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背景及目的: 食管癌是我国消化系统常见的恶性肿瘤之一,尤以河南林县和广东潮汕地区为高发,化学治疗是治疗食管癌的重要手段之一,但传统抗肿瘤药物的副作用严重阻碍了化学治疗的发展与应用。寻找一种能够抗肿瘤同时尽量减少对正常细胞损伤的药物,对有效的预防和治疗食管癌具有极其重要的现实意义。 腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)属于丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白激酶,是细胞能量调节的感受器。现已证明服用AMPK激活的降糖药物二甲双胍,可显著降低消化系统肿瘤发病率。已有研究显示,AMPK激活剂对肝癌、结肠癌、乳腺癌、前列腺癌等具有抑制生长、诱导凋亡等作用,而AMPK激活对人食管癌细胞是否也存在抑制作用,是否调节人食管癌细胞周期,尚未见报道。本研究将通过AMPK的激活剂二甲双胍和AICAR对人食管癌细胞株Eca109和Eca9706细胞增殖、细胞周期的影响及其分子机制的研究,探讨AMPK激活对人食管癌细胞的治疗意义,为AMPK成为食管癌治疗的新靶点提供进一步的理论依据。 材料和方法: 1.用含10%胎牛血清,100U/ml青霉素和100U/ml链霉素的RPMI-1640培养基培养人食管癌细胞株 Eca109、Eca9706细胞及人宫颈癌细胞株 HeLa细胞(阴性对照, LKB1-AMPK缺乏细胞)。 2.用含不同浓度二甲双胍(0、2.5、5.0、10、20mM),AICAR(0、250、500、1000、2000μM)的培养基分别处理 Eca109和Eca9706细胞24、48、72h;用含不同浓度的Compound C(0、5、7.5、10μM)的培养基处理Eca109细胞30min后,用含二甲双胍(10mM), AICAR(1000μM)的培养基处理24h;用含10mM的二甲双胍培养基和1000μM的AICAR的培养基分别处理HeLa细胞24、48、72h,以未予药物处理细胞作对照;噻唑蓝比色法(MTT法)检测二甲双胍及 AICAR对 Eca109、Eca9706及 HeLa细胞增殖的影响及Compound C的拮抗作用。 3.用含10mM的二甲双胍的培养基和1000μM的AICAR的培养基分别处理 Eca109和Eca9706细胞24h,经碘化丙啶(PI)单染法,用流式细胞分析仪(FCM)检测细胞周期变化。 4.用含10mM的二甲双胍的培养基和1000μM的AICAR的培养基分别作用于Eca109和Eca9706细胞24h,以未予药物处理细胞为对照,Western Blot检测AMPK磷酸化程度、细胞周期调节蛋白p21CIP、p27KIP表达量。 5.用含10mM的二甲双胍的培养基和1000μM的AICAR的培养基分别处理 Eca109和Eca9706细胞24h,DAPI染色观察细胞凋亡情况。 结果: 1.二甲双胍及AICAR处理24h后,Eca109和Eca9706细胞AMPK磷酸化程度较对照组明显增强。 2.二甲双胍及AICAR显著性抑制Eca109和Eca9706细胞的生长,并且呈浓度、时间依赖性;Compound C能拮抗二甲双胍和AICAR的增殖抑制作用;而二甲双胍及AICAR对HeLa细胞的生长无抑制作用。 3.流式细胞术检测结果显示,Eca109和Eca9706细胞经二甲双胍及AICAR处理24h后,细胞周期发生G0-G1期停滞。 4.二甲双胍及AICAR处理24h后,Eca109细胞p21CIP和p27KIP表达比对照组显著增强。 5. Eca109和Eca9706细胞经二甲双胍及AICAR处理24h后,DAPI染色显示细胞核固缩、碎裂,细胞发生凋亡现象。 结论: 1. AMPK激活诱导人食管癌细胞株细胞增殖抑制。 2. AMPK激活诱导人食管癌细胞株细胞发生G0-G1期细胞周期停滞。 3. AMPK激活上调人食管癌细胞株细胞p21CIP、p27KIP表达量。 4. AMPK激活诱导人食管癌细胞株细胞凋亡。 综上所述,AMPK激活剂通过磷酸化激活AMPK,上调p21CIP、p27KIP表达,抑制G1/S检查点,诱导人食管癌细胞发生G0-G1期细胞周期停滞和增殖抑制。