二甲双胍通过AKT信号通路抑制食管鳞癌细胞的侵袭转移

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背景及目的:  二甲双胍是临床上广泛应用于治疗2型糖尿病的口服降糖药。近年来大量流行病学研究证实,二甲双胍可减少2型糖尿病患者的患癌风险。通过深究其作用机制,在体外实验中发现二甲双胍不仅可通过抑制多种恶性肿瘤细胞的增殖、诱导细胞凋亡来发挥其抗肿瘤效应,同时也可抑制它们的侵袭与转移。本课题组前期实验和不少外文文献证实二甲双胍可在体内外诱导食管癌细胞增殖抑制和促进细胞凋亡;同时也发现二甲双胍对多种肿瘤细胞存在抗侵袭、转移的作用。但肿瘤侵袭转移所涉及的分子机制是极其复杂的,其中关于二甲双胍对抑制食管癌侵袭转移的作用机制研究甚少,结合目前对二甲双胍抗肿瘤机制的研究背景,为进一步研究二甲双胍抑制食管鳞癌细胞侵袭转移的分子机制,本研究将探讨二甲双胍是否可通过AKT依赖的信号通路,调控NF-κB和侵袭转移相关蛋白MMP-9、N-cadherin和E-cadherin的表达情况,从而抑制食管癌细胞的侵袭转移,为临床上二甲双胍成为治疗食管癌的新型抗肿瘤药物提供新的理论基础。  材料和方法:  1.用含10%胎牛血清,100U/ml青霉素和100U/ml链霉素的DMEM高糖培养基培养人食管鳞癌细胞株EC109。  2.细胞接种密度为1×106个/6cm培养皿中,至培养箱中培养过夜后,用含0 mM、5 mM、10 mM、20 mM的二甲双胍浓度的培养基处理EC109细胞24h,以无菌超纯水处理细胞作为对照组,用transwell和BD Matrigel Invasion Chamber小室分别检测二甲双胍处理对EC109细胞的迁移、侵袭的影响。  3.细胞接种密度为1×106个/6cm培养皿中,至培养箱中培养过夜后,用含0 mM、5 mM、10 mM、20 mM的二甲双胍浓度的培养基处理EC109细胞24h,以无菌超纯水处理细胞作为对照组,用western blot检测细胞总蛋白的p-AKT、AKT、基质金属蛋白MMP-9、N-cadherin and E-cadherin,和核蛋白NF-κB的表达情况。  4.细胞接种密度为1×106个/6cm培养皿中,至培养箱中培养过夜后,用含20 mM浓度二甲双胍的培养基处理EC109细胞24h后,加或不加入终浓度为100 nM的胰岛素(AKT激活剂)处理20min。另外设置含终浓度为10μM的LY294002(PI3K抑制剂)实验组,含终浓度为100nM的胰岛素实验组,分别处理EC109细胞24h和20min,以无菌超纯水处理细胞为对照组,以DMSO处理细胞为溶剂组,用transwell和BD Matrigel Invasion Chamber小室分别检测二甲双胍、LY294002、胰岛素等对EC109细胞的迁移、侵袭的影响。  5.细胞接种密度为1×106个/6cm培养皿中,至培养箱中培养过夜后,用含20mM浓度二甲双胍的培养基处理EC109细胞24h后,加或不加入终浓度为100nM的胰岛素(AKT激活剂)处理20min。另外设置含终浓度为10μM的LY294002(PI3K/AKT抑制剂)实验组,含终浓度为100nM的胰岛素实验组,分别处理EC109细胞24h和20min,以无菌超纯水处理细胞为对照组,以DMSO处理细胞为溶剂组,用western blot检测细胞总蛋白的p-AKT、AKT、MMP-9、N-cadherin、E-cadherin,和核蛋白NF-κB的表达情况。  6.实验数据分析和处理:用Graph Pad Prism5.0软件,所有数据均使用单因素方差分析的Tukey’s检验进行统计学分析,每组进行3次重复实验。 P<0.05和P<0.01有统计学意义。  结果:  1.二甲双胍可抑制EC109细胞的迁移和转移能力。  2.二甲双胍可抑制EC109细胞的AKT的磷酸化。  3.二甲双胍可抑制EC109细胞的NF-κB, MMP-9、N-cadherin的蛋白表达,促进E-cadherin的表达。  4.胰岛素(AKT激活剂)减弱了二甲双胍抗EC109细胞迁移、侵袭的能力。  5.胰岛素减弱了二甲双胍对食管癌细胞株EC109中侵袭转移相关蛋白的调控作用。  结论:  二甲双胍可能通过抑制AKT信号通路,下调NF-κB、MMP-9、N-cadherin蛋白表达,上调E-cadherin蛋白水平,进而抑制食管鳞癌细胞的侵袭、转移。
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