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目的:去势抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer,CRPC)是前列腺癌(prostate cancer,PCa)患者行雄激素剥夺治疗(Androgen deprivation therapy,ADT)后不可避免的发生阶段。作为第二代雄激素受体(androgen receptor,AR)拮抗剂,恩杂鲁胺(Enzalutamide,MDV3100)是一种治疗CRPC的有效药物,但许多患者会在短期内出现获得性耐药,最终导致治疗失败。番茄红素(lycopene)是一种天然、有效的植物化学物质,在饮食中具有很高的价值,已被证实在多种肿瘤中具有抗癌作用。但番茄红素在CRPC中能否发挥抗癌的作用,能否增强恩杂鲁胺对CRPC的抑制作用,目前尚不清楚。因此,本研究的目的主要探讨番茄红素联合恩杂鲁胺在CRPC治疗中的作用及相关分子机制,以期为CRPC治疗提供的新策略。方法:(1)为了解番茄红素对CRPC细胞的作用,选择22RV1及C4-2B细胞株,不同浓度(5μM,10μM,15μM,20μM)的番茄红素在不同时间点(12h,24h,36h,48h,72h)作用于22RV1及C4-2B细胞,CCK-8检测不同浓度在不同时间点对细胞增殖能力的影响。得到番茄红素最合适作用浓度及最佳作用时间后,设置对照组及实验组,克隆形成实验检测番茄红素对22RV1及C4-2B细胞增殖能力的影响,同时Transwell检测番茄红素对两株CRPC细胞侵袭能力的作用。(2)为进一步探讨番茄红素影响CRPC细胞增殖及侵袭能力的具体机制,我们通过STITCH(version 5.0,https://stitch.embl.de/)数据库分析与番茄红素相关的蛋白(筛选标准为番茄红素与相关蛋白靶点之间的相互作用评分≥0.7),通过R软件(3.6.3)将对应的基因进行基因本体论(GO)功能富集分析及京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。而后我们选择22RV1及C4-2B两株CRPC细胞,用15μM的番茄红素作用48h后,分别提取两株细胞的总蛋白。蛋白印迹法(western blot,WB)检测增殖相关因子(PCNA)、侵袭相关因子(MMP-2,MMP-9),雄激素受体AR及AKT通路相关因子,如:total-AKT、p-AKT、total-EZH2、p-EZH2蛋白的表达。此外,我们引入了AKT激动剂SC79,分别设置阴性对照(Negative control,NC)组、番茄红素组、SC79组及番茄红素+SC79组。作用于两株细胞后,克隆形成实验、EDU检测细胞的增殖变化情况;Transwell分析细胞侵袭能力变化。另外,提取细胞总蛋白后,Western blot检测total-AKT、p-AKT、total-EZH2、p-EZH2、AR、增殖相关因子(PCNA)及侵袭相关因子(MMP-2、MMP-9)蛋白表达的变化情况。(3)收集2017年1月至2021年4月在重庆医科大学第一附属医院泌尿外科门诊及住院部行前列腺穿刺活检术的病理标本和住院行前列腺癌根治性切除后患者的病理标本,其中包括50例原发性前列腺癌(Primary prostate cancer,PPC),50例CRPC。通过免疫组织化学法(immunohistochemistry,IHC)检测AKT信号通路中相关因子pAKT(Ser473)及其下游因子p-EZH2(Ser21)、AR表达情况,同时通过卡方检验分析了p-AKT、p-EZH2、AR的在PPC及CRPC中的阳性率及阳性趋势的统计学意义。我们同样将PPC、CRPC中p-AKT及pEZH2表达情况与各临床病理参数之间进行了相关性分析。此外利用Kaplan-Meier生存曲线分析CRPC患者中表达p-AKT阳性和表达pAKT阴性之间及表达p-EZH2阳性和表达p-EZH2阴性之间的无进展生存期(progression free survival,PFS)。(4)体内、外实验探讨番茄红素联合恩杂鲁胺对CRPC的作用,在体外试验中,CCK-8检测联用番茄红素和恩杂鲁胺后22RV1和C4-2B细胞增殖能力变化的情况,WB检测番茄红素联合恩杂鲁胺后CRPC细胞中p-AKT、p-EZH2、AR及PCNA蛋白表达的变化。此外,实验中选择22RV1细胞建立裸鼠皮下异种移植瘤模型及骨转移模型,将大小约6周左右的裸鼠分成四组(NC组、番茄红素组、恩杂鲁胺组及番茄红素+恩杂鲁胺组)。每周监测裸鼠瘤体的生长情况及X线检测骨转移情况。处死裸鼠后收集各组肿瘤组织,利用IHC检测各组p-AKT、p-EZH2、Ki-67蛋白表达情况,苏木素-伊红染色法(hematein and eosin stain,H&E)染色了解骨转移情况。结果:(1)CCK-8实验证实番茄红素能降低22RV1细胞和C4-2B细胞的增殖能力,但当番茄红素浓度从15μM上升到20μM时,对两株细胞增殖活力的抑制并未进一步增加。因此,我们选择15μM浓度的番茄红素作为本研究的实验浓度。此外克隆形成实验、Transwell实验结果表明番茄红素能抑制CRPC细胞的增殖及侵袭能力。(2)通过STITCH 5.0在线数据库我们得到与番茄红素相关的20种蛋白,其中包括AKT1。另外,运用R软件对表达20种基因进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析发现番茄红素与Ras信号通路、前列腺癌、PI3K-AKT信号通路密切相关。此外,Western blot检测结果发现,番茄红素能下调CRPC细胞中p-AKT、p-EZH2、AR及增殖因子(PCNA)、侵袭关键因子(MMP-2,MMP-9)蛋白的表达,但对total-AKT及total-EZH2蛋白的表达无明显影响。将lycopene与AKT激动剂SC79联用后,克隆形成实验、EDU、及Transwell实验结果表明SC79能反转番茄红素对22RV1及C4-2B细胞增殖及侵袭的抑制作用。此外Western blot结果显示番茄红素与SC79联用后,与单独使用番茄红素相比,AKT信号通路关键因子pAKT、下游因子p-EZH2、AR及增殖相关因子(PCNA)、侵袭相关因子(MMP-2,MMP-9)蛋白的表达都有所上调。这说明番茄红素能通过调控AKT/EZH2/AR来抑制CRPC细胞增殖及侵袭能力。(3)在PPC与CRPC组织中p-AKT、p-EZH2及AR均呈现升高的趋势,但与PPC组织比较,在CRPC组织中的表达均增加明显。此外,p-AKT及p-EZH2的阳性表达在PPC及CRPC中均与骨转移相关,但仅在CRPC中与前列腺癌Gleason评分相关。Kaplan-Meier生存分析显示p-AKT表达阳性的CRPC患者无进展生存期(中位PFS:16个月)明显低于p-AKT表达阴性的患者(中位PFS:28个月),同样,p-EZH2表达阴性的CRPC的无进展生存期(中位PFS:27个月)也明显高于p-EZH2表达阳性的患者(中位PFS:18个月)。(4)第二部的实验结果提示番茄红素能抑制AR的表达,故我们联合番茄红素及恩杂鲁胺作用于22RV1及C4-2B细胞,CCK-8结果发现番茄红素能增强恩杂鲁胺对CRPC细胞增殖能力的抑制作用,WB实验结果证实番茄红素联合恩杂鲁胺能显著下调p-AKT、p-EZH2、AR及PCNA的蛋白表达水平。另外在体内实验中也证实与单独使用番茄红素或恩杂鲁胺相比,两者联用时裸鼠皮下成瘤的肿瘤重量明显减轻、体积明显减小。其次,X线及H&E结果提示番茄红素及恩杂鲁胺联合使用时明显抑制了骨转移模型的侵袭能力。同时,IHC检测各组裸鼠肿瘤组织结果表明p-AKT、p-EZH2、Ki-67在番茄红素+恩杂鲁胺组的蛋白表达量均较其它组明显降低。结论:综上所述,我们的研究表明番茄红素能在CRPC中发挥抗癌作用。深入的机制研究表明,番茄红素可能是通过调控AKT/EZH2/AR信号通路来发挥作用。同时,首次在体内和体外研究中证实了番茄红素可以增强恩杂鲁胺对CRPC的抑制。因此,我们的研究结果可能为CRPC患者提供新的治疗策略。