二甲双胍通过IGFBP7介导的PI3K/AKT和MAPK信号通路抑制子宫内膜癌细胞的增殖和转移

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背景与目的:子宫内膜癌是妇科三大恶性肿瘤之一,常发生于围绝经期以及绝经后妇女,以异常子宫出血以及绝经后不规则阴道流血为主要临床表现,其中80%为子宫内膜腺癌,与以胰岛素抵抗及继发性高胰岛素血症为核心的代谢综合征密切相关。胰岛素样生长因子结合蛋白 7(Insulin-like growth factor binding protein 7,IGFBP7)属于胰岛素样生长因子家族(Insulin-like growth factors,IGFs),与胰岛素抵抗密切相关,在代谢紊乱相关患者的肿瘤发生发展中发挥重要作用。IGFBP7与胰岛素结合能力较强,可通过IGF依赖和非依赖途径引发糖代谢紊乱并调控细胞增殖凋亡。本课题组前期研究显示IGFBP7可通过MAPK信号通路抑制子宫内膜癌细胞的增殖。二甲双胍作为胰岛素增敏剂,能够有效对抗胰岛素抵抗,同时也是一种潜在的抗肿瘤药物,但二甲双胍是否能够通过调控子宫内膜癌中IGFBP7的表达发挥抗子宫内膜癌作用尚未可知。本课题旨在研究二甲双胍对子宫内膜癌中IGFBP7表达的影响及其抗子宫内膜癌的相关机制,为二甲双胍在早期子宫内膜癌中的应用提供新的科学依据。方法:1.实验材料本研究使用两种子宫内膜癌细胞系—HEC-1A和Ishikawa,均购于中科院上海细胞库,经STR鉴定正确。2.研究方法:2.1.根据本课题组前期研究,选取0、1、5、10mM二甲双胍处理HEC-1A和Ishikawa细胞,使用细胞增殖法(CCK8)测定上述浓度二甲双胍处理24 h,48h以及72h对HEC-1A和Ishikawa细胞增殖抑制作用,以确定后续表型试验作用时间;2.2.细胞损伤愈合实验检测0、1、5、10mM二甲双胍处理48h细胞损伤修复能力;2.3.Transwell法检测0、1、5、10 mM二甲双胍作用48 h后对细胞迁移和侵袭能力的影响,同时蛋白免疫印迹实验(Western blot)检测波形蛋白、E-钙黏蛋白和N-钙黏蛋白的表达水平;2.4.流式细胞术检测0、5、10mM二甲双胍作用48h后细胞凋亡水平;2.5.qRT-PCR检测 0、1、5、10mM 二甲双胍作用 48h 后IGFBP7mRNA表达水平;酶联免疫吸附实验(ELISA)检测细胞上清中分泌的IGFBP7蛋白水平;Western blot检测IGFBP7蛋白分泌水平;2.6.利用慢病毒转染构建IGFBP7过表达HEC-1A和IGFBP7敲低Ishikawa细胞株,qRT-PCR、Western blot及ELISA对IGFBP7 的表达进行验证;2.7.CCK8法检测IGFBP7过表达或敲低对子宫内膜癌细胞增殖能力的影响;细胞损伤愈合实验以及Transwell法分别检测IGFBP7过表达或敲低对子宫内膜癌细胞损伤修复以及迁移和侵袭能力的影响;2.8.Western blot检测IGFBP7 过表达或敲低对AKT、P-AKT、MAPK以及P-MAPK表达的影响;2.9.Western blot检测0、1、5、10 mM二甲双胍作用48h后AKT、P-AKT、MAPK、P-MAPK以及IGFBP7蛋白表达水平的改变。3.统计学分析使用GraphPad Prism8对实验数据进行统计学处理。所有实验均为3次独立重复实验,所有数据均显示为平均值±标准差。选择LSD-t检验两组间统计差异,使用单因素方差分析检验多组间的统计差异,P<0.05表示数据存在统计学差异。结果:1.CCK8结果显示,随着二甲双胍浓度的增加,对HEC-1A和Ishikawa细胞增殖的抑制作用增强。二甲双胍作用24 h时,HEC-1A细胞存活率分别为:92.05±4.286%(1 mM)、77.40±6.490%(5 mM)、63.81±2.964%(10mM),Ishikawa为 91.165±6.879%(1 mM)、83.50±1.954%(5mM)、76.53±4.912%(10 mM);二甲双胍作用48 h时,HEC-1A细胞存活率分别为:82.599±4.570%(1 mM)、50.886±2.21%(5mM)、32.583±0.89%(10mM),Ishikawa为 89.972±2.493%(1 mM)、79.249±2.099%(5 mM)、64.276±6.065%(10 mM);二甲双胍作用 72h时,HEC-1A细胞存活率分别为:66.658±1.396%(1 mM)、20.647±0.462%(5mM)、9.226±0.31%(10mM),Ishikawa 为 82.714±0.554%(1 mM)、60.906±3.305%(5 mM)、21.805±1.449%(10mM)(P<0.05);我们选取48h 为后续表型实验作用时间;2.细胞损伤愈合实验结果显示,HEC-1A药物治疗前后平均创面愈合率为:74.23±3.037%(1 mM)、23.33± 0.833%(5 mM)、7.82± 1.161%(10 mM);Ishikawa药物治疗前后平均创面愈合率为75.95± 1.817%(1 mM);32.46±1.512%(5 mM)、6.84± 1.741%(10mM)(P<0.05);3.Transwell实验结果显示,二甲双胍作用48h后HEC-1A细胞的迁移率分别为 89.42±2.975%(1 mM)、67.17±3.019%(5mM)、47.24±2.687%(10mM),Ishikawa细胞迁移率分别为 89.43±2.103%(1 mM)、68.93±1.99%(5 mM)、56.23±1.762(10mM);HEC-1A细胞的侵袭率分别为 82.34±1.586%(1mM)、57.55±2.434%(5 mM)、38.89±1.374%(10 mM);Ishikawa细胞侵袭率分别为65.22± 2.51%(1 mM)、40.42±2.166%(5 mM)、23.51±1.681%(10 mM)(P<0.05),且Wetern blot结果显示随着二甲双胍作用浓度的升高,波形蛋白、N-钙黏蛋白表达减少,而E-钙黏蛋白表达增加(P<0.05);4.流式细胞术结果显示,0、5、10mM二甲双胍作用48h后,10mM的二甲双胍显著诱导细胞凋亡,HEC-1A细胞凋亡率为37.13%,Ishikawa细胞为24.97%(P<0.05);5.qRT-PCR结果显示,随着二甲双胍作用浓度的升高,IGFBP7 mRNA表达水平升高;Western blot和ELISA结果显示,IGFBP7蛋白表达升高;6.慢病毒转染验证:qRT-PCR和Western blot结果显示,与对照组细胞相比,IGFBP7过表达HEC-1A细胞中IGFBP7 mRNA以及蛋白水平表达升高,IGFBP7敲低的Ishikawa细胞中IGFBP7mRNA以及蛋白水平表达降低(P<0.05),说明慢病毒稳转细胞株构建成功;7.CCK8结果显示,IGFBP7过表达HEC-1A细胞增殖减慢,IGFBP7敲低Ishikawa细胞增殖加快;细胞损伤愈合实验以及Transwell结果显示,IGFBP7过表达HEC-1A细胞的损伤愈合能力以及迁移、侵袭能力减弱,IGFBP7敲低Ishikawa细胞的损伤愈合能力以及迁移、侵袭能力增强;Western blot结果显示,IGFBP7过表达使p-AKT及p-MAPK表达降低(P<0.05),AKT和MAPK表达不变;IGFBP7敲低使p-AKT及p-MAPK表达升高(P<0.05),AKT和MAPK表达不变;8.Western blot结果显示,随着二甲双胍作用浓度的升高,p-AKT及p-MAPK蛋白表达水平降低(P<0.05),AKT和MAPK表达不变。结论:二甲双胍抑制子宫内膜癌细胞增殖、迁移和侵袭,并促进IGFBP7表达,降低PI3K/AKT和MAPK通路磷酸化水平,说明二甲双胍可能通过IGFBP7介导的PI3K/AKT和MAPK通路发挥作用,提示二甲双胍治疗子宫内膜癌新机制。
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