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背景: 在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)中,腺癌的发生比例逐年升高,目前已经达到60%。多西他赛与铂类联合是晚期NSCLC标准的一线化疗方案,但是疗效已经到达平台期,将不同作用机制的有效低毒药物与化疗药物联合是进一步提高疗效的可行途径。 作为一种组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylase,HDAC)抑制剂,正丁酸钠在多种恶性肿瘤中均显示出抑制肿瘤细胞增殖、促进其凋亡的作用。正丁酸钠也是一种结构简单的肠道天然产物,与化疗药物多西他赛的协同抗肿瘤作用值得我们进一步研究。 胶质瘤相关癌基因同源物1(Glioma-associated oncogene homolog,Gli1)是Hedgehog(Hh)通路中关键的转录因子。Gli1可以不依赖于Hh配体,实现Hh信号通路的非经典激活。例如HDAC调控的Gli1的去乙酰化作用可以激活Hh信号通路,但Hh通路的激活反过来又可以诱导HDAC1的表达,这就形成了一个正反馈的恶性循环机制从而促进肿瘤发展。现已证实,在肺腺癌中存在着Gli1过表达导致的Hh信号通路过度激活,如果使用去乙酰化酶抑制剂正丁酸钠,是否有可能通过抑制Gli1的转录活性而起到抗肿瘤治疗的作用,这值得我们进一步研究。 第一部分 正丁酸钠和多西他赛单药及联合使用对肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响 目的: 在肺腺癌A549细胞株中探索正丁酸钠和多西他赛分别单药和联合使用使用对细胞增殖和凋亡的影响。 方法: 通过CCK-8、克隆形成实验、细胞形态观察以及Hoechst33258染色法检测不同浓度的正丁酸钠和多西他赛分别对肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响。根据前期实验结果选择浓度为10mmol/L的正丁酸钠和100ng/mL多西他赛进行联合作用,使用前述方法以及流式细胞术检测两药联合作用对A549细胞增殖和凋亡的影响。 结果: 正丁酸钠和多西他赛均呈浓度依赖性以及时间依赖性的抑制A549细胞增殖和促进其凋亡(P<0.05)。而正丁酸钠联合多西他赛作用于A549细胞较单药处理能更加显著的抑制A549细胞增殖并促进其凋亡(P<0.05)。 结论: 正丁酸钠对肺腺癌A549细胞有抑制增殖和促进凋亡作用,正丁酸钠与多西他赛联合对化疗有增敏作用。 第二部分 正丁酸钠和多西他赛单药及联合使用通过调控Gli1对肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响 目的: 通过体外实验基于转录因子Gli1探讨正丁酸钠和多西他赛分别单药及联合使用对肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响及其机制。 方法: 1.通过实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)方法检测正丁酸钠与多西他赛单药及联合作用对A549细胞Gli1mRNA表达的影响并通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测Gli1蛋白表达水平。 2.将A549细胞转染过表达Gli1的慢病毒以及空载体对照慢病毒,荧光显微镜下观察转染效率,并用qRT-PCR和Western Blot方法验证Gli1的过表达效果。通过CCK-8、克隆形成实验、细胞形态观察、Hoechst33258染色法以及流式细胞术检测正丁酸钠和多西他赛分别单药及联合作用对过表达Gli1的肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响。 3.通过qRT-PCR方法检测正丁酸钠与多西他赛分别单药及联合作用对过表达Gli1的A549细胞Gli1mRNA水平的影响,通过Western Blot方法检测以上各组细胞中Gli1蛋白及其下游与增殖和凋亡相关蛋白(Ki-67、CDK1、CDK2、Cyclin A、Cyclin D1、p21、Bcl-2、Bax、cleaved-Caspase3以及Survivin蛋白)的表达水平。 结果: 1.正丁酸钠和多西他赛单药及联合处理显著抑制Gli1mRNA和蛋白表达水平(P<0.05),且以联合组更为显著(P<0.05)。 2.转染过表达Gli1的慢病毒后,A549细胞的增殖受到促进(P<0.05)。无论是空载体组还是Gli1过表达组,经过正丁酸钠和多西他赛单药及联合处理后,A549细胞的增殖均受到抑制而凋亡均受到促进(P<0.05),且以联合组更为显著(P<0.05)。但是Gli1过表达可以在一定程度上逆转药物对A549细胞增殖的抑制作用和对凋亡的促进作用(P<0.05)。 3.转染过表达Gli1的慢病毒后,A549细胞中Gli1mRNA和蛋白表达显著增加(P<0.05)。无论是空载体组还是Gli1过表达组,正丁酸钠和多西他赛单药及联合处理均显著抑制其Gli1mRNA和蛋白表达,且以联合组更为显著(P<0.05)。但是无论是何种药物处理,Gli1过表达组的mRNA和蛋白表达水平仍然高于相应的空载体组(P<0.05)。 4.过表达Gli1可以显著提高Ki-67、CDK1、CDK2、Cyclin D1、Bcl-2和Survivin蛋白的表达水平(P<0.05),而降低Cyclin A、p21、Bax和cleaved-Caspase3蛋白的表达水平(P<0.05)。无论是Gli1过表达组还是空载体组,正丁酸钠和多西他赛单药或联合处理都可以显著降低Ki-67、CDK1、CDK2、Cyclin D1、Bcl-2和Survivin的表达(P<0.05),增强Cyclin A、p21、Bax和cleaved-Caspase3的表达(P<0.05),在联合组中更为显著(P<0.05)。Gli1过表达可以在一定程度上逆转药物对促癌相关蛋白的抑制作用和抑癌相关蛋白的促进作用(P<0.05)。 结论: Gli1激活对肺腺癌A549细胞增殖具有促进作用而对凋亡具有抑制作用。下调Gli1而进一步影响其下游与增殖和凋亡相关蛋白的表达,是正丁酸钠对肺腺癌细胞抑制增殖和促进凋亡作用以及化疗增敏作用的潜在机制之一。 第三部分 正丁酸钠联合多西他赛通过调控Gli1对肺腺癌A549细胞裸鼠移植瘤生长的影响 目的: 通过体内实验基于转录因子Gli1探讨正丁酸钠和多西他赛联合使用对肺腺癌A549细胞增殖和凋亡的影响及其机制。 方法: 建立过表达Gli1的A549细胞裸鼠移植瘤模型。荷瘤鼠予腹腔注射正丁酸钠加多西他赛联合处理,并设立相应对照组。观察各组荷瘤鼠的一般情况,测量荷瘤鼠体重、肿瘤体积指标。药物处理结束后颈椎脱臼处死各组裸鼠,剥离肿瘤组织进行拍照记录并测量肿瘤质量。免疫组化和Western Blot方法检测各组移植瘤组织中Gli1蛋白表达水平,TUNEL法检测各组移植瘤组织中的细胞凋亡情况。Western Blot方法检测各组移植瘤组织中Gli1下游与肿瘤增殖和凋亡相关蛋白(Ki-67、CDK1、CDK2、Cyclin A、CyclinD1、p21、Bcl-2、Bax、cleaved-Caspase3以及Survivin蛋白)的表达水平。 结果: Gli1过表达显著促进A549细胞荷瘤鼠的移植瘤体积增大及质量增加(P<0.05)。在分别接种空转和Gli1过表达A549细胞的荷瘤鼠,正丁酸钠联合多西他赛处理对荷瘤鼠的体重没有显著影响(P>0.05),但是可以显著抑制移植瘤的体积增大和质量增加(P<0.05),而Gli1过表达可以在一定程度逆转药物对肿瘤生长的抑制作用(P<0.05)。药物处理显著增加移植瘤组织细胞凋亡指数(P<0.05),但Gli1过表达能在一定程度上逆转药物处理对肿瘤细胞凋亡的促进作用(P<0.05)。药物处理显著降低Gli1蛋白表达水平,但Gli1过表达药物治疗组仍然高于空载体药物治疗组(P<0.05)。与体外实验结果一致,Gli1过表达可以促进促癌相关蛋白的表达并抑制抑癌相关蛋白的表达(P<0.05),而Gli1过表达可以在一定程度逆转药物对促癌相关蛋白的抑制作用和抑癌相关蛋白的促进作用(P<0.05)。 结论: 体内实验进一步证实,对Gli1及其下游与增殖和凋亡相关蛋白的调控是正丁酸钠对肺腺癌A549细胞增殖的抑制和凋亡的促进作用以及化疗的增敏作用的潜在机制之一。 全文结论: 本研究通过体内外实验,证实Gli1激活对肺腺癌增殖具有促进作用而对凋亡具有抑制作用。同时明确了正丁酸钠对肺腺癌A549细胞有抑制增殖和促进凋亡作用,其与化疗药物多西他赛联合使用对化疗有增敏作用,并且正丁酸钠能够下调Gli1而进一步影响其下游与增殖和凋亡相关的信号分子的表达,是正丁酸钠对肺腺癌细胞抑制增殖和促进凋亡以及化疗增敏作用的潜在机制之一。