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肿瘤细胞通常会过表达多种受体,利用这些受体研制专门针对肿瘤细胞的靶向制剂,增强药物对靶器官的特异性治疗,从而降低药物对患者的毒副作用,这些受体是最早作为特异性治疗肿瘤的靶向目标。促黄体激素释放激素(LHRH)是在下丘脑-垂体-性腺轴调节方面发挥重要作用的一种性腺激素。LHRH作用的发挥主要依赖于该受体的存在。LHRH-R最早发现于垂体,随着研究者对LHRH的深入认识,逐渐了解到起源于一些与生殖系统无关器官的肿瘤,如肺癌、肝癌和肾癌等都有促黄体激素释放激素受体(LHRHR)过表达,并且LHRH及其类似物可以通过LHRHR的介导作用影响这些肿瘤的生长和发育。 肿瘤与LHRHR的表达有一定的关联性,许多肿瘤组织和细胞表面过度表达LHRHR。利用LHRH类似物为导向的抗肿瘤药物在治疗LHRHR阳性的肿瘤中,发现肿瘤组织上LHRHR可作为一种新颖分子候选物,也可作为诊断和治疗癌症的重要靶标。尽管许多研究者发现以LHRH及其类似物为导向的抗肿瘤药物可以通过LHRHR介导抑制癌细胞增殖,但LHRHR在肿瘤的生长和发展中的作用机制尚不清楚。 本课题主要检测多种肿瘤细胞中LHRHR表达水平,并以激动剂(LHRH)和拮抗剂(LHRH受体的单克隆抗体,4F3B10)体外作用于宫颈癌HeLa细胞,检测细胞增殖和周期变化,并利用转录组学技术研究HeLa细胞中LHRHR的作用机制。 采用反转录实时荧光定量PCR(Q-PCR)检测多种肿瘤细胞中LHRH受体mR-NA的相对表达量,并利用蛋白免疫印迹实验进行鉴定;采用CCK-8试剂法和流式细胞术检测激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10对HeLa细胞增殖和细胞周期的影响;采用基因表达谱芯片筛选激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10分别作用HeLa细胞后差异基因,并通过生物信息学分析差异基因之间的联系;Q-PCR对基因芯片的结果进行验证,免疫蛋白印迹实验鉴定四个差异蛋白表达水平的变化。 多种肿瘤细胞中LHRH受体相对表达量检测结果显示,与阴性对照T细胞淋巴瘤HUT-102相比,其他4种细胞中LHRH受体基因表达量均相对较高,其中HeLa细胞中LHRH受体相对表达量比其他细胞显著提高(P<0.05);免疫蛋白印迹实验鉴定结果显示,除阴性对照HUT-102细胞电泳道无蛋白印记条带,其他四种细胞均有条带,但是蛋白表达水平略有不同,其中HeLa细胞中LHRH受体蛋白表达量较其他四种肿瘤细胞高。 CCK-8试剂盒检测结果显示,在一定浓度范围内,激动剂LHRH作用细胞48h后发现,随着激动剂浓度增加,细胞的存活率明显增加(P<0.05)。拮抗剂4F3B10作用于HeLa细胞48h后,随着拮抗剂浓度增加,细胞存活率显著降低(P<0.05)。其中LHRH最佳作用浓度为40μg/mL(P<0.01)和4F3B10最佳作用浓度为40μg/mL(P<0.01);激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10联合作用HeLa细胞后,一定浓度的4F3B10确实可取消LHRH对细胞的增殖作用。激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10作用HeLa细胞的时间检测结果显示,40μg/mL激动剂(LHRH)处理HeLa细胞24h、36h、48h和60h后均可明显促进细胞增殖,且均有显著性意义(P<0.05)。由于LHRH处理HeLa细胞48h可极大地提高细胞增殖率,因此选择了48h作为LHRH处理HeLa细胞最佳作用时间;40μg/mL拮抗剂处理HeLa细胞24h、36h和48h后均可明显抑制细胞增殖,且均有显著性意义(P<0.05),由于拮抗剂处理HeLa细胞48h可极大地抑制细胞增殖,因此选择了48h作为拮抗剂处理HeLa细胞最佳作用时间。 对数生长期HeLa细胞分别经LHRH(10μg/ mL和40μg/ mL)和4F3B10(10μg/mL和40μg/ mL)作用48h,经固定后用PI染色液染色,流式细胞术检测细胞周期。结果显示,与阴性对照组比较,10μg/ mL和40μg/ mL LHRH试验组G1期细胞比例明显减少,同时S期细胞比例明显增加;激动剂可促进HeLa细胞由G1期向S期过渡,进而促进细胞周期的进程。与阴性对照组比较,10μg/mL和40μg/mL的4F3B10试验组G1期细胞比例增加;揭示4F3B10可阻滞HeLa细胞周期于G1期,进而抑制细胞周期的进程。激动剂(LHRH)促进人宫颈癌HeLa细胞由G1期向 S期过渡,进而有利于细胞周期的进程;拮抗剂(4F3B10)将HeLa细胞周期阻滞在G1期,从而可抑制细胞周期的进程。 对数生长期HeLa细胞分别经LHRH(40μg/ mL)和4F3B10(40μg/ mL)作用48h后提取细胞总RNA,RNA经质量检测后与基因表达谱芯片杂交,再进行转录组学和生物信息学分析。结果显示,激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10分别特异性结合细胞中LHRH受体后,通过调节Phosphoinositides and their down--stream targets、Calcium signaling pathway、FAS信号通路(CD95)和TRAIL-R引导的凋亡通路来影响细胞增殖情况。其中,激动剂作用在磷脂酰肌醇通路和Ca2+通路中比较显著,而拮抗剂在FAS信号通路(CD95)和TRAIL-R引导的凋亡通路中比较显著。在磷脂酰肌醇通路中发现LYN、BTK、GRASP、PRKM这四个基因上调,从而有利于细胞的生存及增殖。在Ca2+信号通路中发现ADRA--1A、ATP2B2、ATP2B4、CACNA1B、CACNA1C、CACNA1F、CACNA1H、CACNA1I、GNA15、GNAQ、GRIN1、GRIN2C、GRM5、HTR4、MYLK、PLCB1、PPP3CC和SLC8A1这些基因表达量变化,从而调节细胞的增殖。在 FAS信号通路中发现CAD、Caspase6、 Caspase8、CFLAR和FAS1这些基因上调,导致核中DNA的降解。在凋亡途径中发现Caspase6、Caspase8、Caspase10、CFLAR、FASLG、IRAK2、PPP3CB、PPKAR2A和TNFRSF10D这些基因上调,主要从半胱天冬酶底物裂解(cleavage of caspase substrate)和核酸片段化(DNA frag--mentation)方面诱导细胞凋亡。 综上所述,癌症与LHRH受体表达呈显著相关性,从几种肿瘤细胞中筛选出LHRH受体表达量较高的细胞HeLa细胞,激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10对HeLa细胞的增殖和周期皆有显著性作用,一定浓度的激动剂LHRH和拮抗剂4F3B10作用于HeLa细胞后,经转录组基因差异研究和生物信息学分析,筛选出有关的差异基因并研究其彼此之间的相互作用;这些基因mRNA上下调变化为深入研究LHRH受体作用机制奠定一定的基础。