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目的: 通过体外实验抑制肝癌细胞的支链氨基酸转氨酶1(BCAT1)表达观察BCAT1对肝癌细胞的增殖、迁移的影响,进一步使用BCAT1抑制剂Gabapentin处理肝癌细胞,观察肝癌细胞增殖、迁移、凋亡、成瘤能力的变化以及使用RNA表达谱测序检测相关通路的基因表达的变化,从而进一步研究 Gabapentin 对肝癌细胞的影响,并对其可能的作用机制进行初步探讨。 方法: 体外培养人肝癌细胞株LM3,通过包含BCAT1干扰序列的shRNA慢病毒转染LM3细胞从而抑制LM3细胞的BCAT1表达,通过qRT-PCR和荧光显微镜检测评估转染效果,使用MTT法检测 BCAT1 抑制后肝癌细胞增殖能力的变化;使用细胞划痕实验检测BCAT1抑制后肝癌细胞迁移能力的变化。选取对数生长期多种人肝癌细胞株,予以不同药物浓度Gabapentin(0mM,5mM, 10mM, 20mM, 40mM,80mM)处理24h、48h,采用MTT法对Gabapentin处理后的肝癌细胞增殖情况的变化进行检测。运用Transwell迁移实验检测Gabapentin处理后肝癌细胞迁移能力的变化。通过流式细胞仪检测经20 mM Gabapentin处理肝癌细胞24h后凋亡的变化。建立裸鼠肝癌皮下移植瘤模型,观察 Gabapentin 对肝癌细胞体内成瘤能力的影响。通过RNA表达谱测序技术分析Gabapentin处理后肝癌细胞内RNA表达情况的变化。进一步使用qRT-PCR验证Gabapentin处理后的肝癌细胞CDH11、ARHGAP15、HRK等基因的表达情况。 结果: 各组LM3细胞均成功转染相应shRNA慢病毒。与转染无义序列的对照组LM3细胞相比, LM3细胞转染含BCAT1干扰序列的shRNA慢病毒后,细胞中的BCAT1的mRNA表达水平明显下降(P<0.001)。相较于对照组,以第1天的MTT OD值进行标准化,转染BCAT1干扰序列shRNA慢病毒后的LM3细胞第5 天的相对细胞增殖率明显下降[(3.99±0.01)vs(4.51±0.16),P=0.027]。与对照组相比,转染BCAT1干扰序列shRNA慢病毒后的LM3细胞24h和48h的细胞迁移率均出现下降(P<0.05)。Gabapentin 对多种人肝癌细胞株的细胞增殖具有明显抑制作用,在一定的浓度范围(0-80mM)内呈现出时间和剂量的依赖性,随着 Gabapentin 浓度的增加,作用时间的增长,肝癌细胞的生存率逐步下降。20mM浓度的Gabapentin 处理24h后,与对照组相比,肝癌细胞在200×光镜下平均每个视野迁移的细胞数目明显减少(P<0.05),而肝癌细胞的总凋亡率明显上升(P<0.05)。运用肝癌细胞株Huh7建立裸鼠肝癌皮下移植瘤模型3周后,与注射生理盐水的对照组相比, Gabapentin 处理的实验组在平均肿瘤体积[(408.24±84.09 mm3)vs(866.33±281.00 mm3),P=0.009]和平均肿瘤重量[(0.26 ±0.05 g)vs(0.65±0.23 g),P=0.009]上都有明显下降。同对照组的正常肝癌细胞株Huh7比较,经20mM Gabapentin处理24h后的Huh7细胞RNA表达谱测序发现差异基因主要富集在细胞黏附、细胞代谢、信号传导等途径上,并从中筛选出了CDH11、ARHGAP15、HRK这几个候选目的基因,进一步通过qRT-PCR验证,同对照组的肝癌细胞比较,经过20mM浓度的Gabapentin 处理24h后的肝癌细胞的CDH11、ARHGAP15、HRK的mRNA表达水平均出现上调(P<0.05)。 结论: 1. 运用携带BCAT1干扰序列的shRNA慢病毒转染人肝癌细胞LM3抑制BCAT1表达后,细胞增殖能力和迁移能力均出现下降。 2. 利用一定浓度范围内(0-80mM)的BCAT1抑制剂Gabapentin能够抑制肝癌细胞的增殖,并且这种抑制作用呈现出时间和浓度的依赖性。 3. BCAT1抑制剂Gabapentin能够抑制肝癌细胞的迁移能力,诱导肝癌细胞凋亡,抑制肝癌细胞体内肿瘤形成能力。 4. 肝癌细胞经过Gabapentin处理后,RNA表达谱的变化主要集中在细胞黏附、细胞代谢、信号传导等途径上,其中 CDH11、ARHGAP15、HRK 基因的表达水平上升,Gabapentin 抑制肝癌细胞的作用机制可能与这些基因所在信号通路有关。