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目的:研究酪氨酸激酶抑制剂imatinib(Gleevec())靶向抑制血小板源生长因子受体(PDGFR)对GBM细胞信号转导通路及生物学行为的影响,探讨imatinib对不同GBM细胞表现出不同生物学效应的机制。
方法:RT-PCR检测胶质瘤细胞中PDGF/PDGFR和c-Kit的表达量;Westernblot检测imatinib作用后GBM细胞、NIH3T3细胞和K562细胞的靶点及下游信号相关蛋白磷酸化的变化;MTT法检测imatinib对GBM细胞(U87MG、T98G、RG、LNz308)、鼠成纤维细胞NIH3T3和白血病细胞K562的增殖抑制;平板集落形成实验检测imatinb对胶质瘤细胞集落形成的影响;细胞划痕实验检测imatinb对GBM细胞迁移的影响;免疫荧光法检测imatinib长期作用胶质瘤RG细胞星形胶质细胞标记物GFAP和神经元标记物Tuji的表达变化;Real-time PCR检测imatinib长期作用RG细胞和ATRA作用RG细胞后分化标记物的变化;蛋白芯片检测imatinib作用U87MG细胞后引起蛋白激酶的变化;流式细胞术检测imatinib作用后GBM细胞周期的变化;BrdU标记法检测imatinib作用U87MG细胞后增殖的变化。
结果:胶质瘤细胞中均表达不同水平的PDGF/PDGFR,而c-Kit的表达只能在RG细胞中检测到;Western blot结果显示,对于靶点活化水平较低的U87MG细胞和NIH3T3细胞,imatinib表现出抑制的不稳定性,相对低浓度的imatinib就能有效抑制K562细胞中高度活化的Bcr-Abl,但imatinib可以有效的抑制经PDGF-BB刺激U87MG细胞和NIH3T3细胞后引起的PDGFRB的活化;MTF结果显示不同的GBM细胞对imatinib的敏感程度不同,T98G对imatinib最为敏感,而5μmol/Limatinib促进了RG和U87MG细胞的增殖;5μmol/L的imatinib对NIH3T3细胞的增殖抑制不明显,10μmol/L的imatinib对NIH3T3的增殖抑制率为35.78%±3.0;1μmol/L的imatinib有效抑制了K562细胞的增殖,继续加大药物浓度没有产生进一步抑制作用;随着imatinib浓度增加集落形成抑制作用明显,10μmol/L的imatinib显著抑制了胶质瘤细胞的集落形成;Imatinib显著抑制U87MG细胞的迁移,且呈时间依赖性;免疫荧光显示RG-IM细胞与RG细胞相比,GFAP和Tuj1的表达增加;Real-time PCR显示RG-IM细胞与RG细胞相比,神经元标记物ENO2和MAP2,星形胶质细胞标记物GFAP和S-100的表达增加,干细胞相关标志物CD133,Oct-4,Nestin,和Bmil的表达减少;Imatinib单独作用U87MG细胞时,诱发了PDGFR下游信号通路网络分子ERK、p38MAPK、AKT和STAT3的活化,治疗前加入外源性PDGF-BB刺激细胞可以部分抵消这种活化效应。在Bcr-Abl激酶活性很高的K562细胞中,用0.2μmol/L的imatinib的就能有效抑制靶点和下游信号通路的活化;在U87MG细胞中,imatinib与50μmol/L的MEK抑制剂PD98059联合应用时,IC50从15μmol/L降到5μmol/L左右,与15μmol/L的PI3K抑制剂LY294002联合应用时,IC50降到2μmol/L左右;流式细胞周期分析显示,7.5μmol/L和10μmol/L的imatinib作用于U87MG细胞24 h和48 h后,处于S期的细胞明显增多,BrdU掺入实验证实imatinib作用U87MG后引起了的细胞增殖;联合使用MEK1/2抑制剂U0126后处于S期的细胞明显减少,但与U0126或LY294002联合作用后并未进一步抑制U87MG细胞的迁移。Imatinib长期作用租ATRA都引起RG细胞中ERK蛋白磷酸化水平的改变。
结论:GBM存在高度的基因/细胞信号转导通路的异质性,在不同的GBM细胞中,imatinib作用后引起了不同的细胞生物学效应;Imatinib对GBM细胞靶点的抑制作用与治疗前靶点的活化水平有关;GBM中信号传导通路呈网络式交互,imatinib单独作用U87MG细胞时,诱发了PDGFR下游信号通路Ras/MAPK、PI3K/AKT和STAT3的活化;Imatinib长期作用RG细胞后,通过MAPK/ERK通路介导了RG细胞分化成神经元或星形胶质细胞样细胞。