抗糖尿病藥物中激活Nrf2通路的抗氧化劑對腫瘤轉(zhuǎn)移的影響及機制研究

1、抗糖尿病藥物中激活Nrf2通路的抗氧化劑對腫瘤轉(zhuǎn)移的影響及機制研究【背景及目的】流行病學(xué)調(diào)查顯示,糖尿病患者中某些腫瘤發(fā)生率增高,2010年美國糖尿病協(xié)會和美國癌癥協(xié)會的共識報告顯示2型糖尿病(type2diabetesmellitus,T2DM)患者罹患結(jié)腸直腸癌、乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌、肝癌、胰腺癌、膀胱癌等的風(fēng)險增加;且其相關(guān)性在近期發(fā)表于BritishMedicalJournal的meta分析中得到了證實。隨著糖尿病患病率的增加,糖尿病合并腫瘤患者群也日益增多。對于糖尿病合并腫瘤這一特殊人群也需采取相應(yīng)的降糖措施,但降糖治療對腫瘤生物學(xué)行為影響的具體機制尚不明確。二肽基肽酶IV抑制劑(DP

2、P-4i)是臨床常用的降糖藥物，且被美國臨床內(nèi)分泌學(xué)會(AACE)t尿病綜合管理指南推薦DPP-4i作為二甲雙胍之外的一線藥物選擇。我們前期的meta分析提示，DPP-4i并不增加新生月中瘤發(fā)生風(fēng)險，故其對單純的糖尿病患者是適用的;其在糖尿病合并腫瘤患者中的應(yīng)用是否安全及其具體的影響機制尚需進一步研究證實。a-硫辛酸(alphalipoicacid,ALA)由于其能夠增加內(nèi)源性抗氧化劑及n相解毒酶的水平,具有保護細胞免受氧化應(yīng)激損傷的作用。因此ALA常被作為抗氧化劑用于預(yù)防糖尿病、高血壓等疾病對機體的氧化應(yīng)激損傷；同時也被推薦作為抗月中瘤藥物。ALA的抗月中瘤作用主要表現(xiàn)為抑制月中瘤細胞增殖,

3、促進其凋亡;而對于腫瘤轉(zhuǎn)移的影響目前尚未得到研究者們的太多關(guān)注。本研究擬通過離體月中瘤模型觀察DPP-4i、ALAM月中瘤細胞遷移、侵襲行為的影響；通過建立肝癌、結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移模型裸小鼠，觀察DPP-4i、ALA對體內(nèi)月中瘤轉(zhuǎn)移的影響。并利用離體及在體腫瘤模型,結(jié)合基因沉默或過表達/藥理激活Nrf2等技術(shù)，闡明DPP-4i、ALA促月中瘤轉(zhuǎn)移的可能分子生物學(xué)機制。旨在明確DPP-4i與腫瘤生物學(xué)行為關(guān)聯(lián),解析其可能的分子信號級聯(lián)機制,探索糖尿病合并腫瘤的合理用藥原則。【方法】1.離體實驗1.1DPP-4i對腫瘤細胞的效應(yīng)觀察：沙格列汀(Saxagliptin,0.1NM)、西格列汀(sitagli

4、ptin,0.6以m)處理月中瘤細胞；(1)transwell、transwell+基質(zhì)膠實驗檢測細胞遷移、侵襲能力;(2)活細胞工作站系統(tǒng)觀察細胞的定向遷移性,采用imagej分析細胞的定向性(persistence)及遷移指數(shù)(forwardmigrateindex,fmi)。1.2dpp-4i對dpp-4酶活性、氧化應(yīng)激及nrf2途徑的影響:(1)elisa試劑盒檢測dpp-4酶活性變化;(2)氧化應(yīng)激檢測:dcfh-da探針ros檢測;gsh/gssg檢測:參照試劑盒說明書進行(gshandgssgassaykit,碧云天),酶標(biāo)儀a412測吸光度;8-oxo-dg檢測:細胞預(yù)處理后多

5、聚甲醛固定,熒光間接染色法標(biāo)記8-oxo-dg(abcam);(3)nrf2與II相解毒酶表達檢測：qrt-pcr檢測基因轉(zhuǎn)錄、免疫組化、westernblot檢測蛋白表達;(4)泛素化實驗分析keap1-c151s對sax誘導(dǎo)nrf2激活的影響。1.3westernblot檢測腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白表達,包括:(1)轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白:hif-1、vegf、cox-2;(2)淋巴轉(zhuǎn)移(結(jié)腸癌)相關(guān)蛋白:april、babmi;(3)血行轉(zhuǎn)移(肝癌)相關(guān)蛋白:cortactin。1.4基因沉默、過表達/藥理(ala、萊菔硫烷(sulforaphane,sf)激活nrf2對腫瘤細胞相關(guān)表型的影響:(1)tr

6、answell、transwell+基質(zhì)膠實驗檢測細胞遷移、侵襲能力;(2)活細胞工作站系統(tǒng)觀察細胞的定向遷移性,分析細胞的定向性(persistence)及遷移指數(shù)(fmi)。1.5基因沉默、過表達/藥理(ala、sf)激活nrf2對腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白表達的影響:免疫組化、westernblot檢測相關(guān)蛋白表達,包括:hif-1、vegf、cox-2april、babmi、cortactin等。2.在體實驗2.1dpp-4i對腫瘤轉(zhuǎn)移作用的體內(nèi)研究:(1)雌性balb/c-nu/nu裸小鼠8周時,分別通過尾靜脈、爪墊注射huh-7-luc+、hct116-luc+細胞建立肝癌、結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移模型。

7、兩類模型均分為對照組、沙格列汀組(15mg/kg)、西格列汀組(120mg/kg),三組分別以灌胃的方式、每日1次給予安慰劑、沙格列汀、西格列汀0.2ml,干預(yù)6周。(2) 小動物活體成像觀察體內(nèi)腫瘤形成及轉(zhuǎn)移情況;(3)he染色觀察肝臟、肺等器官腫瘤轉(zhuǎn)移的組織形態(tài)學(xué)變化;(4)免疫組化、westernblot檢測肝、肺等組織nrf2及其下游相關(guān)基因、腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白表達。2.2基因沉默nrf2對腫瘤轉(zhuǎn)移作用的體內(nèi)研究:雌性balb/c-nu/nu裸小鼠8周時,尾靜脈注射huh-7-luc+細胞建立肝癌轉(zhuǎn)移模型。1 1)隨機分為對照組、nrf2shrna組,喂養(yǎng)3周,小動物活體成像觀察體內(nèi)腫瘤

8、轉(zhuǎn)移情況;(2)對照組、nrf2shrna組內(nèi)分別再分為sax組(sax15mg/kg)、sit組(sit120mg/kg),藥物以灌胃的方式給予(藥物體積:0.2ml),干預(yù)3周。觀察指標(biāo)同2.1。2 .3ala、sf對腫瘤轉(zhuǎn)移作用的體內(nèi)研究:雌性balb/c-nu/nu裸小鼠8周時,尾靜脈注射huh-7-luc+細胞建立肝癌轉(zhuǎn)移模型。隨機分為對照組、ala組(80mg/kg)或?qū)φ战M、sf組(10mg/kg),均以腹腔注射的方式給藥(藥物體積均為:0.2ml),干預(yù)3周。觀察指標(biāo)同2.1。3.人肝癌組織芯片免疫組化染色:對195例肝癌組織芯片(105例未轉(zhuǎn)移肝癌、69例發(fā)生淋巴轉(zhuǎn)移肝癌、2

9、例發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移肝癌、19例肝癌轉(zhuǎn)移病灶)免疫組化染色結(jié)果進行評分,分析nrf2、gclm的蛋白表達情況?！窘Y(jié)果】1.1dpp-4i對腫瘤細胞的效應(yīng)觀察:(1)transwell、transwell+基質(zhì)膠實驗、活細胞工作站的結(jié)果提示sax、sit作用的腫瘤細胞的遷移、侵襲能力增加,且腫瘤細胞的定向遷移能力顯著增加(persistence提高、fmi增加)。(2)westernblot分析,sax、sit干預(yù)后腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白表達增加。1.2 小動物活體成像結(jié)果顯示:sax、sit干預(yù)6周的肝癌、結(jié)腸癌腫瘤轉(zhuǎn)移模型裸小鼠體內(nèi)腫瘤轉(zhuǎn)移明顯增加;體重明顯減低;免疫組化及westernblot結(jié)

10、果顯示:dpp-4i干預(yù)的肝臟、肺組織中轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白的表達水平升高。1.3氧化應(yīng)激檢測結(jié)果表明:dpp-4i顯著降低腫瘤細胞內(nèi)的ros、8-oxo-dg水平,增加gsh/gssg比例,提示:dpp-4i促腫瘤轉(zhuǎn)移可能與氧化應(yīng)激水平降低有關(guān)。1.4 dpp-4i干預(yù)的腫瘤細胞及腫瘤模型肝臟、肺組織的nrf2及其下游相關(guān)基因的蛋白表達水平顯著增加,提示:dpp-4i促腫瘤轉(zhuǎn)移可能與nrf2上調(diào)有關(guān);泛素化實驗結(jié)果提示,dpp-4i對nrf2的激活可能與其抑制keap1-c151s對nrf2的降解實現(xiàn)的。1.5基因沉默nrf2能夠顯著改善自發(fā)及dpp-4i誘導(dǎo)的腫瘤細胞及肝癌轉(zhuǎn)移模型裸小鼠體內(nèi)腫瘤的轉(zhuǎn)移。1.6 過表達/藥理(ala、sf)激活nrf2,腫瘤細胞及肝癌轉(zhuǎn)移模型裸小鼠體內(nèi)腫瘤轉(zhuǎn)移顯著增加。1.7對195例人肝癌組織芯片免疫組化染色結(jié)果進行分析,發(fā)現(xiàn)nrf2、gclm的蛋白表達與腫瘤的轉(zhuǎn)移、分期密切相關(guān)?！窘Y(jié)論】我們的研究結(jié)果表明