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目的:本文通过模拟人乳腺癌恶性组织微环境,探究低氧和基底硬度共同作用对乳腺癌细胞MCF-7细胞形态、细胞活力和上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)的影响。方法:制备硬度分别为0.5 kPa、5 kPa和20 kPa的聚丙烯酰胺凝胶,模拟恶性乳腺癌组织中的刚度范围。常氧和1%低氧微环境下在不同硬度基底上通过细胞骨架染色检测细胞形态的改变;利用live/dead染色及Hoechst染色检测细胞活力;利用Western blot和免疫荧光方法检测EMT上皮标志蛋白E-钙粘蛋白(E-cadherin)、间质标志蛋白波形蛋白(Vimentin)和转录因子Snail 1以及低氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF?的表达;通过qPCR检测HIF-1?、E-cadherin、Vimentin、Snail1、基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2,MMP 2)和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP 9)的基因表达。结果:常氧和1%低氧微环境下,不同硬度基底对MCF-7细胞的生物学行为具有重要影响。(1)细胞骨架染色结果表明:在常氧和1%低氧微环境中,不同硬度基底上,随着基底硬度的升高,细胞由圆形逐渐变成不规则多边形,细胞铺展面积增大,细胞圆度降低。(2)Live/dead染色和Hoechst染色结果表明:在常氧微环境中,不同硬度基底对细胞活力没有显著性影响;1%低氧环境下,细胞凋亡在20 kPa时显著性增高;相同硬度(20 kPa)基底上,1%低氧环境中细胞凋亡明显高于常氧环境。(3)Western blot和免疫荧光染色结果表明:在相同硬度基底上,1%低氧微环境促进MCF-7细胞HIF-1?蛋白水平的表达,降低上皮标志蛋白E-cadherin的表达,促进间质标志蛋白Vimentin和转录因子Snail 1的表达。在相同氧浓度环境中,基底硬度对E-cadherin和Vimentin表达的影响不明显,促进Snai 1蛋白水平的表达。(4)基因水平qPCR检测结果表明:在相同硬度基底上,1%低氧微环境促进HIF-1?的mRNA表达,降低上皮标志物E-cadherin的mRNA表达,促进间质标志物Vimentin和转录因子Snai 1的mRNA表达,促进MMP 2和MMP 9的mRNA表达。在1%低氧微环境中,随着基底硬度的升高,E-cadherin的m RNA表达没有显著性差异;转录因子Snail 1的mRNA表达随着基底硬度的升高而升高,MMP 2和MMP 9的mRNA表达随着基底硬度的升高而升高。结论:1%低氧微环境可促进乳腺癌细胞MCF-7发生EMT。1%低氧微环境中,较硬基底(20 kPa)可诱导MCF-7细胞凋亡,促进上皮样表型的丢失和间质样表型的获得,导致细胞EMT的发生。研究结果对于进一步探索低氧微环境中不同基底硬度影响细胞EMT的分子机制具有重要意义。