结直肠癌（Colorectal cancer,CRC）一直以来都是危害人类健康的恶性肿瘤之一,全球每年约有60万人死于结直肠癌。据最新统计显示:我国结直肠癌的新发病例居第二位,死亡人数居前五位,且呈现城市发病率逐年增高的趋势。目前针对早期结直肠癌多采用内镜微创方法治疗;中晚期结直肠癌多采用手术切除为主,辅以化疗（5-氟尿嘧啶、奥沙利铂、卡培他滨、伊立替康）、免疫治疗、中药疗法和其他支持治疗。但由于创伤大、复发等原因,极大地影响了结直肠癌的根治。因此,更深入地探究结直肠癌的发生发展过程以及肿瘤微环境的动态变化,对寻找新药物的治疗靶点、推动结直肠癌治疗策略革新具有重要的意义。随着肿瘤的不断生长,由于局部微环境中血管功能障碍导致组织灌注较差、氧气可用性降低,使得细胞糖酵解反应增强,而此过程中产生的大量乳酸或H+,通过Na+/H+交换器和质子泵等被转运到细胞外造成酸性物质的不断累积,最终导致肿瘤酸性微环境,即肿瘤细胞外部pH值变低的现象。虽然酸性微环境并不利于肿瘤细胞的增殖,但越来越多的研究表明肿瘤酸性微环境促进肿瘤细胞的侵袭迁移、耐药、免疫逃逸等诸多方面。近年来,酸性微环境对肿瘤细胞的代谢重编程也被人所熟知,包括谷氨酰胺代谢、脂肪酸合成、铁死亡、自噬、脂滴累积等多个方面,因此,肿瘤酸性微环境也逐渐被认为是促进肿瘤进展的关键调节因子。值得注意的是,线粒体作为细胞内能量代谢的中心,除了提供ATP外,还参与细胞信号和细胞死亡的调节,为脂质和非必需氨基酸从头合成提供底物,最终对肿瘤细胞在压力环境中（例如营养缺乏、缺氧、癌症治疗）的生长和生存提供保障。即便如此,关于慢性酸性微环境下肿瘤细胞内代谢方式的特征还不甚清楚,尤其关于线粒体稳态的调控机制还未见详细报道。在本研究中,我们通过对长期适应酸性微环境的结直肠癌细胞（CRC-AA）和亲代细胞（CRC）进行基因富集分析,发现CRC-AA细胞中氧化磷酸化通路和脂肪酸代谢通路相关基因高度富集。利用2-DG阻断糖酵解明显抑制CRC细胞的增殖,但对CRC-AA细胞并无影响。相反,利用Oligomycin（Olig）抑制氧化磷酸化复合物V的ATP合成通路,并不会影响CRC细胞的增殖,反而显著抑制CRC-AA细胞的存活。乙酰辅酶A作为重要的能量代谢以及表观遗传修饰底物,在两种细胞中,其来源也有明显的差异。在CRC细胞中,2-DG处理明显降低乙酰辅酶A的含量,但对脂肪酸氧化的阻断不敏感,CRC-AA细胞则呈现相反的趋势。进一步通过蛋白水平、能量分析和流式细胞术分析结果,我们发现慢性酸性微环境下结直肠癌细胞中线粒体数目累积,线粒体膜电位增高,氧化磷酸化水平增强,细胞内ATP水平增高。这提示活跃的线粒体功能是维持结直肠癌细胞在酸性环境下生存所必需的。在对调控线粒体稳态的机制研究中,我们发现慢性酸性微环境下结直肠癌细胞（CRC-AA）内出现中性脂滴的大量累积,且这些脂滴的形成具有自噬依赖性,并“按需”为线粒体的氧化代谢提供脂肪酸。不仅如此,脂滴的形成对线粒体稳态的维持也至关重要,通过抑制脂滴合成阻断自噬产生的游离脂肪酸进入脂滴储存,会引起短时间内过多的游离脂肪酸活化进入线粒体,造成脂毒性产物（酰基肉碱）的累积,致使膜电位水平降低,线粒体数目减少,最终导致线粒体出现功能失调。其次,我们还发现中性脂滴支持CRC-AA细胞中自噬体的形成。脂滴来源的脂肪酸通过ACSL4（长链脂酰辅酶A合成酶）促进自噬体膜的扩展。抑制ACSL4表达,导致自噬体膜上LC3B累积减少,虽然线粒体数目增加,但细胞内ATP水平反而降低。这意味着CRC-AA细胞内自噬抑制导致有功能障碍的线粒体不能快速清除,破坏线粒体稳态。与此同时,我们也分析了 CRC-AA细胞中活跃的OXPHOS导致线粒体活性氧（mtROS）水平升高,引起AMPK高度激活,而这也是维持线粒体生物发生和稳态的关键分子信号。最后,本研究还探讨了谷氨酰胺代谢产物氨在CRC-AA细胞生存中的作用。我们发现氨能诱导慢性酸性微环境下结直肠癌细胞中自噬的发生。同时我们也提出了不同浓度的氨对自噬流的影响是不同的,低浓度的氨能促进CRC-AA细胞中自噬的发生,自噬流通畅,而过高浓度的氨导致CRC-AA细胞中自噬流阻断,提示pH变化可能对自噬体功能有重要作用。综上所述,我们的研究结果表明慢性酸性微环境诱导结直肠癌细胞的代谢偏向于氧化磷酸化和脂肪酸氧化。一方面自噬衍生的脂滴为线粒体按需提供脂肪酸,经脂肪酸氧化为线粒体提供乙酰辅酶A,促进细胞增殖,且脂滴的形成降低线粒体脂毒性。另一方面脂滴为自噬体膜的延伸提供脂肪酸,自噬增高确保有功能障碍的线粒体的清除,脂滴-自噬双向反馈环路在营养重分配及维持线粒体稳态中发挥核心作用。线粒体功能增强和稳态的维持对于结直肠癌细胞在慢性酸性微环境下的存活和恶性特征的获得至关重要。靶向细胞内自噬-脂滴-线粒体环路可能为结直肠癌的临床治疗提供新的思路。