肝癌在我国的致死率和发病率居高不下,早期肝癌患者即使得到及时的诊断治疗后,仍然存在较高的复发率,而对于已经是中晚期的肝癌患者来说,预后情况更加严峻,根据肝癌细胞扩散的部位,预后效果略有差异,如果扩散到周边淋巴结,肝癌患者的5年生存率能有11%,然而,当癌细胞扩散到其他的器官后,患者的5年生存率仅有3%。肝癌患者的生活质量受到严重影响,但是目前我们对于肝癌的有效治疗手段还显得十分有限。随着研究技术的发展,以及对肿瘤生物学的了解和认识逐渐加深,发现肝癌细胞的代谢异常是其区别于正常细胞的主要特征之一。肿瘤细胞存在异常旺盛的糖酵解,即著名的“Warburg效应”。一方面,糖酵解供应了细胞存活所需要的物质和能量;另一方面,它也产生了大量还原性乳酸。这些乳酸被转运到细胞外后,不仅促进了肿瘤酸性微环境的形成,还能通过其营养和信号的功能增强与邻近细胞之间的沟通,对细胞的线粒体代谢,脂质合成等具有重要促进作用,这进一步加剧了肿瘤细胞的恶性进展。乳酸排出胞外的过程需要MCT4的参与,由于乳酸具有较强H+解离能力,能够改变所处环境的pH值,所以大量乳酸外排常常造成肝癌细胞“內碱外酸”的pH稳态,因此MCT4也可以作为肿瘤微环境pH稳态的调节分子。碱性的胞内环境进一步性增强了肝癌细胞的糖酵解能力,酸性的胞外环境则为肝癌细胞的浸润和转移提供了条件。MCT4在乳腺癌,前列腺癌等恶性肿瘤中的高表达促进了肿瘤的发生,但是在肝癌中的研究较少。所以本论文首先探讨了通过靶向MCT4来逆转肝癌细胞pH稳态来治疗肝癌的可能性。乳酸除了上述提到的营养源和pH调节作用,还能作为配体发挥信号调节功能,乳酸的信号调节功能需要其受体HCAR1（GPR81）的参与,该受体已被证实与肺癌,乳腺癌的恶性进展有关,但是在肝癌中还尚未见诸报道。据此,本文主要从以上两个层面探讨了乳酸对肝癌治疗的意义,摘取主要内容叙述如下:第一部分:靶向抑制MCT4扰乱胞内pH稳态诱发肝癌细胞的死亡在肿瘤生长早期,肿瘤细胞的急剧增殖需要大量能量和生物合成,所以肿瘤细胞选择通过快速的糖酵解提供能量。乳酸是糖酵解的终产物,因具有H+释放能力,所以需要及时排出胞外,以缓解胞内的乳酸压力,这个过程由乳酸转运体MCT4来介导,大量乳酸的外排导致了肿瘤细胞內碱外酸的pH稳态,这在在肿瘤的恶性进展中十分重要。在本研究中,我们首先利用TCGA数据库证实,MCT4在肝癌组织中高表达,并以肝癌细胞Hep G2,Hep3B,Huh-7为实验材料,结合细胞生物学方法,分子生物学技术以及生物信息学分析,在分子水平证实了micro RNA-145能够在转录后水平下调MCT4的表达,该micro RNA在肝癌细胞中的低表达导致了MCT4的表达水平升高,从而促进乳酸的外排,该micro RNA受到低氧抑制。高表达的MCT4维持了肝癌细胞內碱外酸的pH稳态,碱性的胞内pH有利于肿瘤细胞糖酵解的进行,对肝癌细胞的增殖侵袭等恶性行为也具有正调控作用。在肝癌细胞中的实验结果还证实,通过micro RNA-145/sh MCT4靶向抑制MCT4表达后,阻断乳酸外排,并迫使乳酸在肿瘤细胞内快速积累,从而导致肝癌细胞的碱性胞质环境快速酸化,同时也缓解了肿瘤微环境的酸化。通过抑制MCT4诱发的胞内外pH紊乱,不仅会诱发肝癌细胞的凋亡,还能抑制肝癌细胞的增殖和侵袭能力;然而,靶向抑制MCT4的疗法对正常肝细胞7702没有明显影响。小鼠体内实验结果也说明通过靶向抑制MCT4能够促进乳酸在胞内的积累,诱导肝癌细胞的凋亡,抑制肝肿瘤的生长。这些结果一致说明,通过靶向抑制MCT4扰乱肝癌细胞内pH来诱导肝癌细胞凋亡的方法是安全可行的。第二部分:肝癌细胞外的乳酸累积通过HCAR1/MCT1获得铁死亡抗性在肿瘤进展晚期,肿瘤的氧化磷酸化代谢能力显著增加,肿瘤细胞通过糖酵解产生的大量乳酸被外排至肿瘤微环境后,不仅可以为肿瘤细胞的氧化磷酸化提供能源物质,还可以作为信号分子通过其受体HCAR1参与细胞行为的调节。大量研究证实,在多种类型肿瘤的微环境中乳酸的浓度都很高,甚至可以达到40m M。长期的乳酸刺激不仅给肿瘤细胞施加代谢重编程压力,以及增强细胞的氧化应激抗性,还给肿瘤细胞的浸润、转移等提供了条件。乳酸通过参与氧化磷酸化及其受体HCAR1转导信号可以参与脂代谢调节,促进脂质合成。这对肿瘤细胞代谢、存活等方面具有广泛的影响,铁死亡是一种受到细胞脂质代谢调节的死亡方式,它依赖于脂质活性氧升高。但是还原性乳酸与铁死亡的关系却没有相关研究报道。在本文中,我们借助流式细胞术、共聚焦荧光显微镜、基因敲减等检测技术和方法,证实了乳酸对肝癌细胞的铁死亡能力具有抑制作用。肿瘤微环境高浓度的乳酸通过诱导其受体HCAR1的表达,促进肝癌细胞上调MCT1,增强对乳酸的摄取并加以利用,从而抑制了AMPK的磷酸化激活,该酶的失活可以进一步上调SCD1的转录因子SREBP1,进而促进了SCD1的表达,SCD1通过合成其产物单不饱和脂肪酸,导致磷脂中的单不饱和脂肪酸含量增多,相应地,磷脂中的多不饱和脂肪酸含量就减少,最终抑制了肝癌细胞的铁死亡能力,促进肝癌细胞的存活。通过干扰HCAR1/MCT1的表达,阻断肝癌细胞对胞外乳酸的摄取,能够激活AMPK介导的SCD1表达下调,从而诱导肝癌细胞铁死亡。此外,特异性抑制MCT1的小分子药物AZD3965也能够通过下调SCD1的表达,诱导肝癌细胞的铁死亡。同时,联合AZD3965和铁死亡诱导剂RSL3能够显著增强对肝癌细胞的增殖抑制能力。这项研究不仅证明肿瘤微环境乳酸对肝癌细胞铁死亡能力的抑制作用,还证实通过靶向HCAR1对肝癌治疗的临床意义;同时,还拓展了了MCT1抑制药物AZD3965在铁死亡疗法中的重要作用。