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恶性肿瘤是严重危害人类健康的疾病,其发生及发展与癌基因的激活及抑癌基因的失活密切相关。睾丸特异性蛋白酶50(testes-specific protease 50,TSP50)是近年来发现的一个原癌基因,其特异性表达于睾丸的精母细胞中,而在成熟的精子及正常的组织中却鲜有表达,但却高表达于人肺癌、肝癌、前列腺癌、结肠癌等多种肿瘤组织中。TSP50可通过激活NF-κB信号通路诱导肿瘤的发生,并促进肿瘤的转移。异常的能量代谢是肿瘤细胞的十大特征之一,糖代谢作为细胞主要能量来源,成为能量代谢研究的主要关注点。上世纪20年代,德国生物学家Otta Warburg发现恶性肿瘤细胞即便在氧气供应充足的条件下仍是以糖酵解而非氧化磷酸化途径供能的,肿瘤细胞的这种活跃有氧糖酵解特性也被称为Warburg效应。以往关于TSP50的研究主要集中于其对细胞增殖、转移以及免疫功能的影响,而它对肿瘤糖代谢的影响尚不清楚,因此本研究拟探讨TSP50对细胞糖代谢的影响及其与TSP50的促肿瘤发生作用之间的相关性,从而为以TSP50为靶点的肿瘤治疗提供理论依据。为研究TSP50对细胞糖代谢的影响,我们首先利用免疫印迹分析法检测了TSP50在乳腺细胞系中的表达情况,从而筛选出低表达TSP50的正常乳腺上皮细胞MCF-10A及两种高表达TSP50的乳腺癌细胞MDA-MB-231和ER7530。然后在低表达TSP50的细胞MCF-10A中过表达TSP50,在高表达TSP50的细胞MDA-MB-231和ER7530中敲低TSP50的表达,通过检测过表达或敲低TSP50表达前后细胞糖代谢的变化来确定TSP50对细胞糖代谢的影响,具体如下。1.过表达TSP50对细胞糖代谢的影响为了探讨TSP50对细胞糖代谢的影响,我们首先在TSP50低表达的正常乳腺上皮细胞MCF-10A中过表达TSP50,之后通过检测细胞对葡萄糖的消耗量、乳酸的分泌量、细胞内糖酵解通路关键酶--乳酸脱氢酶的活性、糖代谢相关蛋白(GLUT1、HK2、PKM2和LDHA)的表达量和细胞中ATP的产生量来评价TSP50对细胞糖代谢的影响。实验结果显示,与对照细胞相比,过表达TSP50的MCF-10A细胞葡萄糖消耗量及乳酸分泌量增多,细胞中的乳酸脱氢酶活性增强,葡萄糖转运体GLUT1的表达量增多,糖酵解通路中的关键酶己糖激酶HK2、丙酮酸激酶PKM2和乳酸脱氢酶LDHA的表达量均增多,ATP的含量也明显增多,且在统计学上具有显著性差异。以上结果表明,过表达TSP50可促进细胞发生有氧糖酵解。2.敲低TSP50的表达对细胞糖代谢的影响为了进一步确认TSP50对细胞糖代谢的影响,我们在高表达TSP50的乳腺癌细胞MDA-MB-231和ER7530中分别转染了TSP50的siRNA以敲低TSP50的表达,之后检测了糖代谢的相关指标。结果显示,与对照细胞相比,敲低TSP50的表达,两种乳腺癌细胞的葡萄糖消耗量及乳酸分泌量均明显减少,细胞中的乳酸脱氢酶活性明显降低,葡萄糖转运体GLUT1的表达量减少,糖酵解通路中的关键酶己糖激酶HK2、丙酮酸激酶PKM2和乳酸脱氢酶LDHA的表达量均减少,ATP的产生量也明显减少,且在统计学上具有显著性差异。这些结果表明,敲低TSP50的表达可明显抑制细胞的有氧糖酵解。以上结果提示,TSP50可明显促进细胞的有氧糖酵解。3.TSP50对糖代谢的影响与其促肿瘤发生作用之间的相关性研究以往的研究表明,TSP50具有促肿瘤发生的作用。为阐明TSP50的促细胞糖酵解作用和其促肿瘤发生作用之间的关系,我们选取一种小分子糖酵解抑制剂2-Deoxy-D-glucose(简称2-DG)作用于过表达TSP50的MCF-10A细胞,然后检测细胞增殖及迁移能力的变化。实验结果表明,阻断糖酵解后乳腺上皮细胞MCF-10A的增殖能力和迁移能力均明显减弱,且其减弱程度明显强于对照细胞。此结果提示,TSP50的促细胞糖酵解作用和其促肿瘤发生作用之间具有明显的相关性,TSP50的促肿瘤发生作用至少部分依赖于细胞糖酵解所提供的能量。综上,本研究发现了TSP50的促细胞有氧糖酵解作用,并初步阐明了TSP50促细胞糖酵解作用和其促肿瘤发生作用之间的相关性。这对于我们从能量代谢的角度阐明TSP50的促肿瘤发生机制奠定了实验基础,同时也为以TSP50为靶点的肿瘤治疗提供了新的理论依据。