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胃癌(Gastric Cancer)是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一。近年来,随着卫生条件的提高和饮食习惯的改善,胃癌的发病率有所降低,但由于胃癌具有高转移率和高复发率等特点,导致进展期胃癌患者的预后较差,平均5年生存率仅为15%左右。癌细胞的扩散是癌症死亡的主要原因,也是影响治疗效果的最大障碍。但是引起胃癌细胞转移的具体机制目前仍不清楚。因此,胃癌对人类健康已构成严重的威胁,且给社会经济发展带来巨大负担,已引起了医学界的广泛关注,是现代医学与健康领域亟待解决的重大科学问题。 肿瘤发展过程中巨噬细胞通过缺氧和肿瘤释放的分子因子(包括生长因子和细胞因子)被募集到肿瘤组织中。肿瘤相关的巨噬细胞(Tumor associated macrophages,TAM)表型可以从抑制肿瘤的M1亚型转变为促进肿瘤的M2亚型,并促进血管生成和肿瘤免疫抑制,可通过趋化因子等信号分子的诱导在肿瘤局部募集,有助于血管生成和增加血管通透性。TAM在缺氧环境下可释放多种生物活性物质,广泛参与到肿瘤的增殖、侵袭和转移过程,但其对胃癌的侵袭和转移影响的生物学过程及其介导的信号转导通路仍不清晰。因此,本研究拟设计实验深入探讨缺氧状态下活化的巨噬细胞对胃癌细胞增殖和侵袭的影响,以期找到此生物过程中的关键调节蛋白或信号转导通路,有利于以此为特异性靶点,对胃癌转移进行靶向治疗,为胃癌患者提供精准的个体化医疗。 目的: 通过研究缺氧状态对巨噬细胞的影响来探讨巨噬细胞在胃癌转移过程中的作用及其调控机制,阐明缺氧状态下巨噬细胞释放的活性物质对胃癌细胞增值和侵袭的影响,深入研究巨噬细胞相关调节介质促进胃癌细胞增值和侵袭的分子机制,以期找到胃癌转移发生发展过程中的关键蛋白或生物标志物,为胃癌转移的早期诊断、风险预警以及精准治疗提供新的思路和理论基础。 方法: 1.细胞培养和巨噬细胞的体外缺氧模型 离体培养人单核巨噬细胞系THP-1以及胃癌细胞系SGC7901和MKN45。将培养的THP-1细胞给予佛波酯(PMA,150nM)刺激24小时,诱导其分化为巨噬细胞,然后将细胞置于含有5%二氧化碳以及95%氮气的缺氧培养箱中建立缺氧模型。 2.巨噬细胞来源调节介质的收集 巨噬细胞缺氧一段时间后,在缺氧操作工作台中收取缺氧状态下的巨噬细胞培养上清液(Hypoxic culture medium,H-CM),4℃、1000rpm低温离心5分钟,将离心后的上清转移至新的EP管中备用。 3.qPCR和ELISA 分别使用qPCR和ELISA实验检测缺氧条件下巨噬细胞内VEGFmRNA及培养上清中VEGF蛋白的表达情况。 4.胃癌细胞SGC7901和MKN45增殖和侵袭实验 使用CCK-8细胞增殖实验以及Transwell肿瘤侵袭实验观察H-CM对SGC7901和MKN45细胞增殖和侵袭的影响。 5.蛋白质BCA法蛋白含量测定 利用BCA蛋白质定量试剂盒测量细胞裂解液样本中的蛋白质浓度。 6.Western blot 使用western blot实验检测胃癌细胞内信号转导通路的活化情况。 7.统计学方法 实验数据的统计分析采用SPSS20.0软件来进行。实验数据通过采用平均数±标准差((x)±s)来表示。以P<0.05表示差异具有显著性,具有统计学意义。 结果: 1.缺氧促进体外培养巨噬细胞THP-1表达VEGF 利用qPCR以及ELISA实验检测缺氧状态下巨噬细胞内VEGF mRNA水平以及培养上清中VEGF蛋白水平的变化。研究结果表明,缺氧可显著上调巨噬细胞内VEGF mRNA水平以及培养上清中蛋白水平,且这种上调作用具有时间依赖性,随着缺氧时间的延长,VEGF的表达增多。 2.缺氧诱导的巨噬细胞上清(H-CM)具有促进胃癌细胞株SGC7901和MKN45增殖和侵袭能力 通过CCK-8细胞增殖实验以及transwell肿瘤侵袭实验发现,H-CM可显著促进SGC7901和MKN45细胞的增殖和侵袭,并且随着上清浓度的增加,SGC7901和MKN45细胞的增殖和侵袭能力随之增高。 3.抑制血管内皮生长因子受体可显著抑制H-CM诱导的胃癌细胞的增殖和侵袭 使用VEGFR受体特异性抑制剂Nintedanib预处理SGC7901和MKN45细胞,可显著抑制H-CM诱导的SGC7901和MKN45细胞的增殖和侵袭能力。 4.H-CM促进胃癌细胞SGC7901和MKN45中PI3K-Akt和p38MAPK信号通路的活化 利用western blot方法检测H-CM对SGC7901和MKN45细胞内PI3K/Akt和p38MAPK信号转导通路的活化水平。研究结果显示,H-CM可明显增强SGC7901和MKN45细胞内Akt和p38蛋白的磷酸化水平,且H-CM对PI3K/Akt和p38MAPK信号转导通路的激活具有浓度依赖性。 5.抑制VEGFR可显著抑制H-CM诱导的胃癌SGC7901和MKN45细胞内PI3K-Akt和p38MAPK信号转导通路的活化 使用VEGFR受体特异性抑制剂Nintedanib预处理SGC7901和MKN45细胞,可显著抑制H-CM诱导的SGC7901和MKN45细胞内PI3K/Akt和p38MAPK信号转导通路的活化。 6.抑制PI3K/Akt和p38MAPK信号转导通路的活化可显著抑制H-CM诱导的SGC7901和MKN45细胞的增殖和侵袭 使用PI3K/Akt信号通路的特异性抑制剂LY294002及p38MAPK信号通路的特异性抑制剂SB203580分别预处理SGC7901和MKN45细胞。研究结果发现,使用PI3K/Akt信号转导通路的特异性抑制剂可显著降低H-CM诱导的胃癌细胞增殖和侵袭能力。 结论: 1.缺氧诱导的巨噬细胞中血管内皮生长因子的转录和表达水平增加; 2.血管内皮生长因子可以影响胃癌细胞的增殖和侵袭能力; 3.缺氧诱导的巨噬细胞源性血管内皮生长因子可能通过活化PI3K-Akt和p38MAPK信号通路,增强胃癌细胞的增殖和侵袭能力。