Senescent cells develop PDK4-dependent hypercatabolism and produce lactate to promote cancer resistance and aging

PDK4型 厌氧糖酵解 衰老 下调和上调 癌细胞 癌症 糖酵解 癌症研究 丙酮酸脱氢酶激酶 瓦博格效应 生物 细胞生物学 线粒体 丙酮酸脱氢酶复合物 内分泌学 生物化学 新陈代谢 基因 遗传学
作者
Xuefeng Dou,Qiang Fu,Qilai Long,Shuning Liu,Yejun Zou,Da Fu,Qixia Xu,Zhirui Jiang,Xiaohui Ren,Guilong Zhang,Xiaoling Wei,Qingfeng Li,Judith Campisi,Yuzheng Zhao,Yu Sun
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-2485584/v1
摘要

Abstract Senescent cells remain metabolically active, but their metabolic landscape and resulting implications remain underexplored. Here we highlight upregulation of pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4) upon cellular senescence, a tendency adversely correlated with cancer patient survival after chemotherapy. Senescent cells exhibit increased aerobic glycolysis and enhanced lactate production, but subject to reversal upon PDK4 inhibition. Distinct from the cancer cell-featured Warburg effect, however, senescent cells sustain mitochondrial respiration and redox activity, adopting a special form of metabolic reprogramming. Media from PDK4+ stromal cells change global expression and promote malignancy of recipient cancer cells in vitro, while targeting PDK4 causes tumor regression in vivo. The metabolite lactate causes NOX1 upregulation and ROS production in mitochondrion-disabled cells, whereas PDK4 suppression reduces DNA damage severity and restrains the senescence-associated secretory phenotype (SASP). In preclinical trials, PDK4 intervention alleviates physical dysfunction and prevents age-associated frailty, conditions frequently observed in advanced life. Together, our study substantiates the hypercatabolic nature of senescent cells, and reveals a metabolic link between cellular senescence, lactate production, chronological aging and age-related pathologies including but not limited to cancer.

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