细胞迁移诱导蛋白在前列腺癌失巢凋亡耐受细胞转移和代谢中的作用研究

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全文共分为三个部分:第一部分 前列腺癌失巢凋亡耐受细胞模型的建立及生物学行为研究目的:建立前列腺癌细胞失巢凋亡耐受模型并探究其失巢凋亡抵抗、迁移、侵袭、代谢相关生物学行为。方法:应用超低粘附培养板持续悬浮培养前列腺癌PC-3细胞和DU145细胞7天,然后将细胞转移至普通培养板继续培养2天,能够存活并贴壁生长的细胞即认为是失巢凋亡耐受细胞。采用FITC/PI流式细胞术检测PC-3、DU145亲本细胞和失巢凋亡耐受细胞在悬浮培养48小时的凋亡水平。采用Transwell法检测PC-3、DU145亲本细胞和失巢凋亡耐受细胞的迁移和侵袭能力。应用生化检测试剂盒检测PC-3、DU145亲本细胞和失巢凋亡耐受细胞丙酮酸、乳酸和ATP水平。应用蛋白质免疫印迹实验检测PC-3、DU145亲本细胞和失巢凋亡耐受细胞转移相关蛋白金属基质蛋白酶2(MMP2)、血管内皮生长因子(VEGF)以及代谢相关蛋白丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)、乳酸脱氢酶A(LDHA)的表达情况。结果:FITC/PI流式细胞术检测结果显示,失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞在悬浮培养48小时后的凋亡率较各自的亲本细胞明显降低。Transwell细胞迁移实验结果显示,失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞在迁移数量上较相应的亲本细胞明显增加;Transwell侵袭实验结果表明,失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞的侵袭能力较各自的亲本细胞明显增强。生化检测结果显示,失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞的丙酮酸、乳酸和ATP水平较各自的亲本细胞明显升高。蛋白质免疫印迹实验结果显示,失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞转移相关蛋白MMP2、VEGF及代谢相关蛋白PDK4、LDHA表达水平较各自的亲本细胞明显增加。结论:失巢凋亡耐受的前列腺癌细胞较亲本细胞的抗失巢凋亡能力和迁移侵袭能力明显增强,可能与失巢凋亡耐受细胞MMP2和VEGF表达升高有关。失巢凋亡耐受的前列腺癌细胞较亲本细胞出现更明显的代谢重编程现象,表现为细胞的丙酮酸、乳酸和ATP水平显著上升,可能与失巢凋亡耐受细胞PDK4和LDHA表达升高有关。第二部分前列腺癌细胞失巢凋亡耐受过程中细胞迁移诱导蛋白的筛选与验证目的:筛选并验证在前列腺癌细胞失巢凋亡耐受过程中与细胞转移和能量代谢相关的潜在分子靶点。方法:应用人类全基因组表达谱芯片技术发掘在前列腺癌亲本和失巢凋亡耐受的PC-3细胞中表达具有显著差异的基因,结合差异基因GO富集分析、KEGG通路富集分析筛选出10个候选基因进行定量PCR验证,并结合文献报道确定目标基因,用蛋白质免疫印迹实验验证其在亲本和失巢凋亡耐受的PC-3与DU145细胞中的蛋白表达情况。最后用免疫组织化学技术分析含有90对接受根治性前列腺切除术患者的肿瘤和癌旁组织标本的组织芯片中目标基因的表达情况,分析其与前列腺癌临床进展的关系。结果:人类全基因组表达谱芯片分析结果显示在前列腺癌亲本与失巢凋亡耐受的PC-3细胞中共有2370个显著差异表达基因,其中1183个基因表达显著上调,1187个基因表达显著下调。定量PCR结果证实在失巢凋亡耐受的PC-3细胞中CYB5R2、SERPINE2、CEMIP、CCL2、ETV5 等 5 个基因表达上调,而 LGSN、ENPP1、SORBS2、DCN、CSPG4等5个基因表达下调。蛋白质免疫印迹实验结果亦表明在失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞中细胞迁移诱导蛋白(CEMIP)及其上游β连环蛋白(β-catenin)表达均显著升高。组织芯片结果显示,CEMIP在前列腺肿瘤组织中的表达较癌旁组织明显增加且二者具有相关性。结论:CEMIP在前列腺癌失巢凋亡耐受细胞中的表达较亲本细胞明显增加,并且可能与肿瘤的临床进展相关。第三部分 细胞迁移诱导蛋白在前列腺癌细胞失巢凋亡耐受中的生物学作用和表达调控机制研究目的:探究CEMIP在前列腺癌细胞失巢凋亡耐受过程中的生物学作用及其表达调控机制。方法:应用CEMIP的CRISPR/Cas9基因敲除质粒和对照质粒转染失巢凋亡耐受的PC-3和DU145细胞。采用PE/7-AAD流式细胞术检测对照细胞(NC)和干扰了 CEMIP表达的细胞(CEMIP-KO)在悬浮培养48小时的凋亡水平,采用Transwell法检测NC和CEMIP-KO细胞的迁移和侵袭能力。应用生化检测试剂盒检测NC和CEMIP-KO细胞丙酮酸、乳酸及ATP水平。应用蛋白质免疫印迹实验检测NC和CEMIP-KO 细胞 MMP2、VEGF、PDK4 和 LDHA 的表达情况。将 PC-3 和 DU145 细胞分别悬浮培养1、3、5、7天后用蛋白质免疫印迹实验检测细胞总AMPKα和p-AMPKα蛋白表达水平;以AMPK通路抑制剂Dorsomorphin处理失巢凋亡耐受的前列腺癌细胞后,用蛋白质免疫印迹实验检测细胞p-AMPKα、p-GSK3β、β-catenin和CEMIP的蛋白表达水平。用小干扰RNA沉默失巢凋亡耐受的PC-3细胞β-catenin的表达后,蛋白质免疫印迹实验检测细胞β-catenin和CEMIP的蛋白表达水平;用Wnt/β-catenin通路抑制剂XAV939处理失巢凋亡耐受的DU145细胞,以蛋白质免疫印迹实验检测细胞β-catenin和CEMIP的蛋白表达水平。结果:用CRISPR/Cas9系统敲除失巢凋亡耐受前列腺癌细胞的CEMIP表达后,流式细胞术检测结果显示CEMIP-KO细胞在悬浮培养48小时的凋亡率较NC细胞明显升高,Transwell实验结果提示CEMIP-KO细胞的迁移、侵袭能力较NC细胞显著下降;生化检测结果表明CEMIP-KO细胞的丙酮酸、乳酸和ATP水平较NC细胞明显降低。蛋白质免疫印迹实验结果显示CEMIP-KO细胞MMP2、VEGF、PDK4和LDHA的蛋白表达水平较NC细胞显著减少。蛋白质免疫印迹结果表明前列腺癌细胞p-AMPKα蛋白表达水平随悬浮培养时间增加而升高,重贴壁后p-AMPKα表达有所下降但仍明显高于亲本细胞,各组总AMPKα的表达无明显变化;当用Dorsomorphin抑制AMPKα表达后,失巢凋亡耐受前列腺癌细胞的p-GSK3β、β-catenin和CEMIP蛋白表达水平随p-AMPKα的表达显著降低。用小干扰RNA或XAV939抑制失巢凋亡耐受细胞的β-catenin后CEMIP蛋白表达水平随之明显降低。结论:CEMIP通过调控失巢凋亡耐受前列腺癌细胞MMP2和VEGF的蛋白表达影响其失巢凋亡抵抗、迁移和侵袭能力,并通过调控失巢凋亡耐受前列腺癌细胞PDK4和LDHA的蛋白表达影响其代谢重编程效应。AMPK/GSK3(p/β-catenin信号级联的活化促进了前列腺癌细胞失巢凋亡耐受过程中CEMIP的过表达。
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