多氯联苯醌诱导乳腺癌细胞MDA-MB-231转移的机制研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:WarmAir1982
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据研究报道多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs),作为一种持久性工业污染物,与乳腺癌的发展有着重要的联系,然而其分子机制目前尚不清楚。我们之前的评估表明,PCBs的高活性代谢物2,3,5-三氯-6-苯基-[1,4]-苯醌(PCB29-p Q),能诱导乳腺癌的转移。乳腺癌是女性癌症发病率及死亡率第一的癌症,严重危害女性健康。乳腺癌的转移是造成其死亡率大的主要原因。在乳腺癌的发展过程中,乳腺癌上皮细胞丧失了其极性,癌细胞间的粘附能力下降,脱落形成游离的癌细胞,伴随血液分布全身,从而造成侵袭转移。近年来,乳腺癌患者人数越来越多并且趋于年轻化,这与日益严重的环境污染物有很大的关系。本文主要研究了多氯联苯的代谢产物多氯联苯醌PCB29-p Q诱导乳腺癌转移的具体作用机制。第一部分:该部分对Wnt/β-catenin通路是否参与PCB29-p Q诱导乳腺癌细胞MDA-MB-231肿瘤干细胞特性的获得进行了探究。首先我们通过划痕实验、Transwell迁移实验及侵袭实验发现了PCB29-p Q诱导乳腺癌细胞MDA-MB-231的迁移及侵袭,并且这个现象在Wnt/β-catenin通路的小分子抑制剂XAV939作用下受到了逆转,说明了Wnt/β-catenin通路参与了PCB29-p Q诱导的乳腺癌细胞MDA-MB-231的迁移与侵袭。进一步地,我们分别通过Western Blot实验和荧光定量PCR实验检测到PCB29-p Q上调了MDA-MB-231细胞的肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells,CSCs)特性标志基因CD44,Sox2和Nanog的表达。然而,在加入XAV939之后,通过肿瘤球实验观察到由PCB29-p Q增强的MDA-MB-231细胞的肿瘤成球能力在Wnt/β-catenin通路受到阻断的情况下表达下调,且肿瘤干细胞特性标志基因的表达发生了逆转,证明了Wnt/β-catenin通路调控了PCB29-p Q诱导的MDA-MB-231细胞的肿瘤干细胞特性的获得。最后,我们发现PCB29-p Q使MDA-MB-231细胞产生过量的活性氧,使用抗氧化剂NAC清除活性氧后逆转了肿瘤干细胞特性标志基因的表达,说明活性氧(ROS)在PCB29-p Q诱导的乳腺癌细胞MDA-MB-231转移过程中起着重要作用。我们的结果表明PCB29-p Q通过产生ROS,诱导Wnt/β-catenin通路的激活,从而促进MDA-MB-231细胞的肿瘤干细胞特性的获得。第二部分:该部分证明了Wnt/β-catenin调控PCB29-p Q诱导的乳腺癌细胞MDA-MB-231的上皮间充质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT)。首先,我们使用鬼笔环肽染液对细胞骨架蛋白F-actin染色,据实验结果显示PCB29-p Q促进了MDA-MB-231细胞EMT标志形态的出现。然后,我们使用Western Blot实验和荧光定量PCR检测手段探究了EMT标志基因E-cadherin,N-cadherin,Vinmentin及相关转录基因Twist和Snail的表达,发现PCB29-p Q暴露下,EMT上皮标志基因E-cadherin呈下降趋势,间充质标志基因N-cadherin和Vimentin则呈上调趋势,转录因子Twist和Snail也出现上调,进一步说明了PCB29-p Q促进了乳腺癌细胞MDA-MB-231的EMT。随后,加入XAV939后可以观察到EMT标志基因E-cadherin,N-cadherin和Vinmentin及相关转录基因Twist和Snail的蛋白水平及m RNA表达水平被逆转,反映了Wnt/β-catenin的抑制阻断了PCB29-p Q诱导的MDA-MB-231细胞EMT的发生。同样地,我们使用抗氧化剂NAC清除活性氧后逆转了EMT标志基因及相关转录基因的表达。总体而言,实验证实了PCB29-p Q通过Wnt/β-catenin通路,诱导MDA-MB-231细胞发生EMT,进而促进MDA-MB-231细胞转移。第三部分:该部分旨在研究PCB29-p Q促进乳腺癌细胞MDA-MB-231有氧糖酵解的机制。首先发现了PCB29-p Q的暴露促进MDA-MB-231细胞的有氧糖酵解关键基因GLUT1及相关酶PKM2,LDHA,HK2,PFK1和PDK的表达,说明PCB29-p Q调控MDA-MB-231细胞的有氧糖酵解。随后,我们观察到PCB29-p Q上调了GLUT1,integrinβ1的表达,p-Src及p-FAK水平升高,因此我们推测PCB29-p Q通过GLUT1/integrinβ1/Src/FAK促进MDA-MB-231细胞有氧糖酵解。当抑制GLUT1后,PCB29-p Q诱导的MDA-MB-231细胞的有氧糖酵解相关酶表达下调,且GLUT1,integrinβ1及p-Src和p-FAK表达得到逆转,这说明了PCB29-p Q诱导的乳腺癌细胞MDA-MB-231的有氧糖酵解是受GLUT1所调控的。接下来,我们使用划痕实验、Transwell迁移实验及侵袭实验手段验证了抑制GLUT1后,MDA-MB-231细胞受PCB29-p Q促进的转移作用被抑制了。这一部分证明了PCB29-p Q是通过调控GLUT1/integrinβ1/Src/FAK促进乳腺癌细胞MDA-MB-231的有氧糖酵解,从而诱导乳腺癌细胞迁移及侵袭。
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