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研究目的:明确联苯菊酯(bifenthrin,BIF)对孕烷X受体(pregnane X receptor,PXR)转录因子活性及其下游基因(CYP3A4和ABCB-1)和相对应蛋白的影响;阐明联苯菊酯对分子靶向药物杀伤肝癌细胞系的影响,探讨联苯菊酯在肝癌细胞系中诱导索拉非尼代谢与清除的分子机制。研究方法:1.体外实验:使用肝癌细胞系(HepG2和MHCC97-H细胞)(1)利用荧光素酶报告基因实验证明联苯菊酯能否在肝癌细胞系中以剂量依赖的方式诱导PXR转录因子活性(DR6-Luc、ER3-Luc、XREM-Luc以及PXRELuc),此外计算联苯菊酯诱导其活性的半数效应浓度(median effective concentration,EC50)并与PXR激动剂利福平以及PXR拮抗剂酮康唑的作用效果相比较。(2)利用定量聚合酶链式反应证明联苯菊酯能否在肝癌细胞系中以剂量依赖的方式诱导PXR下游基因CYP3A4和ABCB-1的表达,此外计算联苯菊酯诱导其活性的EC50并与PXR激动剂利福平以及PXR拮抗剂酮康唑的作用效果相比较。(3)利用蛋白免疫印迹试验检测联苯菊酯能否在肝癌细胞系中影响PXR的下游基因所编码的蛋白(CYP3A4和P-GP)表达,与溶剂对照组(0.1%DMSO)相比较,确证联苯菊酯作用的特异性。(4)利用染色质免疫共沉淀技术检测联苯菊酯能否在肝癌细胞系中诱导PXR在其下游基因启动子区域(XREM,-7836/-7208)和增强子区域(PXRE,-362/+52)的募集作用。(5)利用液相色谱-质谱联用技术检测联苯菊酯能否在肝癌细胞系及裸鼠的皮下肿瘤中加速索拉非尼的代谢与清除,此外计算在联苯菊酯影响下索拉非尼的半衰期,并与对照组相比较。(6)利用MTT实验检测联苯菊酯的存在能否影响不同浓度的分子靶向药物对肝癌细胞系的杀伤,此外计算分子靶向药物杀伤肝癌细胞系的半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50),并与对照组相比较。2.体内实验:构建Bal B/cnull裸鼠的皮下和肝脏原位肿瘤模型利用裸鼠皮下肿瘤模型以及肝脏原位肿瘤模型确证联苯菊酯的存在能否影响索拉非尼在裸鼠体内杀伤皮下及肝脏原位肿瘤的效果。研究结果:1.体外实验:使用肝癌细胞系(HepG2和MHCC97-H细胞)(1)联苯菊酯能够诱导肝癌细胞系中PXR转录因子的活性,荧光素酶报告基因直观反应了联苯菊酯能够诱导PXR对其下游基因结合元件或PXR在其最典型的下游基因CYP3A4启动子区和增强子区荧光素酶报告基因DR6-Luc、ER3-Luc、XREM-Luc以及PXRE-Luc的活性,在HepG2细胞中EC50分别为6.08μmol/L、5.61μmol/L、5.84μmol/L和7.90μmol/L。在MHCC97-H细胞中EC50分别为6.27μmol/L、6.16μmol/L、7.14μmol/L和6.09μmol/L。作为阳性对照的PXR激动剂利福平,其诱导荧光素酶报告基因的活性强于联苯菊酯(P<0.05)。当加入PXR的拮抗剂酮康唑后,联苯菊酯未能够以剂量依赖的方式诱导荧光素酶报告基因的活性。(2)联苯菊酯能够诱导肝癌细胞系中PXR下游基因(CYP3A4和ABCB-1)的表达,在HepG2细胞中,联苯菊酯能够以剂量依赖的方式诱导CYP3A4和ABCB-1的表达,其EC50为6.13μmol/L和5.40μmol/L,在MHCC97-H细胞中,其EC50为7.22μmol/L和7.04μmol/L。作为阳性对照的PXR激动剂利福平,其诱导PXR下游基因的活性强于联苯菊酯(P<0.05)。当加入PXR的拮抗剂酮康唑后,联苯菊酯未能够以剂量依赖的方式诱导PXR下游基因的表达。(3)联苯菊酯能够诱导肝癌细胞系中PXR下游基因相对应蛋白(CYP3A4和P-GP)的表达,在MHCC97-H细胞中3μmol/L和10μmol/L的联苯菊酯组中,其CYP3A4的蛋白表达量与对照组相比显著上调,且差异有统计学意义(P<0.05),其他联苯菊酯处理组与对照组相比蛋白表达量的差异没有统计学意义(P>0.05)。(4)染色质免疫共沉淀技术证实了在HepG2细胞中,与溶剂对照组相比,联苯菊酯能够诱导PXR在其下游基因启动子区域(XREM,-7836/-7208)和增强子区域(PXRE,-362/+52)的募集作用。这表明,联苯菊酯能够通过诱导PXR在其下游基因启动子区和增强子区的募集上调PXR的转录因子活性。(5)联苯菊酯能够加快分子靶向药物索拉非尼在体内和体外的代谢与清除速率,使用10μmol/L联苯菊酯处理HepG2或者MHCC97-H细胞能够显著加速索拉非尼在这两种HCC细胞中的代谢与清除作用,其半衰期分别为10.12h和9.70h,然而对照组的半衰期为17.37h和18.63h,差异有统计学意义(P<0.05)。同时,索拉非尼在裸鼠皮下肿瘤组织中的代谢与清除作用也有类似结果,经过联苯菊酯处理的HepG2或者MHCC97-H细胞皮下肿瘤组织其索拉非尼半衰期分别为23.00h和22.70h,而对照组的索拉非尼半衰期为34.35h和30.99h,差异均有统计学意义(P<0.05)。(6)联苯菊酯能够在肝癌细胞系中影响分子靶向药物对其的杀伤作用,经10μmol/L联苯菊酯处理后的肝癌细胞系,四种分子靶向药物杀伤HepG2细胞的IC50分别为5.94μmol/L、6.77μmol/L、5.95μmol/L和5.63μmol/L,杀伤MHCC97-H细胞的IC50分别为5.55μmol/L、5.73μmol/L、5.56μmol/L和4.50μmol/L,各组IC50均显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。2.体内实验:构建Bal B/cnull裸鼠的皮下和肝脏原位肿瘤模型在裸鼠的皮下和肝脏原位肿瘤实验组中,经5mg/kg联苯菊酯灌胃染毒后的裸鼠,其接受口服索拉非尼抗肿瘤治疗的效果明显差于未经联苯菊酯染毒裸鼠的效果。皮下肿瘤的肿瘤重量和体积,肝脏原位肿瘤的相对肿瘤大小均有统计学差异(P<0.05)。研究结论:1.联苯菊酯可诱导肝癌细胞系中PXR转录因子的活性且存在明显的剂量反应关系。2.联苯菊酯能够以剂量依赖的方式诱导PXR下游基因ABCB-1和CYP3A4的表达及相对应蛋白(P-GP和CYP3A4)水平的表达。3.联苯菊酯能够诱导PXR在其下游基因启动子区和增强子区的募集作用。4.联苯菊酯能够加快分子靶向药物索拉非尼在肝癌细胞系中的代谢与清除速率并影响分子靶向药物在体内外的抗肿瘤效果。