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目的:血浆纤溶酶原的降解产物--血管抑素是目前肿瘤治疗研究的热点之一。它与异位ATP合成酶结合,能有效地抑制肿瘤细胞生长,阻止肿瘤血管新生,但半衰期极短和临床给药的蛋白剂量大等缺点限制了它的临床运用。寻找有效的血管抑素替代物,保持抗肿瘤效应的同时,克服其缺点,将能在肿瘤临床治疗中发挥重要作用。为此,本实验室前期研发了一种抗体(命名为Mc178-Ab),它是血管抑素受体--ATP合成酶β催化亚基的单克隆。本论文主要研究了酸性肿瘤环境下Mc178-Ab的抗肿瘤效应,观察其是否与胞内pH值的降低有关,并对此过程的分子机理进行探讨。
方法:本研究运用流式细胞术筛选异位ATP合成酶表达量差异较大的一组细胞,通过MTT法检测细胞增殖抑制、Annexin-V/PI双染法检测细胞凋亡及划痕实验检测细胞迁移抑制等实验,检测Mc178-Ab的抗肿瘤效应。同时运用CellTiter-Glo荧光细胞活度试剂检测膜外ATP合成,使用BCECF-AM荧光探针检测细胞内H+浓度变化,观察Mc178-Ab对异位ATP合酶合成ATP活性及维持胞内酸碱平衡功能的影响。
本研究从受体分子功能的角度探讨Mc178-Ab抗肿瘤作用的相关机制,探讨其抗肿瘤作用是否与胞内pH值变化相关,运用钙离子荧光探针Fura2-AM检测胞内钙浓度是否受胞内酸化的影响。本研究用EIPA建立胞内酸化模型,以模拟Mc178-Ab降低细胞内的pH值效应,并检测酸化模型对能否引起细胞增殖抑制、诱导细胞凋亡。同时本研究还进一步从信号途径验证胞内酸化机制,即用免疫印迹法检测信号途径的分子磷酸化水平的改变。
结果:多种细胞膜表面都有异位ATP合成酶的表达,待检细胞中以A549细胞表达量最高而CHO细胞最低。A549和CHO细胞膜表面的ATP合成酶呈点状的细胞膜样分布。Mc178-Ab与待检测细胞上的异位ATP合成酶结合后,抑制膜上ATP的合成,降低细胞内的pH值,同时诱导细胞凋亡,抑制细胞增殖与迁移。此外,Mc178-Ab还提高了细胞内钙离子浓度。EIPA模拟Mc178-Ab对细胞的酸化作用建立的酸化模型,能抑制细胞增殖,但并不能诱导细胞凋亡。Mc178-Ab活性化A549细胞胞内的信号分子JNK和p38,降低了ERK和Akt的磷酸化。与A549细胞相比,CHO细胞受Mc178-Ab的影响明显较低。EIPA降低了信号分子ERK和Akt的磷酸化水平,但并不能活化信号分子JNK和p38。
结论:实验结果表明多种细胞均有异位ATP合酶表达,其表达的多少与细胞良恶性无关。Mc178-Ab具有明显的抗肿瘤作用,并且与MAPKase和Akt信号途径有关。异位ATP合成酶对酸性环境下细胞的存活有着重要作用。细胞内酸化只是Mc178-Ab抗肿瘤作用的机制之一,它影响了细胞的增殖,但并不引起细胞凋亡。细胞内pH值的下降与胞外ATP的浓度的改变可能共同参与Mc178-Ab抗肿瘤作用的过程。