【摘 要】
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背景:甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)的高表达是导致胶质瘤对替莫唑胺产生耐药的重要原因。近些年来有研究表明Wnt/β-catenin和NF-κB通路与MGMT介导的替莫唑胺耐药相关。生酮饮食在实验和临床研究中表现出较强的抗胶质瘤作用,但是其对于胶质瘤治疗过程中增强替莫唑胺疗效的研究相对较少。生酮饮食可以调控NF-κB和Akt通路,但是其对于MGMT影响的相关研究较少。目的:探究生酮微环境对
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背景:甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)的高表达是导致胶质瘤对替莫唑胺产生耐药的重要原因。近些年来有研究表明Wnt/β-catenin和NF-κB通路与MGMT介导的替莫唑胺耐药相关。生酮饮食在实验和临床研究中表现出较强的抗胶质瘤作用,但是其对于胶质瘤治疗过程中增强替莫唑胺疗效的研究相对较少。生酮饮食可以调控NF-κB和Akt通路,但是其对于MGMT影响的相关研究较少。目的:探究生酮微环境对胶质瘤细胞活力的影响,在此基础上进一步探究生酮微环境下及胶质瘤细胞对替莫唑胺耐药性的变化及潜在机制。方法:通过CCK8法检测高糖和低糖环境中不同浓度的β-羟基丁酸(BHB)对胶质瘤细胞和人脐静脉内皮细胞(HUEVCs)活力的影响;用CCK8法和细胞克隆形成实验检测生酮微环境对胶质瘤细胞活力的影响;通过PI/RNase和Annexin V-FITC/PI双重染色法染色检测生酮微环境对胶质瘤细胞的周期分布和凋亡比例的影响;用免疫蛋白印迹法(WB)检测生酮微环境对细胞周期相关蛋白及凋亡相关蛋白的影响;通过CCK8法和细胞克隆形成实验检测替莫唑胺联合生酮微环境对比替莫唑胺单药对细胞活力的影响;用Annexin V-FITC/PI和JC10试剂盒检测联合用药时胶质瘤细胞的凋亡比例和线粒体膜电位的变化;通过WB检测胶质瘤替莫唑胺耐药相关通路关键蛋白分子的表达水平变化。用细胞划痕实验及WB探究联合用药相对替莫唑胺单药治疗胶质瘤细胞的迁移能力变化。结果:1、高浓度BHB在低糖环境和高糖环境下均抑制了胶质瘤细胞活力。高糖环境下低浓度BHB对胶质瘤细胞的活力无显著影响,低糖环境下低浓度BHB轻微促进了胶质瘤细胞LN18和T98G的活力,对胶质瘤细胞A172和U118无显著影响。相同BHB浓度下低糖环境较高糖环境显著抑制了胶质瘤细胞的活力。HUVECs细胞被用于评价生酮微环境对正常细胞的影响,相当于高糖环境,其细胞活力在低糖环境未受到明显抑制。2、CCK8法和细胞克隆形成实验证明生酮微环境抑制了胶质瘤细胞的活力。生酮微环境导致胶质瘤细胞阻滞在G0/G1期,G1期相关蛋白Cyclin D1、CDK4和CDK6表达量显著下降;生酮微环境可诱导胶质瘤细胞凋亡,且胶质瘤细胞凋亡率和凋亡相关蛋白cleaved PARP-1和cleaved Caspase-3随着处理时间的延长而升高;生酮微环境对HUVECs细胞凋亡比例无显著影响。3、CCK8法和细胞克隆形成实验证明生酮微环境联合替莫唑胺增强了替莫唑胺对胶质瘤细胞活力的抑制,替莫唑胺IC50值在各细胞系均出现显著下降。联合用药时胶质瘤细胞的凋亡率较替莫唑胺单药治疗显著提升,线粒体膜电位显著下降,凋亡相关蛋白cleaved PARP-1、cleaved Caspase-3、Bax/Bcl-2表达量显著上调。4、替莫唑胺单药治疗上调了胶质瘤细胞MGMT蛋白的表达,磷酸化Akt、磷酸化GSk3β、β-catenin和磷酸化p65蛋白的表达也被提高。生酮微环境联合替莫唑胺给药抑制了胶质瘤细胞MGMT蛋白的表达,磷酸化Akt、磷酸化GSk3β、β-catenin、磷酸化p65蛋白及Bcl-2的表达也得到了下调。5、生酮微环境联合替莫唑胺显著抑制了胶质瘤细胞迁移能力,WB结果显示联合用药较单药治疗MMP9和Vimentin蛋白表达量得到了进一步下调。结论:1、生酮微环境抑制了胶质瘤细胞的活力,而对人脐静脉内皮细胞活力无明显抑制。生酮微环境诱导胶质瘤细胞G0/G1期细胞周期阻滞;生酮微环境诱导了胶质瘤细胞的凋亡,且呈时间依赖性,而对人脐静脉内皮细胞无显著促凋亡作用。2、生酮微环境联合替莫唑胺增强了替莫唑胺对胶质瘤细胞活力的抑制,促进了替莫唑胺对胶质瘤细胞凋亡的诱导,且进一步减弱了胶质瘤细胞的迁移能力。3、胶质瘤对替莫唑胺的耐药可能与激活的Wnt/β-catenin通路和NF-κB通路有关,生酮微环境可能通过抑制Wnt/β-catenin通路和NF-κB通路以及下游的MGMT蛋白和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,改善了胶质瘤对替莫唑胺的耐药性。
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