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重金属镉(cadmium, Cd)作为一种致癌物，极易在人体的肝脏和肾脏部位积累，紊乱机体的正常功能。近年来，许多研究报告称镉可抑制细胞增殖，促进细胞凋亡并介导癌细胞迁移。然而其中关于镉诱导细胞迁移机制的研究，主要集中于发现镉会引起迁移相关标识蛋白如MMP-2、MMP-9的表达发生改变，其具体的分子机制仍然不清楚。因此本文通过研究镉在肾癌细胞迁移中的作用、对迁移相关蛋白表达的影响以及介导的信号通路，探讨镉影响癌细胞迁移的机制。
本研究中，以ICR小鼠为研究对象，并饲喂含不同剂量镉的饲料28天，模拟自然环境下的镉污染现象。通过WesternBlotting检测小鼠肾脏中迁移相关标志蛋白的表达情况后，发现镉会促进迁移蛋白表达，而且高剂量镉暴露下会诱导肾脏细胞明显凋亡。
镉会影响肾脏组织中迁移相关蛋白的表达，这可能加剧肾癌患者的肾癌细胞的侵袭。为了明确镉诱导肾癌细胞迁移的机制，我们首先筛选出了最适宜用于研究具体机制的肾癌细胞系。对三株来源于人肾癌组织的肾癌细胞系Caki-1、786-O和769-P，采用MTT法和LDH法筛选出镉的最佳作用浓度。划痕实验中发现镉会诱导癌细胞的迁移并且是剂量依赖性的。其中肾癌细胞Caki-1迁移最明显。Transwell实验也验证了镉会诱导Caki-1细胞的明显迁移。因此我们筛选出肾癌细胞Caki-1作为探究镉影响细胞迁移分子机制的研究对象。
目前研究中镉发挥作用的机制主要是通过介导ROS、钙离子和自噬的水平。但是在本研究中这三条通路似乎并没有直接参与介导镉诱导的肾癌细胞的迁移。镉作为二价金属能够调节与迁移密切相关的蛋白激酶A(PKA)，本实验研究中也发现镉能诱导Caki-1胞内PKA蛋白表达的增加。在加入其抑制剂PKI后，发现镉诱导的癌细胞的迁移受到了明显的抑制并在transwell实验中得到了验证。PKA通路中的相关蛋白COX-2与细胞的迁移也密切相关。在本研究中发现镉能诱导Caki-1胞内COX-2的mRNA和蛋白水平的增加。在COX-2抑制剂NS-398处理后，镉诱导的迁移也得到明显抑制。此外，PKA和COX-2的抑制剂处理后，镉诱导的Caki-1胞内EMT标识蛋白表达的增加受到了明显抑制，验证了PKA和COX-2在镉诱导的细胞迁移中的作用。
PKA活性主要受cAMP调控，并且COX-2的催化产物前列腺素E2(PGE2)也能调控cAMP/PKA信号通路。因此我们检测了PKA与COX-2的抑制剂对镉诱导的PKA、COX-2与PGE2的表达的影响。结果显示镉通过增加cAMP/PKA和COX-2活性诱导PGE2的表达。进一步的划痕实验和transwell实验均表明PGE2诱导的肾癌细胞的迁移依赖于cAMP/PKA信号通路和COX-2蛋白。随后的EMT标识蛋白含量的检测也验证了这一结果。
综上所述，镉可以通过增加cAMP/PKA和COX2/PGE2的活性促进Caki-1细胞迁移。
本研究中，以ICR小鼠为研究对象，并饲喂含不同剂量镉的饲料28天，模拟自然环境下的镉污染现象。通过WesternBlotting检测小鼠肾脏中迁移相关标志蛋白的表达情况后，发现镉会促进迁移蛋白表达，而且高剂量镉暴露下会诱导肾脏细胞明显凋亡。
镉会影响肾脏组织中迁移相关蛋白的表达，这可能加剧肾癌患者的肾癌细胞的侵袭。为了明确镉诱导肾癌细胞迁移的机制，我们首先筛选出了最适宜用于研究具体机制的肾癌细胞系。对三株来源于人肾癌组织的肾癌细胞系Caki-1、786-O和769-P，采用MTT法和LDH法筛选出镉的最佳作用浓度。划痕实验中发现镉会诱导癌细胞的迁移并且是剂量依赖性的。其中肾癌细胞Caki-1迁移最明显。Transwell实验也验证了镉会诱导Caki-1细胞的明显迁移。因此我们筛选出肾癌细胞Caki-1作为探究镉影响细胞迁移分子机制的研究对象。
目前研究中镉发挥作用的机制主要是通过介导ROS、钙离子和自噬的水平。但是在本研究中这三条通路似乎并没有直接参与介导镉诱导的肾癌细胞的迁移。镉作为二价金属能够调节与迁移密切相关的蛋白激酶A(PKA)，本实验研究中也发现镉能诱导Caki-1胞内PKA蛋白表达的增加。在加入其抑制剂PKI后，发现镉诱导的癌细胞的迁移受到了明显的抑制并在transwell实验中得到了验证。PKA通路中的相关蛋白COX-2与细胞的迁移也密切相关。在本研究中发现镉能诱导Caki-1胞内COX-2的mRNA和蛋白水平的增加。在COX-2抑制剂NS-398处理后，镉诱导的迁移也得到明显抑制。此外，PKA和COX-2的抑制剂处理后，镉诱导的Caki-1胞内EMT标识蛋白表达的增加受到了明显抑制，验证了PKA和COX-2在镉诱导的细胞迁移中的作用。
PKA活性主要受cAMP调控，并且COX-2的催化产物前列腺素E2(PGE2)也能调控cAMP/PKA信号通路。因此我们检测了PKA与COX-2的抑制剂对镉诱导的PKA、COX-2与PGE2的表达的影响。结果显示镉通过增加cAMP/PKA和COX-2活性诱导PGE2的表达。进一步的划痕实验和transwell实验均表明PGE2诱导的肾癌细胞的迁移依赖于cAMP/PKA信号通路和COX-2蛋白。随后的EMT标识蛋白含量的检测也验证了这一结果。
综上所述，镉可以通过增加cAMP/PKA和COX2/PGE2的活性促进Caki-1细胞迁移。