大连医科大学联用多组学RNA-seq+CUT&Tag等发现：大黄酸经上调miR-27a-5p、下调LDHA-乳酸-H3K18乳酸化-PLK1轴抑制黑色素瘤
发布时间：
2026-08-31
黑色素瘤是发病率与死亡率双高的皮肤癌，晚期极易对靶向与免疫疗法产生原发或获得性耐药。大黄酸是中药大黄的蒽醌类成分，在肺癌、乳腺癌、结直肠癌等多癌种已显抗肿瘤潜力，但其在黑色素瘤中的功能和确切机制长期不清。
5月29日，大连医科大学郑硕团队在Journal of Advanced Research发文，用靶向代谢组学+RNA-seq+小RNA-seq+CUT&Tag等证明：大黄酸上调miR-27a-5p→抑制LDHA→降低乳酸水平→减弱PLK1启动子区的H3K18乳酸化→下调癌基因PLK1，从而抑制黑色素瘤生长，且能增敏抗PD-L1治疗。
文章信息
标题：Rhein suppresses lactate metabolism and melanoma progression via downregulating LDHA/H3K18 lactylation/PLK1 axis
译名：大黄酸通过下调LDHA/组蛋白H3K18乳酸化/PLK1轴抑制乳酸代谢与黑色素瘤进展
影响因子：IF=17.1/Q1
期刊：Journal of Advanced Research
发表时间：2026年5月29日
思路拆解
第一步：体外药效确证——大黄酸抑制黑色素瘤增殖并诱导凋亡
先看大黄酸在黑色素瘤细胞里有没有效果，作者用A375/A2058细胞系统评估：
量效与毒性：MTT显示大黄酸剂量依赖性抑制细胞活力，IC50约80 μM；正常角质形成细胞HaCaT的IC50更高（102.54 μM），提示对恶性细胞选择性（图1A-B）。
增殖迁移：克隆形成与transwell显示大黄酸（0-100 μM）抑制集落生长与迁移能力（图1C-F）。
死亡方式：PI染色显示浓度依赖性促死；凋亡抑制剂Z-VAD-FMK显著回救、而铁死亡/自噬抑制剂（Fer-1/3-MA）不回救，表明凋亡为主导；WB进一步证实凋亡蛋白cleaved PARP、cleaved Caspase-3上调、抗凋亡Mcl-1下调（图1G-I）。
小结：大黄酸在体外对黑色素瘤具选择性抗增殖/迁移与促凋亡活性。
图1
第二步：体内药效与免疫微环境重塑——抑制生长并增敏免疫治疗
A375裸鼠移植瘤模型：接种后隔日灌胃30/60 mg/kg 大黄酸共24天，显著抑制肿瘤生长和肺转移，且对心肝肾无明显毒性；IHC显示Ki-67和CD31（血管生成标志物）降低，cleaved Caspase-3升高（图2）。
免疫健全模型（B16-F10）：在C57BL/6小鼠中，大黄素同样抑制肿瘤生长与肺转移。IHC和流式分析显示肿瘤内CD8+和CD4+ T细胞浸润增加，M2型巨噬细胞（CD163+）减少，M1型增加，且Ki-67/CD31下降、cleaved Caspase-3上升（图3）。
联合治疗：大黄素联合抗PD-L1抗体治疗，相比单药组，肿瘤抑制效果最强，CD8/CD4更多，小鼠生存期显著延长，体重无明显变化（图4）。
小结：大黄酸不仅直接抑瘤，还重塑免疫微环境，并增敏免疫检查点阻断疗法。
图2
图3
图4
第三步：机制初探——靶向代谢组学锁定乳酸，回补实验反向验证
大黄素是如何发挥作用的？作者从代谢组学入手寻找突破口：
靶向代谢组学：对大黄素处理后的细胞进行代谢谱分析，发现乳酸（Lactic acid）和延胡索酸显著下调，其中乳酸变化最显著（图5A-D）。
验证：生化试剂盒检测证实，大黄素处理后细胞内和细胞外的乳酸水平均显著下降（图5E-H）。
回补反证：外源乳酸钠（NaLa）回补乳酸，可逆转大黄素的增殖抑制与促凋亡；而糖酵解抑制剂2-DG、oxamate则增强大黄素疗效（图6A-L）。
小结：大黄素通过干扰乳酸代谢发挥抗肿瘤作用。
图5
图6
第四步：机制深挖（上）——锁定介导乳酸下调的关键蛋白LDHA
鉴定介导乳酸降低的关键酶，并在体内外验证功能必要性：
锁定关键酶：Rhein下调乳酸脱氢酶LDHA（而非LDHB）蛋白；LDHA过表达回救细胞生长、削弱大黄酸促凋亡，并恢复了乳酸水平（图7A-E）。
体内回补：A375移植瘤中LDHA过表达或NaLa处理，均削弱大黄酸对肿瘤生长的抑制；IHC显示Ki-67/CD31回升、cleaved Caspase-3下降（图7F-M）。
免疫健全小鼠B16-F10模型：LDHA过表达显著削弱抗PD-L1+大黄酸的组合疗效（肿瘤体积/重量回升）；且Ki-67/CD31升高、CD8/CD4阳性T细胞减少（图8）。
小结：LDHA是大黄酸下调乳酸的关键靶点，其表达水平直接决定大黄酸及其联合免疫治疗的敏感度，是核心药效调节因子。
图7
图8
第五步：机制深挖（中）——锁定下游靶基因PLK1
探索乳酸减少后，下游受影响的转录调控靶基因及其表观遗传机制：
RNA-seq交集：对Rhein处理（下调基因）与NaLa处理（上调基因）的RNA-seq取交集，获得12个重叠基因；WB/qPCR确认TOP4中PLK1最显著——大黄酸抑制、NaLa上调、2-DG/oxamate增强大黄酸下调效果（图9A-L）。
表观占位：大黄酸显著降低全局乳酸化（pan-Kla）与H3K18la；CUT&Tag、ChIP-qPCR显示H3K18la富集在PLK1的启动子区域，大黄素处理后，该位点的H3K18la乳酸化修饰水平显著降低，2-DG/Oxamate同样降低该富集（图9M-P）。
功能反证：PLK1敲低增强大黄酸抑增殖与促凋亡，PLK1过表达则削弱大黄酸疗效，表明PLK1是大黄酸抗癌的负性调控因子（图10A-J）。
小结：证实大黄酸通过减少乳酸→降低PLK1启动子区的H3K18乳酸化水平→抑制PLK1转录，且PLK1是大黄酸发挥功能的关键下游执行分子。
图9
图10
第六步：机制深挖（下）——上游调控（miRNA）
大黄素是如何下调LDHA的？检测发现LDHA的mRNA水平未变，提示转录后调控：
小RNA测序：大黄酸处理上调21个miRNA，与TargetScan预测的靶向LDHA 3‘UTR的miRNA取交集得到miR-27a-5p、miR-3614-5p、miR-219a-1-3p（图11A-B）。
miRNA筛选：过表达候选miRNA，仅miR-27a-5p显著抑制LDHA蛋白，qPCR证实大黄酸上调成熟miR-27a-5p及其初级转录本pri-miR-27a-5p（图11C-D）。
靶向下游：抑制miR-27a-5p逆转了大黄酸对LDHA与PLK1的抑制；沉默miR-27a-5p减弱了大黄酸介导的胞内和胞外乳酸降低，PLK1 mRNA表达（图11E-H）。
直接互作：双荧光素酶报告基因实验证实miR-27a-5p直接结合LDHA的3'UTR；RIP实验证实两者存在于RISC复合物中（图11I-K）。
小结：大黄酸通过上调miR-27a-5p、直接结合LDHA 3'UTR促其降解，启动“乳酸↓→H3K18la↓→PLK1↓”机制。
图11
研究亮点
轴原创：首次系统阐明大黄酸抗黑色素瘤的miR-27a-5p/LDHA/乳酸/H3K18乳酸化/PLK1新轴，将miRNA、代谢酶、代谢物、表观修饰、癌基因五个层次串联。
多组学联用：整合了转录组、代谢组、小RNA-seq和CUT&Tag，数据量大且逻辑互证，是发高分文章的标配。
表观热点：将中药单体与“组蛋白乳酸化”这一新兴表观遗传修饰结合，紧跟科研热点。
免疫转化：Rhein不仅直接抑瘤抗转移，还提升CD8/CD4/Granzyme B浸润、推动M2→M1极化，并与抗PD-L1联用显著增效、延长生存，提供"天然产物+免疫检查点"联合策略的实证。
验证逻辑：大量正反rescue实验，过表达LDHA、PLK1、补充乳酸、抑制miR-27a-5p做反向回补；敲低PLK1、糖酵解抑制剂做正向增强；细胞、动物多层次验证因果，避免仅做相关性描述。
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