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目的:研究α-KG类似物α-酮戊二酸二甲酯(DM-2KG)上调缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)诱发高致瘤性干细胞样乳腺癌细胞的发生机制。方法:通过体外常氧或缺氧条件下的细胞培养,应用细胞集落形成试验、台盼蓝拒染试验、三磷酸腺苷(ATP)定量试验、乳腺细胞球形成试验、报告基因质粒构建及双萤光素酶报告基因检测法、Western分析、小干扰RNA(si RNA)转染、实时定量聚合酶链反应(q RT-PCR)、半定量巢式RT-PCR、衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色、免疫荧光染色和成像及流式细胞术、以及体外动物实验进行肿瘤异体移植等技术手段,研究DM-2KG对乳腺癌细胞的作用。结果:1.α-KG作为PHDs的辅助因子,可激活PHDs,促进HIF-1α的降解,但是具有跨膜渗透能力的DM-2KG区别于另一种α-KG类似物octyl-2KG,其在常氧条件下,不仅没有促进HIF-1α的降解,反而特异性提高HIF-1α蛋白水平,并能进一步激发HIF-1α下游目标基因,如GLUT1、VEGF和PDK1等的表达。2.DM-2KG是通过抑制HIF-1α蛋白的降解环节而上调其表达水平。3.DM-2KG促进HIF-1α蓄积是通过抑制PHD2介导的HIF-1αPro564羟基化实现的。4.DM-2KG可以通过诱导p21基因表达,抑制乳腺癌细胞增殖并诱发产生具可逆性生长的静止期癌细胞。5.经过较长周期DM-2KG培养后,DM-2KG还可以诱导乳腺癌细胞高表达肿瘤干细胞标志物CD44,从而使这类癌细胞具备干细胞的表型。6.经DM-2KG预处理后的MDA-MB-231细胞的体外和体内的成瘤能力均明显增强,这组细胞符合肿瘤干细胞的生物学特性。7.当用sh RNA敲减乳腺癌细胞HIF-1α表达后,p21和CD44表达、DM-2KG诱发的高致瘤性均将受抑制,提示DM-2KG诱发乳腺癌细胞的静止期和干细胞样表型具有HIF-1α依赖性的特点。结论:DM-2KG可以通过抑制PHD2功能,上调HIF-1α蛋白水平,从而抑制乳腺癌细胞增殖,并诱发产生一表达CD44-high和Ki67-low、具静止期和干细胞样特点及高致瘤性的癌细胞亚群。PHD2-HIF-1α通路有可能成为乳腺癌干细胞治疗的潜在新靶点,从而克服乳腺癌对传统放化疗的耐药问题。DM-2KG有望在肿瘤干细胞研究领域发挥更加重要的作用。