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恶性肿瘤的发生与细胞代谢异常密切相关。肿瘤细胞的代谢异常主要特征为葡萄糖摄取的增多,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葡萄糖的量大约是正常细胞的10倍。利用肿瘤细胞需要大量吸收葡萄糖这个特点,葡萄糖饥饿治疗癌症的方法受到人们的关注。本研究对HeLa细胞与脐带正常细胞进行葡萄糖饥饿处理,分析葡萄糖饥饿对HeLa细胞与脐带正常细胞活性与增殖的影响,初步阐明葡萄糖饥饿对HeLa细胞周期影响的分子机制,为临床上癌症的限食疗法提供理论依据。实验结果如下:1.HeLa细胞与脐带正常细胞分别用1 mmol/L与0 mmol/L葡萄糖进行饥饿处理。MTT法检测细胞活性显示,饥饿处理24h、48h、72 h后,1 mmol/L葡萄糖饥饿HeLa细胞的抑制率分别34.6%、57.14%和73.09%,1 mmol/L葡萄糖饥饿脐带正常细胞的抑制率分别为0.36%、26.4%和66.3%;0.mmol/L葡萄糖饥饿HeLa细胞的抑制率分别为46.84%、74.09%和96.94%,0 mmol/L葡萄糖饥饿脐带正常细胞的抑制率分别为7.61%、58.6%和82.1%。与脐带正常细胞相比,葡萄糖饥饿对HeLa细胞活性的抑制作用更明显。倒置显微镜观察与台盼蓝染色结果,0 mmol/L葡萄糖饥饿处理,HeLa细胞在24 h后大部分细胞已发生凋亡,而脐带正常细胞48 h后才出现大量凋亡;1mmol/L葡萄糖饥饿处理,HeLa细胞48 h后大部分细胞已发生凋亡,而脐带正常细胞72 h后才出现大量凋亡。与脐带正常细胞相比,葡萄糖饥饿更容易诱导HeLa细胞凋亡。2.为了更好的模拟人体内环境,有效的研究葡萄糖饥饿对肿瘤细胞与正常细胞的影响,对HeLa细胞与脐带正常细胞进行共培养。HeLa细胞与脐带正常细胞共培养条件下,实验结果与单独培养结果一致。0 mmol/L葡萄糖饥饿处理共培养细胞,HeLa细胞24 h后大多数细胞处于中期凋亡状态,48 h后几乎全部处于晚期凋亡的状态,72 h后全部处于晚期凋亡状态;脐带正常细胞24 h后少数细胞处于中期凋亡状态,48 h后大多数细胞处于中期凋亡状态,72 h后几乎全部处于晚期凋亡状态。1 mmol/L葡萄糖饥饿处理共培养细胞,HeLa细胞24 h后少数细胞处于中期凋亡状态,48 h后大多数细胞处于中期凋亡状态,72 h后几乎全部处于晚期凋亡状态;脐带正常细胞24 h后细胞保持正常生长,48 h后少数细胞处于中期凋亡状态,72 h后大多数细胞处于中期凋亡状态。葡萄糖饥饿处理共培养条件下,HeLa细胞与脐带正常细胞均发生凋亡,但脐带正常细胞比HeLa细胞具有更强的葡萄糖饥饿耐受能力,HeLa细胞比脐带正常细胞更容易发生凋亡。3.线粒体绿色荧光探针观察线粒体活性,流式细胞仪检测细胞周期,Western Blot分析蛋白质表达量。HeLa细胞经葡萄糖饥饿处理48 h后,线粒体活性补偿性升高;细胞周期停滞在G1期;细胞周期蛋白CyclinA、CyclinD、CyclinE、CyclinH表达量明显降低;细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2、CDK4、CDK6、CDK9表达量明显降低,CDK7表达量明显升高,;细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子P15、P27表达量明显升高,P16、P18、P19、P21、P53表达量明显降低;细胞周期其他相关蛋白PCNA,MCM等表达量明显降低。HeLa细胞经葡萄糖饥饿处理后,细胞发生皱缩,线粒体活性增强,可能提高葡萄糖的利用率,为细胞的生长提供更多的能量。细胞增殖以及细胞周期进程受到明显的抑制,停滞在G1期。细胞周期发生改变的作用机制可能是通过细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子p27蛋白的表达上调,抑制CyclinE-CDK2复合物的活性,使细胞无法顺利通过G1/S转换期,从而抑制细胞的增殖,诱导HeLa细胞凋亡。葡萄糖饥饿条件下,HeLa细胞比脐带正常细胞更易发生凋亡。葡萄糖饥饿能够显著抑制HeLa细胞的增殖,改变细胞形态,改变细胞周期,使细胞停滞在G1期。其分子机制可能是通过细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子p27蛋白的表达上调,抑制细胞的增殖,诱导HeLa细胞凋亡。