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目的:临床研究发现超过半数的脑胶质瘤病例伴有硫氧还原蛋白还原酶(TrxR1)表达水平的上调,并且TrxR1表达水平与脑胶质瘤恶性程度及复发率呈正相关。课题组前期研究发现干扰TP53诱导的糖酵解及凋亡调节蛋白(TIGAR)可以增加脑胶质瘤细胞的放射敏感性,本课题的目的在于研究干扰TIGAR表达对于TrxR1过表达人脑胶质瘤细胞恶性程度与辐射抗性的作用及机制,相关研究尚未见报道。方法:课题通过构建TrxR1过表达质粒(pcDNA3.1-TrxR1),转染并筛选得到TrxR1稳定过表达人脑胶质瘤细胞株。采用Western blot技术检测TrxR1过表达对脑胶质瘤细胞内各蛋白表达水平的影响;采用CCK-8试剂盒检测脑胶质瘤细胞的增殖活性;通过Transwell实验评价脑胶质瘤细胞的侵袭能力;通过克隆形成实验检测干扰TIGAR表达后TrxR1过表达脑胶质瘤细胞的克隆存活分数;采用Western blot技术评估干扰TIGAR表达对TrxR1过表达脑胶质瘤细胞内Trx1核转运的影响;利用免疫荧光技术评价电离辐射后不同时间点(0-8 h)人脑胶质瘤细胞DNA损伤的修复情况及Trx1核转运水平的变化;采用流式细胞技术、NADPH试剂盒检测电离辐射前后细胞的氧化还原水平。最后使用TIGAR shRNA慢病毒抑制人脑胶质瘤细胞的TIGAR表达并建立人脑胶质瘤裸鼠原位种植模型;比较各组小鼠生存率,采用核磁共振成像(MRI)技术及免疫组织化学技术评价基因治疗联合放疗对TrxR1过表达人脑胶质瘤的治疗效果及机制。结果:(1)TrxR1过表达增加了人脑胶质瘤细胞U-87MG和T98G的侵袭能力与辐射抗性:(2)单纯抑制TIGAR表达对于脑胶质瘤细胞的增殖和侵袭能力无显著作用,但TIGAR干扰可逆转TrxR1过表达脑胶质瘤细胞的辐射抗性;(3)在TrxR1过表达脑胶质瘤细胞内干扰TIGAR表达可抑制电离辐射诱导的Trx1核转运,且TrxR1过表达无法显著增强突变型(MT)-Trx1过表达U-87MG细胞的克隆形成能力,表明Trx1核转运在过表达TrxR1的脑胶质瘤细胞的辐射抗性中发挥了重要作用;(4)干扰TIGAR表达破坏了电离辐射后TrxR1过表达脑胶质瘤细胞内氧化还原平衡,显著增加了受照细胞内活性氧(ROS)水平并造成细胞内NADPH水平耗竭;(5)干扰TIGAR表达可延缓电离辐射后TrxR1过表达脑胶质瘤细胞DNA损伤的修复进程;(6)采用人脑胶质瘤裸鼠原位模型证实抑制TIGAR表达可显著增加TrxR1过表达脑胶质瘤的放疗敏感性,其机制在于干扰TIGAR可降低电离辐射后TrxR1过表达脑胶质瘤细胞核内Trx1的表达水平。结论:综上所述,课题阐明了干扰TIGAR表达可增加TrxR1过表达人脑胶质瘤细胞的放射敏感性,其机制在于破坏TrxR1过表达脑胶质瘤细胞的氧化还原平衡,抑制细胞内Trx1核转运。体内实验证实TrxR1过表达显著降低荷瘤动物的存活率,而TIGAR干扰可显著抑制辐射诱导的Trx1核转运并增加TrxR1过表达脑胶质瘤荷瘤裸鼠的生存率。课题研究成果为增强TrxR1过表达脑胶质瘤的放疗效果,制定脑胶质瘤放疗增敏新策略提供了理论基础与实验依据。