关的基因的表达，且LDHA被确定为ACYP1的下游基因。ACYP1过表达上调LDHA水平，进而增加HCC细胞的恶性潜力。基因集富集分析显示，差异表达基因在MYC通路中富集，表明MYC和ACYP1水平呈正相关。机制研究表明，ACYP1通过调节Warburg效应来发挥肿瘤促进作用，并通过激活MYC/LDHA轴来驱动仑伐替尼耐药和HCC进展。重要的是，仑伐替尼耐药性与ACYP1相关，靶向ACYP1可以显著降低仑伐替尼耐药性，并抑制高ACYP1表达的HCC肿瘤的进展。这些研究结果说明，ACYP1在糖酵解中具有直接的调节作用，并通过ACYP1/HSP90/MYC/LDHA轴驱动仑伐替尼耐药和HCC进展。靶向ACYP1可以与仑伐替尼协同作用，更有效地治疗HCC[5]。

长链非编码RNA（lncRNA）GLTC通过促进LDHA的琥珀酰化和酶活性，促进乳头状甲状腺癌（PTC）的进展和放射性碘抵抗。研究发现，GLTC在PTC组织中显著上调，且与患者预后不良相关。GLTC作为LDHA的相互作用伙伴，通过竞争性抑制SIRT5与LDHA的相互作用，促进LDHA在赖氨酸155（K155）位点的琥珀酰化，从而增强LDHA的酶活性。过表达琥珀酰化模拟LDHAK155E突变体恢复了由于GLTC耗竭而停止的细胞中的糖酵解代谢和细胞活力。有趣的是，GLTC抑制消除了K155-琥珀酰化LDHA对体外和体内放射性碘（RAI）抵抗的影响。这些结果表明，GLTC发挥着致癌作用，是PTC治疗中RAI敏感化的有吸引力的靶点[6]。

LDHA基因与鸽子在比赛中的存活率相关。研究发现，LDHA基因型的差异与鸽子在比赛中的总飞行距离的估计育种值（EBV）相关，携带S+基因型的个体具有更高的EBV（即更高的存活率）。因此，LDHA基因座可能对标记辅助选择有用，使育种者和训练者能够最大限度地提高鸽子的质量。此外，从育种中获得的数据也将有助于我们更好地理解野生迁徙鸟类的导航和飞行背后的遗传机制[7]。

LDHA诱导的组蛋白乳酸化通过调节TPI1基因的转录活性介导骨关节炎（OA）的发生发展。研究发现，OA中组蛋白乳酸化水平升高，且糖酵解途径增强。敲低LDHA的表达可以抑制LPS诱导的OA细胞模型的糖酵解。体内动物研究表明，敲除LDHA可以恢复OA小鼠的软骨损伤。机制研究表明，LDHA介导的组蛋白H3赖氨酸18乳酸化（H3K18la）在TPI1启动子区域增强TPI1的转录活性。K69位点的突变被发现可以改善LPS诱导的OA细胞模型中的糖酵解。这些研究结果揭示了LDHA介导的H3K18la在OA进展中的作用和机制[8]。

KCNK1通过激活LDHA和上调H3K18乳酸化促进乳腺癌细胞的增殖和转移。研究发现，KCNK1在乳腺癌中显著上调，且与患者预后不良相关。KCNK1通过结合并激活LDHA来增加乳腺癌细胞中的糖酵解和乳酸产生。KCNK1的过表达促进了一系列下游基因和LDHA自身的表达上调。值得注意的是，LDHA表达的增加作为一种恶性的正反馈，降低了肿瘤细胞的刚性和粘附性，最终导致乳腺癌的增殖、侵袭和转移。这些结果表明，KCNK1可能成为乳腺癌的潜在生物标志物，并为进一步探索KCNK1在乳腺癌中的作用机制提供新的治疗靶点[9]。

综上所述，LDHA在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括成骨细胞分化、PDAC的发生发展、滋养层细胞增殖、HCC的进展和耐药性、PTC的进展和放射性碘抵抗、鸽子的存活率以及OA的发生发展。LDHA的表达和活性受到多种因素的调节，包括组蛋白乳酸化、NUSAP1、ACYP1和GLTC等。LDHA的研究有助于深入理解细胞代谢和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。