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宫颈癌是发病率仅次于乳腺癌的恶性妇科肿瘤。研究显示宫颈癌的发生与高危型人乳头瘤病毒(Human papilloma virus,HPV)感染密切相关,其早期蛋白E6、E7分别干扰细胞内抑癌蛋白p53和pRb的功能,使其丧失对细胞周期的调控,进而导致细胞的恶性增殖与转化。我们的前期研究发现在宫颈癌细胞系和宫颈癌组织中颗粒蛋白前体Progranulin(PGRN)蛋白表达明显增高,提示PGRN高表达在宫颈癌发生发展中具有重要意义。 原发性肝细胞癌(Hepato cellular carcinoma,HCC)是全球范围内致死率前三位的恶性肿瘤之一,据世界卫生组织统计,每年全世界约有100万人死于肝癌,我国也是肝癌的高发区,死亡率仅次于肺癌。肝癌切除手术后复发、转移率高,因此肝癌的治疗依然是临床上的研究热点。研究显示超过70%的HCC伴随PGRN表达升高,PGRN高表达与肝癌细胞增殖、侵袭密切相关,提示其可作为肝癌治疗的潜在靶点。 PGRN是一种广泛分布于各组织细胞的自分泌生长因子,具有多种生理功能。PGRN不仅参与胚胎发育、损伤修复、炎症调节,在癌症的发生发展过程中也具有关键作用。已证实PGRN在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、肝癌、胶质母细胞瘤等多种肿瘤细胞中高度表达。它可通过激活MAPK/Erk、PI3K/Akt/mTOR、FAK等信号通路调节蛋白合成,加速细胞增殖,抑制细胞凋亡,促进细胞侵袭,进而参与肿瘤的进展。Akt/mTOR信号通路参与细胞生长、增殖、分化等生理进程。Akt/mTOR信号通路的异常表达与胃癌、小细胞肺癌、宫颈癌、肝癌等多种肿瘤的发生有关,其促细胞增殖、抗细胞凋亡、促血管形成等功能与肿瘤的形成密不可分。该信号通路也被作为肿瘤治疗的新靶点而进行了广泛的研究。 目前,PGRN促宫颈癌及肝癌细胞增殖的分子机制还未明确。本文分两部分初步探讨了PGRN对宫颈癌、肝癌细胞中Akt/mTOR信号途径的调控作用及PGRN促宫颈癌、肝癌细胞增殖功能对该信号途径的依赖性。 1.PGRN促宫颈癌细胞生长增殖对Akt/mTOR信号途径的依赖性 目的:证明PGRN对宫颈癌细胞中Akt/mTOR和Erk等增殖相关信号分子活性的调控,以及PGRN调控宫颈癌和宫颈上皮细胞系增殖能力对Akt/mTOR信号途径的依赖性。方法:使用重组人PGRN(rhPGRN)处理SiHa、HeLa细胞,免疫印记法检测Akt、Erk、mTOR及mTORC1下游的p70S6K磷酸化水平。分别用CCK-8实验、软琼脂克隆形成实验等,检测PI3K/Akt抑制剂LY294002;MEK/Erk抑制剂U0126;mTOR抑制剂雷帕霉素对PGRN促宫颈细胞增殖、细胞恶化与存活能力的抑制作用。结果:免疫印迹结果显示,rhPGRN处理的SiHa、HeLa细胞中p-Akt、p-Erk、p-mTOR磷酸化水平均显著增强,并促进了mTOR下游p70S6K的磷酸化。细胞行为检测结果显示PI3K/Akt、MEK/Erk和mTOR抑制剂可抑制PGRN促进的宫颈细胞增殖、增强H8细胞转化和细胞存活的能力。结论:PGRN可激活宫颈癌细胞中Akt/mTOR与Erk信号途径,PGRN对宫颈细胞增殖、转化与存活能力的促进依赖或部分依赖于Akt/mTOR信号途径的活化。 2.PGRN促肝癌细胞增殖及成瘤能力对Akt/mTOR信号途径的依赖性 目的:探讨PGRN激活的Akt/mTOR信号途径对肝癌细胞系HepG2增殖能力及成瘤能力的影响。方法:rhPGRN处理肝癌细胞HepG2,免疫印记法检测Akt、Erk、mTOR及mTORC1下游的p70S6K磷酸化水平。CCK-8实验、克隆形成实验检测PI3K/Akt抑制剂LY294002;MEK/Erk抑制剂U0126;mTOR抑制剂雷帕霉素对PGRN促细胞增殖的抑制作用。皮下注射HepG2细胞使裸鼠成瘤,瘤体注射rhPGRN或同时注射rhPGRN和雷帕霉素,测量肿瘤的生长。结果:rhPGRN能够明显促进HepG2细胞中Akt、Erk、mTOR的磷酸化,及mTOR下游p70S6K的磷酸化。CCK-8及克隆形成实验结果显示,Akt/mTOR信号分子的抑制剂能够降低PGRN促HepG2细胞增殖的作用。并且裸鼠成瘤实验证明,雷帕霉素能够明显抑制PGRN对肝癌细胞肿瘤生长能力的促进作用。结论:PGRN可激活肝癌细胞中Akt/mTOR与Erk信号途径,体外与体内实验均提示Akt/mTOR信号途径的激活是PGRN介导肝癌细胞增殖的关键机制。 综上所述,本论文研究发现(1)PGRN可促进宫颈癌细胞系SiHa和HeLa中Akt、Erk和mTOR的磷酸化,进而活化mTORC1下游分子p70S6K;(2)PGRN可促进宫颈上皮细胞H8与宫颈癌细胞HeLa的增殖、H8细胞的锚定非依赖性生长与低浓度血清条件下的存活能力,并且PGRN调控宫颈细胞行为的功能依赖或部分依赖于其激活的Akt/mTOR信号途径;(3)重组人PGRN处理可激活肝癌细胞系HepG2中Akt/mTOR信号途径;(4)mTOR的抑制剂雷帕霉素可抑制PGRN促HepG2细胞增殖及裸鼠肿瘤生长的功能。 本论文通过重组人PGRN刺激并检测细胞内信号分子磷酸化水平,证实了PGRN可激活宫颈癌与肝癌细胞系中mTOR分子的磷酸化以及Akt/mTOR信号途径;使用PI3K/Akt、MEK/Erk或mTOR的抑制剂处理,证明PGRN激活的Akt/mTOR信号途径对宫颈癌、肝癌细胞的增殖等细胞行为具有关键作用。本研究为进一步揭示PGRN调控包括宫颈癌与肝癌的肿瘤发生、发展的分子机制,以及以PGRN为靶位的肿瘤治疗策略提供了理论与实验依据。