肿瘤细胞即使在氧气充足条件下也能维持高水平糖酵解代谢,此现象称为有氧糖酵解或瓦堡格效应。该途径为实体瘤细胞生存和生长提供更多能量和代谢中间产物,并且通过重塑微环境促发肿瘤浸润和转移。前期研究发现信号诱导增殖相关分子SIPA1改变肿瘤微环境促进乳腺癌转移,本研究针对高转移性乳腺癌细胞有氧糖酵解代谢的调控机理进行了深入研究。⑴发现SIPA1可以增强乳腺癌细胞有氧糖酵解并抑制线粒体活性。通过分析GSE9014和GSE41313数据集发现三阴性乳腺癌（TNBC）细胞中有氧糖酵解途径相关基因HK2、PKM2和LDHA等的表达显著高于Luminal型。SIPA1与ENO1、PKM2、LDHA等糖酵解途径相关基因的表达有显著正相关性。进一步代谢检测结果显示SIPA1高表达的转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231、BT549和SUM159的葡萄糖消耗速率和乳酸产生速率显著高于SIPA1低表达的低转移性MCF7细胞,提示SIPA1可能调节转移性乳腺癌细胞有氧糖酵解。通过构建稳定敲低SIPA1的MDA-MB-231细胞系（231si）和BT549细胞系（549/sh SIPA1）以及过表达SIPA1的MCF7细胞系（MCF7/SIPA1）,发现SIPA1的敲低导致MDA-MB-231和BT549细胞葡萄糖消耗和乳酸产生速率降低,有氧糖酵解途径分子如HK2、LDHA的m RNA和蛋白表达水平显著降低,胞内和胞外的乳酸脱氢酶活性显著降低。而231si和MCF7中过表达SIPA1后上述代谢物和相关分子均被上调。此外还发现SIPA1敲低导致MDA-MB-231细胞ATP水平升高,过表达SIPA1导致231si和MCF7细胞ATP水平降低。通过线粒体ATP合酶抑制剂寡霉素或丙酮酸钠为唯一碳源处理乳腺癌细胞计算ATP来源分配,均证实SIPA1低表达细胞ATP主要来源于线粒体,而SIPA1高表达细胞ATP来源于糖酵解。这种代谢调节使得SIPA1高表达的MDA-MB-231和MCF7/SIPA1的体外增殖可被乳酸脱氢酶抑制剂草氨酸钠（而不是寡霉素）敏感地抑制。q RT-PCR和免疫印迹结果显示SIPA1正调节丙酮酸脱氢酶激酶PDK1的m RNA和蛋白表达。这表明SIPA1可能一方面通过上调HK2、LDHA等表达增强有氧糖酵解,另一方面通过上调PDK1的表达抑制线粒体活性。⑵解析了SIPA1/HIF-2α介导的有氧糖酵解能促进乳腺癌细胞迁移机制。进一步发现糖酵解关键调控因子HIF-1α和c-myc的蛋白水平不受SIPA1表达差异的影响。MDA-MB-231和231si、MCF7和MCF7/SIPA1两对细胞系转录组测序后差异基因GO分析结果显示SIPA1诱导了EPAS1基因编码的低氧应答关键转录因子HIF-2α及其下游靶基因CA9、VEGFA等的表达。q RT-PCR和免疫印迹实验证实了此结果。Ch IP-PCR和双荧光素酶报告基因实验结果显示SIPA1可以结合到EPAS1基因启动子区域,并增强其转录活性。敲低EPAS1的MDA-MB-231和BT549细胞葡萄糖消耗和乳酸产生速率降低,有氧糖酵解相关分子HK2和LDHA等以及PDK1的表达显著下调。划痕和transwell实验结果显示SIPA1和EPAS1的敲低以及草氨酸钠处理均导致MDA-MB-231和BT549细胞的体外迁移和浸润能力减弱。⑶揭示了SIPA1/HIF-2α可以促进乳腺癌体内生长和转移并导致不良预后。小鼠成瘤实验结果显示SIPA1的敲低以及草氨酸钠处理显著降低了MDA-MB-231移植瘤的生长速率、瘤内乳酸浓度、肺转移。SIPA1敲低导致移植瘤中HIF-2α和有氧糖酵解途径相关分子以及PDK1表达下调。TCGA数据库和GSE41313数据集分析显示SIPA1与EPAS1基因的表达呈正相关,EPAS1高表达的Grade 3乳腺癌患者的生存期明显短于EPAS1低表达的患者,表明SIPA1/HIF-2α通路的激活可能导致乳腺癌患者不良预后。综上所述,本研究阐明了SIPA1蛋白靶向EPAS1基因启动子,通过增强其转录活性促进其表达,并上调有氧糖酵解途径分子HK2、LDHA等以及PDK1的表达,趋使乳腺癌细胞ATP产生由线粒体途径转向有氧糖酵解代谢途径,进而促进癌细胞转移。研究结果为SIPA1高表达的浸润性乳腺癌患者,提供了靶向SIPA1/HIF-2α轴介导的有氧糖酵解途径进行有效治疗的新策略。