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研究背景当前肺癌是人类最常见肿瘤,同时也是死亡率最高肿瘤之一,5年生存率仅为116%。目前肺癌发病的内在分子机制还未完成阐明,因此,进一步阐明肺癌的发生发展机制是肺癌治疗的关键。大部分实体肿瘤细胞内部缺氧后可通过糖酵解提供能量和相关原料,但现有研究也发现在有氧环境下,肿瘤细胞中有大量的糖酵解,称为Wαrburg effect(也叫有氧糖酵解),其重要机制是肿瘤细胞内部活化了缺氧诱导因子1α(Hypoxia-inducible factor 1α,HIF-1 α)。巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)是一种多功能性促炎性细胞因子,可由多种组织和细胞分泌的。现有研究已经表明MIF在多种实体瘤中表达显著增加,可并调节肿瘤细胞的增殖、凋亡、耐药等。有研究证实,MIF过度表达能促进肺肿瘤生长及进展。然而,MIF是否通过调节Warburg effect影响肺癌细胞增殖?还有待进一步阐述。目的探讨MIF对肺癌细胞Warburg effect的作用和相关分子机制,阐明MIF调控的Warburg effect在肺癌细胞增殖中的作用。方法选取人类肺癌细胞株H358,H460,H524,H1650,H838,H1975和A549,通过RT-PCR和WB方法测定各个细胞系中MIF的表达,从中选取最高表达及最低表达MIF细胞株进行实验研究。分别使用慢病毒过表达、转染shRNA或者siRNA来改变这细胞株MIF以及HIF-1α的表达。用MTT比色法来测定细胞增殖情况,进而评估MIF、HIF-I1α对肺癌细胞增殖的影响。测量细胞株转葡萄糖摄取率、ATP的产生、糖酵解率、乳酸产生,以评估MIF、HIF-1α对肺癌细胞Warburg反应的影口响。在高表达MIF细胞株中用转染技术敲低HIF-1α表达,观察转染前后细胞增殖曲线、葡萄糖摄取率、ATP的产生、糖酵解率、乳酸产生的变化来评估MIF是否通过HIF-1α调节Warburg effect。用BAY 11-7082(BAY)来抑制NF-κB信号转导通路,并通过免疫荧光来检测细胞转录HIF-αα情况,以评估是否通过NF-κB调节HIF-α的表达。结果1.MIF对肺癌细胞增殖的影响通过PCR和Western blot检测7组肺癌细胞细胞系中MIF的表达水平,结果提示MIF在H358细胞株中表达最高,而在H524细胞株中表达最少。分别将H358细胞株中MIF表达沉默以及H524细胞株中MIF高表达。细胞增殖曲线提示MIF表达沉默显著抑制H358细胞增殖,相反,MIF高表达能提升H524细胞增殖能力。2.MIF对肺癌细胞Warburg effect的影响通过对比干涉MIF表达前后细胞株的葡萄糖摄取率、ATP的产生、糖酵解率、乳酸产生,提示MIF高表达显著促进H524细胞Warburg effect,而MIF表达沉默显著抑制H358细胞Warburg effect。这些结果表明MIF促进了肺癌细胞的Warburg effect。3.肺癌细胞中MIF对HIF-1α表达水平的影响Western blot结果表明,H358细胞中敲低MIF表达后HIF-1α的表达水平显著下降;而在H524细胞株中,MIF过表达后肺癌细胞株HIF-1α的表达水平显著增加。此实验说明MIF能诱导HIF-1α的表达。4.HIF-1α在MIF诱导的肺癌细胞增殖和Warburg effect中的作用H358细胞干扰HIF-1α表达后其增殖能力均明显低于对照组,其Warburg effect也较对照组减弱。在过表达MIF的H524细胞中,通过siRNA干扰HIF-1α表达后,其MIF过表达诱导的细胞增殖及Warburg effect作用也被抑制。以上实验表明MIF通过增加HIF-1α表达来促进肺癌增殖及Warburg effect。5.NF-κB在MIF调控HIF-1α表达中的作用用BAY抑制NF-κB通路的激活能显著降低H358细胞中HIF-1α的表达。在H524细胞株中,MIF高表达能上调HIF-1α的表达,然而用BAY抑制NF-κB通路激活能显著抑制MIF诱导HIF-1α上调。表明,MIF通过激活NF-κB通路来调节HIF-1α。结论1.MIF能促进肺癌细胞Warburg effect,进而诱导肺癌细胞的增殖;2.MIF通过促进HIF-1α表达来促进肺癌增殖及Warburg effect;3.MIF通过激活NF-κB通路来促进HIF-1α的表达。