SIK2调控卵巢癌细胞糖代谢重编程的作用与机制研究

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研究背景
  卵巢癌是三大常见的生殖系统恶性肿瘤之一,但是预后最差死亡率最高,因此深入探索卵巢癌的发病机制,发现有效的治疗靶标,刻不容缓。代谢重编程是肿瘤新的“十大特征”之一,可以促进肿瘤细胞的增殖、转移等多种生物学行为。肿瘤细胞代谢重编程主要体现为糖酵解与脂肪酸合成的异常活跃,以支持肿瘤细胞的快速增殖、侵袭、转移及其对化疗的抵抗。因而阐明肿瘤代谢重编程的发生机制,对于开展以代谢为靶标的治疗具有十分重要的意义。SIK2是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,属于AMPK家族,在细胞能量代谢、信号转导、有丝分裂的启动和维持、激素的调节、肿瘤生成等方面发挥重要作用。既往研究发现,SIK2参与卵巢癌的脂肪酸氧化调控,提示SIK2可能在肿瘤代谢中发挥重要的调控作用。然而,SIK2在卵巢癌中的表达、临床意义、生物学作用及在卵巢癌细胞糖代谢重编程中的作用却均不十分清楚。
  目的
  1)阐明SIK2在卵巢癌组织的表达情况并分析其与临床预后的关系。
  2)阐明SIK2对卵巢癌细胞增殖、侵袭、凋亡等生物学行为的影响。
  3)阐明SIK2调控卵巢癌细胞糖代谢重编程(糖酵解与氧化磷酸)的作用研究
  4)阐明SIK2通过调控糖代谢重编程在促进卵巢癌生长与转移的机制研究。
  方法
  1)运用RT-PCR、Westernblot方法检测卵巢癌组织中SIK2分子mRNA与蛋白水平表达;运用免疫组织化学方法检测卵巢癌组织中SIK2的表达,并分析SIK2与卵巢癌患者临床病理参数及预后的关系。
  2)构建SIK2干涉/过表达卵巢癌细胞模型,通过MTS、克隆形成、EdU实验检测SIK2对卵巢癌细胞生长的影响;通过流式细胞仪检测SIK2对细胞周期、凋亡的影响;通过细胞划痕、Transwell实验,检测SIK2对卵巢癌细胞迁移侵袭的影响;通过RT-PCR与Westernblot实验检测SIK2对卵巢癌细胞上皮间质转化的影响。通过裸鼠皮下成瘤模型和腹腔转移模型对体外细胞实验结果进行验证。
  3)构建SIK2干涉/过表达细胞模型,通过试剂盒检测卵巢癌细胞中葡萄糖摄取、乳酸生成、培养基PH值的变化,并对糖酵解代谢中间产物及对糖酵解途径调控相关分子进行检测,分析SIK2对卵巢癌细胞糖酵解的影响;通过对卵巢癌细胞氧耗速率和线粒体氧化呼吸链复合体活性检测,分析SIK2对卵巢癌细胞氧化磷酸化的影响;通过体外实验检测干预糖酵解后对卵巢癌细胞生长和转移的影响。
  4)通过Westernblot实验检测SIK2对AKT信号通路相关分子表达的影响,并分析该通路活化在SIK2调控的糖酵解中的作用;分析SIK2对卵巢癌细胞线粒体分裂融合的影响,并分析线粒体分裂融合在SIK2调控的氧化磷酸化中的作用。
  结果
  1)卵巢癌组织中SIK2的mRNA与蛋白表达水平均显著上调;SIK2高表达与Ⅲ-Ⅳ期、Ⅱ型、浆液性、低分化、有淋巴结转移和有网膜转移相关,并与患者的不良预后相关。
  2)过表达SIK2可显著促进卵巢癌细胞增殖,加快细胞周期G1-S期进程,抑制细胞凋亡;过表达SIK2促进卵巢癌细胞迁移与侵袭,并促进卵巢癌细胞上皮间质转化。
  3)过表达SIK2后,卵巢癌细胞中葡萄糖含量、乳酸水平上升,培养基PH下降,糖酵解代谢中间产物(葡萄糖、丙酮酸、乳酸)含量显著上升,糖酵解途径关键分子(HK2、PFKL、MCT4)表达上调,糖酵解增强;过表达SIK2后,卵巢癌细胞耗氧率和线粒体氧化呼吸链复合体活性降低,氧化磷酸化受抑制。体外实验发现,SIK2通过增强糖酵解促进卵巢癌细胞的生长与转移。
  4)过表达SIK2后,p-AKT、p-mTOR及Hif-1α表达明显上调,抑制PI3K/AKT后,SIK2激活的糖酵解被显著抑制,提示SIK2可能是通过激活PI3K/AKT/Hif-1α信号通路促进卵巢癌细胞糖酵解;过表达SIK2后,线粒体长度变短,DRP1的616位点的磷酸化水平显著上升,抑制DRP1可显著逆转SIK2抑制的线粒体氧化磷酸化,提示SIK2可能通过促进线粒体分裂抑制卵巢癌细胞的氧化磷酸化。
  结论
  卵巢癌组织中SIK2表达显著上调并与患者不良预后显著相关。SIK2表达上调一方面通过激活PI3K/AKT/Hif-1α的信号通路促进糖酵解,另一方面通过磷酸化DRP1介导的线粒体分裂而抑制氧化磷酸化,最终促进了卵巢癌细胞的生长与转移。
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