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背景:胶质瘤（Glioma）是最常见的颅内恶性肿瘤。异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase,IDH）突变是胶质瘤最重要的遗传学改变,存在于70%～90%的II-III级胶质瘤和继发性胶质母细胞瘤（Secondary glioblastoma）。研究认为,突变型IDH产生的D-2羟基戊二酸（D-2-Hydroxyglutarate,D-2HG）是一种癌代谢物,可以导致表观遗传学异常,参与肿瘤的发生发展。越来越多的研究发现,IDH突变直接参与肿瘤的代谢重编程,探讨IDH突变对胶质瘤代谢过程的具体影响和机制,不仅有助于认识胶质瘤的发生过程,也为寻找相应的治疗手段提供重要基础。脑组织是人体胆固醇（Cholesterol）含量最丰富的器官,约占全身胆固醇总量的20%。胆固醇在脑组织中主要用于形成髓鞘,参与细胞膜结构,在维持大脑正常功能的过程中发挥重要作用。由于胆固醇不能穿透血脑屏障（Blood-brain barrier,BBB）,脑组织中的胆固醇主要依赖星形胶质细胞的从头合成。同时,脑组织的胆固醇稳态由胆固醇摄取、胆固醇合成、胆固醇流出三个部分共同调控。因此,与肝脏一样,脑组织也具有较强的胆固醇合成功能和调控能力,尤其是在脑组织发育的过程中。快速增殖的胶质瘤细胞,对胆固醇的需求显著增加,因此在血脑屏障破坏的基础上,胶质瘤细胞可以通过大量摄取外源胆固醇、抑制胆固醇流出,以促进细胞胆固醇蓄积。胆固醇代谢紊乱与胶质瘤发生发展密切相关,靶向胆固醇代谢可以作为辅助治疗胶质瘤的重要手段。已有的研究证实,利用肝X受体（Liver X receptors,LXRs）激动剂,促进胆固醇的外流可以抑制胶质母细胞瘤的增殖。然而,IDH突变对胶质瘤胆固醇代谢的具体影响和关键机制尚不清楚。研究目的:明确IDH突变型胶质瘤中胆固醇的代谢特点,确定IDH突变调控胶质瘤胆固醇代谢的具体过程和关键分子机制,并探索靶向胆固醇代谢在IDH突变型胶质瘤治疗中的应用。实验方法:（1）利用TCGA数据库,分析IDH突变对胶质瘤胆固醇代谢相关分子的影响。在此基础上,建立星形胶质细胞特异性突变型IDH1敲入小鼠(IDH1LSL-R132H/+;GFAP-Cre),利用薄层层析（Thin-layer chromatography,TLC）分析脑组织和原代星形胶质细胞中的胆固醇含量。在体外,分析突变型IDH1（R132H）对胶质瘤细胞U87和U251中胆固醇含量的影响。（2）利用人IDH突变型胶质瘤组织,结合星形胶质细胞和人胶质瘤细胞,分析IDH突变对胶质（瘤）细胞胆固醇合成、内流、外流和羟化等过程的影响。胆固醇合成相关分子,包括HMG-Co A还原酶（3-hydroxy-3-methylglutaryl-Co A reductase,HMGCR）,固醇调节元件结合蛋白2（Sterol regulatory element-binding protein 2,SREBP2）;胆固醇内流相关分子,包括低密度脂蛋白受体（Low density lipoprotein receptor,LDLR）、低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LDL receptor related protein 1,LRP1）、低密度脂蛋白受体的诱导降解剂（Inducible degrader of the LDLR,IDOL）;胆固醇外流相关分子,包括载脂蛋白E（Apolipoprotein E,Apo E）、ATP结合盒转运体A1（ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1）、ATP结合盒转运体G1（ATP-binding cassette transporter G1,ABCG1）;此外,胆固醇-24-羟化酶（Cytochrome P450 46A1,CYP46A1）是脑组织特异性酶,催化胆固醇发生羟基化。（3）在此基础上,我们利用结晶紫染色法、划痕实验、药敏试验,探讨阿托伐他汀和LXRs激动剂对IDH突变型胶质瘤增殖、迁移和侵袭等生物学行为的影响。结果:（1）TCGA肿瘤数据库结果显示,相较于IDH野生型胶质瘤,IDH突变的胶质瘤中,胆固醇外流与合成相关基因的m RNA水平升高,比如Apo E、ABCA1、ABCG1,以及HMGCR和SREBP2;然而,胆固醇摄取相关基因的m RNA水平降低,比如LRLR和LRP1。在此基础上,我们发现,星形胶质细胞特异性突变型IDH1敲入显著降低小鼠脑组织和星形胶质细胞中的胆固醇含量,并且破坏了小鼠大脑的髓鞘结构。在体外,IDH1突变能够降低胶质瘤细胞U87和U251中的胆固醇含量。（2）为了解释IDH突变如何降低胆固醇含量,我们分别研究了IDH突变对胶质瘤胆固醇摄取、流出与合成的影响。结果发现,（1）IDH突变通过上调CYP46A1的表达,促进胆固醇羟化,生成24-羟固醇（24-hydroxycholesterol,24-OHC）。（2）24-OHC可以直接穿过血脑屏障,并且作为内源性配体激活LXRs,进而活化IDOL介导的泛素-蛋白酶体系统,促进LDLR降解,抑制胶质瘤细胞摄取低密度脂蛋白（Low density lipoprotein,LDL）。此外,活化的LXRs还通过上调胆固醇外流相关分子的表达,如ABCA1、ABCG1、Apo E,加速胆固醇的流出。综上,在IDH突变的胶质瘤细胞中,胆固醇的摄取减少,流出增加,细胞内的胆固醇含量降低。（3）对胆固醇合成的分析结果提示,IDH突变增加了星形胶质细胞、人胶质瘤、胶质瘤细胞的胆固醇合成。（3）他汀类（Statins）药物和LXRs激动剂是两类常用的降胆固醇药物,分别作用于胆固醇合成限速酶HMGCR和胆固醇“传感器”LXRs,我们发现,IDH突变的胶质瘤细胞对阿托伐他汀（Atorvastatin,Ator）的生长和迁移抑制作用更加敏感,而对LXRs激动剂的作用相对不敏感。结论:（1）IDH突变能够显著降低星形胶质细胞和胶质瘤细胞中胆固醇的含量。（2）IDH突变能够促进胶质瘤中胆固醇羟化,增加24-OHC的产生,从而激活LXRs,导致胆固醇流出增加,并抑制胆固醇的摄取,因此减少胶质瘤细胞内胆固醇的含量。IDH突变胶质瘤中胆固醇含量的降低,能够诱导胆固醇的从头合成。因此,IDH突变型胶质瘤主要依赖自身合成的胆固醇来维持肿瘤生长。（3）IDH突变胶质瘤中,胆固醇合成增加导致其对他汀类药物更加敏感,而对LXRs激动剂相对不敏感。