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目的:肺癌是病死率最高的常见恶性肿瘤之一,对人类健康和生命造成巨大威胁。细胞代谢的重编程是癌症的一个标志,癌细胞的代谢与正常细胞存在巨大差异。癌细胞在氧气充足的情况下倾向于有氧糖酵解,也即是将葡萄糖代谢为乳酸。癌细胞中的脂质合成也增强。研究发现,维生素D可以发挥抑制肿瘤的作用,但对肿瘤细胞糖脂代谢的调节作用尚未明确。镉是一种常见的重金属污染物,且有致癌性,已证实可能与多种肿瘤的发生发展密切相关。因此,本研究拟以人肺癌细胞(A549)和人支气管上皮细胞(BEAS-2B)为体外模型,探讨维生素D和氯化镉分别及联合处理对细胞糖脂代谢的影响及可能机制。方法:本研究分为四个部分。(1)A549细胞与BEAS-2B细胞糖脂代谢的差异:通过尼罗红染色、胞内甘油三酯和胆固醇检测,对比分析A549与BEAS-2B细胞脂质代谢的差异;通过葡萄糖摄取实验、乳酸含量测定和ATP含量测定,比较A549与BEAS-2B葡萄糖代谢的差异。(2)维生素D对A549及BEAS-2B细胞糖脂代谢的影响:通过平板克隆实验观察1α,25(OH)2D3对A549和BEAS-2B细胞增殖的影响;通过尼罗红染色、甘油三酯和胆固醇检测分析1α,25(OH)2D3(10 nM、100nM)对A549和BEAS-2B细胞脂质蓄积的影响;血生化分析仪分析1α,25(OH)2D3(10 nM、100nM)对A549和BEAS-2B细胞脂质外流的影响;葡萄糖摄取、乳酸含量和ATP含量测定分析1α,25(OH)2D3(10 nM、100nM)对A549和BEAS-2B细胞葡萄糖代谢的影响;Western blotting 和 RT-qPCR 检测脂质代谢相关 SREBPs、ACC、FASN、Vimentin 和HMGCR蛋白和mRNA表达水平。(3)氯化镉对A549及BEAS-2B细胞糖脂代谢的影响:CCK-8实验观察氯化镉对A549和BEAS-2B细胞增殖的影响,计算IC50并确定后续实验的氯化镉染毒剂量;尼罗红染色、甘油三酯和胆固醇检测分析氯化镉(0μM、2μM、8μM、32μM)对A549和BEAS-2B细胞脂质蓄积的影响;血生化分析仪分析氯化镉(0μM、2μM、8μM、32μM)对A549和BEAS-2B细胞脂质外流的影响;葡萄糖摄取、乳酸含量和ATP含量测定分析氯化镉(0μM、2 μM、8μM、32μM)对A549和BEAS-2B细胞葡萄糖代谢的影响;Western blotting和RT-qPCR检测脂质代谢相关SREBPs、ACC、FASN、和HMGCR蛋白和mRNA表达水平。(4)维生素D与氯化镉联合处理对A549及BEAS-2B细胞糖脂代谢的影响:甘油三酯和胆固醇检测分析1α,25(OH)2D3(100nM)和氯化镉(8μM、32μM)联合处理对A549和BEAS-2B细胞脂质蓄积的影响;葡萄糖摄取、乳酸含量和ATP含量测定分析1α,25(OH)2D3(100nM)和氯化镉(8μM、32μM)联合处理对A549和BEAS-2B细胞葡萄糖代谢的影响。结果1.A549细胞内脂滴含量、胞内甘油三酯和胆固醇含量显著高于BEAS-2B细胞;A549细胞的葡萄糖摄取能力和乳酸含量显著高于BEAS-2B细胞;但A549和BEAS-2B细胞内的ATP水平没有明显差异。2.(1)100nM1α,25(OH)2D3可显著抑制A549细胞的增殖,而10 nM1α,25(OH)2D3处理对A549细胞增殖没有明显的抑制作用;10和100 nM1α,25(OH)2D3处理均不影响BEAS-2B细胞的增殖。(2)100 nM1α,25(OH)2D3处理5天后A549细胞内的脂滴、甘油三酯和胆固醇水平均显著降低,10nM1α,25(OH)2D3处理2和5天和100nM1α,25(OH)2D3处理2天对A549胞内脂质蓄积无明显影响;1α,25(OH)2D3处理对BEAS-2B细胞内的脂质合成无明显影响。1α,25(OH)2D3处理对A549和BEAS-2B细胞外甘油三酯含量没有影响。(3)100nM 1α,25(OH)2D3处理5天显著抑制A549细胞内脂肪酸和胆固醇合成相关蛋白和基因的表达水平;1α,25(OH)2D3处理对BEAS-2B细胞相关蛋白的表达水平没有影响。(4)100nM 1α,25(OH)2D3处理可显著抑制A549细胞的葡萄糖摄取能力并降低乳酸含量和胞内ATP水平;1α,25(OH-)2D3处理对BEAS-2B细胞的葡萄糖代谢无明显影响。3.(1)氯化镉对A549细胞的IC50为35.99μM,对BEAS-2B细胞的IC50为34.72μM。(2)32μM氯化镉处理显著增加A549细胞内的甘油三酯和胆固醇水平,8和32μM氯化镉处理均可以显著增加BEAS-2B细胞内的甘油三酯和胆固醇水平;氯化镉处理对A549和BEAS-2B细胞外甘油三酯水平没有影响。(3)氯化镉处理可显著上调A549和BEAS-2B细胞内脂肪酸和胆固醇合成相关蛋白的表达水平。(4)氯化镉处理可降低A549和BEAS-2B细胞的葡萄糖摄取能力和ATP水平;氯化镉处理降低A549细胞内乳酸水平却增加了 BEAS-2B细胞内的乳酸水平。4.(1)100nM 1α,25(OH)2D3和8μM氯化镉联合处理组与氯化镉单独处理组相比A549细胞内甘油三酯含量增加,1α,25(OH)2D3和氯化镉联合处理不影响A549细胞内胆固醇水平。与32μM氯化镉单独处理组相比,100nM 1α,25(OH)2D3和32μM氯化镉联合处理降低了 BEAS-2B细胞内氯化镉诱导升高的甘油三酯和胆固醇含量。(2)与氯化镉单独处理组相比,1α,25(OH)2D3和氯化镉联合处理组A549和BEAS-2B细胞的葡萄糖摄取能力进一步被抑制。1α,25(OH)2D3与氯化镉联合处理时A549和BEAS-2B细胞内的乳酸水平也低于氯化镉单独处理组;1α,25(OH)2D3和8μM氯化镉联合处理组与8μM氯化镉单独处理组相比,A549和BEAS-2B细胞内ATP水平进一步下降。但是1α,25(OH)2D3和32μM氯化镉联合处理时BEAS-2B细胞内ATP水平显著高于32μM氯化镉处理组。结论1.与BEAS-2B细胞相比,A549细胞脂质蓄积增加,葡萄糖摄取增加,胞内糖酵解活跃。2.1α,25(OH)2D3通过抑制SREBPs及其下游脂质合成相关蛋白表达抑制A549细胞内脂质蓄积,并通过抑制葡萄糖摄取抑制糖酵解减少乳酸生成,但对BEAS-2B细胞糖脂代谢无明显影响。3.氯化镉可增加A549细胞内的脂质蓄积,但却抑制其糖酵解过程。氯化镉可诱导BEAS-2B细胞糖脂代谢紊乱,主要表现为胞内脂质蓄积增加、葡萄糖摄取能力降低和乳酸生成量的增加。4.1α,25(OH)2D3不能降低氯化镉诱导的A549细胞脂质蓄积增加,而1α,25(OH)2D3和氯化镉联合处理可进一步抑制A549细胞的糖酵解过程。1α,25(OH)2D3可以一定程度上改善氯化镉诱导的BEAS-2B细胞的糖脂代谢紊乱。