研究背景胰腺癌(PC)是一种极其致命的恶性肿瘤之一,由于早期症状不明显,往往在晚期才被诊断出来。大多数治疗因局部复发和转移而失败,导致预后极差。PC与糖尿病的双向相互作用已被数十年来的众多研究证实。近期数据表明,二型糖尿病(T2DM)不仅是PC发展的危险因素,也是其表现之一。在肝脏,胰腺,乳腺、子宫内膜和膀胱等实体器官的恶性肿瘤中人们已经认识到糖尿病在其发展中起着非常重要的作用。在这些癌症中,胰腺癌(PC)与T2DM的相关性最强。然而,两者之间的因果关系尚不完全清楚有待进一步探讨。此外广泛的流行病学研究表明,T2DM与PC之间存在很强的相关性,并且糖尿病导致癌症风险升高,同时死亡率也有所增加。此外,有证据表明,糖尿病患者高血糖可促进肿瘤进展。除了直接为肿瘤的生长提供营养丰富,高血糖也可能导致胰腺癌的发展,诱导一些信号通路的激活,所有这些通路共同导致肿瘤细胞的恶性进展如肿瘤的扩散、侵袭、转移、和耐药等。然而,对于高血糖与癌症进展的能量代谢的潜在机制,以及这些机制是否与能量代谢的改变有关。除了越来越多的流行病学调查外,关于代谢改变与癌症进展之间的分子背景的实验性研究较少,因此,要阐明其分子机制,还需要进一步了解胰腺癌细胞中涉及哪些信号通路以及如何控制这些信号通路。为此,我们通过代谢组学分析和测定高血糖暴露后的磷酸化、能量代谢或自噬相关蛋白的表达,研究了葡萄糖浓度升高对参与癌细胞进展的信号转导级联的调节作用。高血糖对细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭等癌细胞关键通路的影响的研究,将为我们提供了新的途径。这些方法与传统的化疗方法相结合,可能对抑制原发性肿瘤和转移病灶的生长具有很强的协同作用。对于阐明胰腺癌发展的病理机制具有重要的意义,并对胰腺癌患者的治疗有一定的指导作用。研究目的在过去的十年中,流行病学研究揭示了T2DM作为癌症进展的危险因素。并且高糖在胰腺癌中的促癌作用已被一些信号通路所描述,但在能量代谢中介导高血糖依赖性促进胰腺癌细胞进展的潜在通路尚不清楚。因此,要阐明其分子机制,还需要进一步了解胰腺癌细胞中涉及哪些信号通路以及如何控制这些信号通路。为此,我们通过代谢组学分析和高糖暴露后磷酸化、能量代谢相关蛋白表达或自噬的测定,研究了葡萄糖浓度升高对癌细胞进展过程中信号转导级联的调节作用,并且评估了葡萄糖水平升高诱导代谢变化与体外PC的关系。方法采用代谢组学方法研究高糖对胰腺癌细胞的影响。1.细胞株包括:胰腺癌Panc-1细胞和BxPC-3细胞。2.采用不同浓度的葡萄糖处理Panc-1细胞和BxPC-3细胞,Western blot检测其胞浆内P-AMPK、LC3、HIF-1α蛋白水平和细胞核内GAPDH蛋白水平,同时采用免疫组化和荧光抗体染色技术检测HIF-1α和细胞自噬标志物LC3水平。3.测定了细胞中柠檬酸、苹果酸及乳酸的代谢变化显示三羧酸循环的改变。4.细胞内ROS水平采用ROS检测试剂盒测定。结果1.通过高浓度葡萄糖培养Panc-1细胞和BxPC-3细胞后,细胞中的AMPK、ROS和HIF-1α的水平升高,且呈浓度依赖性。同时,随着葡萄糖浓度的升高,细胞质中的LC3、苹果酸、柠檬酸和细胞核中的GAPDH的表达水平降低,乳酸含量增加。2.高糖状态抑制GAPDH的磷酸化并且阻碍GAPDH的核转运,核内GAPDH含量的降低抑制了Sirt-1的去乙酰化,从而抑制细胞自噬。3.同时,高糖状态抑制胰腺癌细胞自噬的发生,并导致细胞内ROS含量增加,从而可能导致HIF-1α含量的增加,最终进一步促进胰腺癌细胞糖酵解的水平。结论:在胰腺腺癌细胞中,高浓度葡萄糖可以通过AMPK-GAPDH-Sirt1通路抑制自噬的发生,进而促进细胞的氧化应激反应,使得细胞糖酵解代谢途径增强,最终导致胰腺癌细胞的进展。