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恶性肿瘤的发生与细胞代谢异常相关。肿瘤细胞的代谢异常主要表现在葡萄糖摄取的增多,糖酵解代谢的增强,胞外乳酸堆积的增加。糖酵解代谢途径为肿瘤细胞的生长提供了充足的ATP,而充足的ATP又促进了肿瘤细胞的增殖与转移。与氧化磷酸化途径相比,糖酵解途径的产能效率低;肿瘤细胞为了生成足够的ATP,需要从细胞外环境中摄取的葡萄糖的量大约是正常细胞的10倍,因此,葡萄糖饥饿治疗癌症的方法受到人们的关注。本研究对HeLa细胞进行碳源饥饿处理,分析碳源饥饿对HeLa细胞增殖的影响,初步阐明碳源饥饿诱导HeLa细胞凋亡的机制,为临床上癌症的饥饿疗法提供理论依据。所得实验结果如下:1.用无糖DMEM培养基干粉配制成葡萄糖浓度为0 mmol/L、1 mmol/L、1.5 mmol/L、2mmol/L的培养基,并分别处理HeLa细胞24h,MTT法筛选碳源饥饿的最适葡萄糖浓度。结果显示,抑制率分别为56.16%、36.30%、25.00%和16.44%。选择1 mmol/L的葡萄糖浓度作为碳源饥饿的处理浓度,其中未计算原胎牛血清中的糖浓度。2.HeLa细胞经碳源饥饿分别处理24 h、48 h、72 h后,MTT法检测细胞生存率。结果显示,抑制率分别为39.02%、56.07%、75.84%。计数法检测细胞增殖数量,结果显示,碳源饥饿组的细胞增殖数量明显下降。3.HeLa细胞经碳源饥饿处理48 h后,倒置显微镜观察细胞形态;扫描电子显微镜观察细胞表面超微结构;免疫荧光染色,激光共聚焦扫描显微镜观察细胞骨架微管(α-Tubulin)、微丝(F-actin)的分布。结果显示,细胞形态发生改变,细胞表面微绒毛、伪足消失,细胞骨架遭到破坏,表现出凋亡特征。4.HeLa细胞经碳源饥饿处理48 h后,AO/EB双重荧光染色观察细胞核中染色体的变化。单细胞凝胶电泳检测DNA的损伤与断裂。免疫荧光染色,激光共聚焦扫描显微镜观察核纤层蛋白Lamin A/C的分布。结果显示,细胞核发生固缩、碎裂。DNA发生损伤断裂。核纤层蛋白分布改变,核膜皱缩。5.免疫荧光染色,激光共聚焦扫描显微镜观察AIF、Cytochrome-c蛋白的分布情况。结果显示,碳源饥饿处理组中Cytochrome-c蛋白转移进入细胞核,而AIF蛋白的分布较对照组无明显变化。Western Blot 检测 Caspase-8、Bid、Bax、Bcl-xL、Puma、Bim、Bcl-2、Caspase-3、PARP、AIF、Mcl-1蛋白的表达量。结果显示,促凋亡蛋白Bim表达量明显升高;抗凋亡蛋白Bcl-2、Mcl-1表达量明显降低。然而,促凋亡蛋白Bid、Puma表达量却降低;抗凋亡蛋白Bcl-xL表达量升高。Caspase-3蛋白表达量降低,PARP蛋白被切割。碳源饥饿能够显著抑制HeLa细胞的增殖。破坏细胞骨架结构,改变细胞形态,引起细胞核DNA损伤断裂,诱导细胞发生凋亡。其分子机制可能通过调控Bcl-2蛋白家族,并依赖Caspase介导PARP切割的线粒体-细胞色素c凋亡途径。