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背景:在全球范围内,每年有约84万肝癌新发患者及78万肝癌死亡患者。因此肝癌治疗仍是我们目前面临的主要挑战。目前关于胆固醇饮食及降胆固醇治疗对肝癌发生发展的影响尚存争议。部分研究认为他汀降胆固醇治疗能降低肝癌发病率并且有利于肝癌的预后,但是同样有研究表明血清胆固醇水平较高的肝癌患者术后无瘤生存率更高。本研究拟探索高胆固醇饮食对于肝癌发生发展的影响,为解析胆固醇在肝癌进展中的作用提供新的思路。方法:在本研究中,我们通过高胆固醇(HCD)饮食,高脂肪酸饮食(HFD)及降胆固醇药物(阿托伐他汀)处理DEN诱导的肝癌模型小鼠,观察胆固醇在体内对于肝癌增殖和转移的影响。在体外,我们采用LDL及阿托伐他汀处理肝癌细胞系,通过CCK-8检测细胞增殖能力,Transwell及划痕实验检测迁移能力。进一步采用转录组联合代谢组学分析的方法进行筛选胆固醇影响肝癌进展的机制,并在肝癌细胞系中进行验证。结果:在动物模型中,我们发现HCD饮食喂养能减少肝癌数目(HCD组2.11±1.37个/只,NCD组6.25±5.04个/只,n=8,p<0.05)及肺转移率(HCD 12.5%,NCD 50%,n=8,p<0.05),而阿托伐他汀处理则逆转这一作用(肿瘤数:HCD+atorvastatin 6.78±5.61个/只;HFD+atorvastatin 27.00±18.77个/只;肺转移率:HCD+atorvastatin 50%,HFD+atorvastatin 50%)。体外模型中,SK-Hep1细胞在LDL处理后6小时迁移率和12小时迁移率分别为12.86±1.60%和42.2±2.95%,较对照组有所降低(6h迁移率18.69±1.14%;12h迁移率为49.27±1.79%,p<0.05,n=5)。进一步,我们通过转录组学联合代谢组学的分析,发现参与内源性大麻系统的IP3Rs在胆固醇处理后降低,而阿托伐他汀则能减弱胆固醇对IP3Rs的抑制。通过Western blot,我们验证了IP3Rs蛋白表达水平在HCD喂养的小鼠及LDL处理的肝癌细胞系中表达受抑制(NCD vs HCD,1.02±0.13 vs 0.44±0.10,p<0.05 n=3;SK-Hep1,CTL vs LDL,0.95±0.24 vs 0.51±0.16,p<0.05,n=3;Huh7,CTL vs LDL,1.03±0.18 vs 0.43±0.11,p<0.05,n=3),而阿托伐他汀能恢复其表达。通过Flou-4 AM与Mitotracker共染,我们发现,胆固醇处理能降低肝癌细胞系线粒体内钙离子浓度。JC-1染色提示,胆固醇处理抑制了线粒体膜电位(SK-Hep1,CTL vs LDL,3.40±0.34 vs 2.66±0.31 p<0.05,n=5;Huh7,CTL vs LDL 2.83±0.24 vs 1.85±0.31,p<0.05,n=5),而阿托伐他汀则能逆转这一抑制作用(SK-Hep1 3.03±0.18,LDL vs Atorvastatin,p<0.05,n=5;Huh7 2.46±0.19,p<0.05,n=5)。进而用IP3Rs激动剂ATP刺激胆固醇处理的肝癌细胞系,发现能恢复细胞线粒体钙离子浓度和线粒体膜电位。抑制IP3Rs则能抑制肝癌细胞增殖和迁移。结论:胆固醇可通过抑制IP3Rs介导的钙离子释放,影响线粒体功能,最终抑制肝癌增殖和迁移。