miR-29a参与胰岛素信号通路调控乳腺癌生长侵袭的分子机制

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背景与目的:近年来,随着社会经济的发展和工业化程度的不断加深,以及人们生活方式逐渐西化,乳腺癌和糖尿病发病率都上升。大量的流行病学证据显示,糖尿病(特别是2型糖尿病)与乳腺癌存在复杂的联系。体外细胞实验研究已经证实,胰岛素作为一种生长因子,可以促进细胞分裂,加快乳腺癌细胞的生长。胰岛素与胰岛素受体(IR)α亚基特异性结合后,会激活胰岛素受体底物,由于底物成份不同,可分别激活不同的信号通路(主要是PI3K和Ras-MAPK途径),来促进乳腺癌的生长和侵袭。miR-29a是miR-29家族的重要成员,可以调控多个靶基因,在细胞增殖、分化、生长和凋亡等各个过程中发挥重要作用。miR-29a在2型糖尿病患者血清和高胰岛素高葡萄糖条件下培养3T3-L1脂肪细胞中均表达上调。miR-29a在乳腺癌患者血清和组织中miR-29a表达也上调,但乳腺癌细胞表达却下调。多项研究证实,miR-29a可通过抑制TTP的表达来调控乳腺癌细胞的EMT和转移。由此,我们推测miR-29a可能就是胰岛素促进乳腺癌细胞生长侵袭机制中重要的内源性小分子RNA。本研究旨在探讨miR-29a参与胰岛素信号通路调控乳腺癌生长侵袭的分子机制,进一步解释糖尿病和高胰岛素血症促进乳腺癌发生、发展以及由此导致乳腺癌患者预后差的内在原因,明确miR-29a在胰岛素促进乳腺癌生长和侵袭的重要作用;同时通过细胞和动物体内实验,揭示miR-29a作为乳腺癌生物治疗靶点应用前景,为合并糖尿病和高胰岛素血症的乳腺癌患者治疗寻找一个新的突破点。方法:1.MTT方法检测人胰岛素对乳腺癌MCF-7和T47D细胞增殖的影响,建立胰岛素培养乳腺癌细胞的模型,实时定量PCR方法检测胰岛素培养的乳腺癌细胞和并糖尿病和糖耐量异常的乳腺癌组织中miR-29a的表达;2.在胰岛素培养乳腺癌细胞的模型上,设计干预miR-29a的实验,实时定量PCR和Western-blot检测乳腺癌细胞的生长、侵袭及胰岛素信号通路激活状态,根据胰岛素信号通路关键基因、蛋白表达情况,预测miR-29a可能的调控靶点及上游启动基因,并通过设计调控靶点及启动基因的相关si RNA的干扰实验,进一步验证。3.建立乳腺癌MCF-7细胞的糖尿病细胞模型,采用STZ小剂量腹腔注射法在雌性裸鼠建立糖尿病乳腺癌的小鼠模型,通过anti-miR-29a病毒载体的干预实验,观察抑制miR-29a靶点对细胞的增殖活力和侵袭能力及糖尿病乳腺癌荷瘤鼠成瘤能力的影响,探讨miR-29a作为生物靶点治疗合并糖尿病乳腺癌的潜力。结果:1.人胰岛素可促进乳腺癌细胞MCF-7和T47D增殖,胰岛素作用的最佳浓度和最佳时间分别是50IU/L和48小时;2.胰岛素培养的乳腺癌MCF-7细胞和T47D细胞较普通培养的细胞中miR-29a表达分别上调了1.325±0.132和1.275±0.113倍,差异有统计学意义(p<0.001,n=3);相对糖耐量正常的乳腺癌患者,合并糖尿病和糖耐量异常的患者miRNA-29a表达上调,差异有统计学意义(P=0.0093);3.CCK-8方法检测,乳腺癌细胞转染mimics miR-29a后,促进了细胞的生长增殖,转染inhibitor miR-29a后,细胞的生长增殖被抑制;乳腺癌细胞MCF-7和T47D转染mimics miR-29a后,p-ERK表达明显上调,CDC42、P85α表达明显下调,IGF-1R和ERK表达无明显变化,而乳腺癌细胞MCF-7和T47D转染inhibitor miR-29a后,p-ERK表达下调,CDC42、P85α表达恢复上调,IGF-1R和ERK表达仍无明显变化;在胰岛素培养的乳腺癌细胞模型上,转染IGF-1R-si RNA后miR-29a表达水平明显降低,而转染p85α和Cdc42后miR-29a表达水平变化不明显。4.Transwell侵袭实验发现,胰岛素和mimics miR-29a则能够促进MCF-7细胞的侵袭,而inhibitor miR-29a则能够下调胰岛素所致的MCF-7细胞侵袭能力增加;5.CCK-8法检测细胞增殖和Transwell侵袭实验发现,高糖、高胰岛素培养下MCF-7细胞转染anti-miR-29a病毒载体后,细胞的增殖活力和侵袭能力下降;糖尿病小鼠接种anti-miR-29a病毒载体转染的MCF-7细胞,移植瘤成瘤能力下降,抑瘤率达47.13%。结论:1.人胰岛素可促进乳腺癌细胞增殖和侵袭,miR-29a在胰岛素培养的乳腺癌细胞及合并糖尿病和糖耐量异常的乳腺癌患者的肿瘤组织中表达上调;2.miR-29a参与胰岛素信号通路调控乳腺癌细胞增殖和侵袭的分子机制,p-ERK、CDC42、P85α均为miR-29a的靶基因,但miR-29a主要通过ERK磷酸化活化促进细胞生长增殖,IGF-1R可能是miR-29a上游启动基因。3.细胞实验和动物实验发现,抑制miR-29a表达可抑制糖尿病乳腺癌的生长和侵袭,miR-29a作为治疗合并糖尿病乳腺癌的潜在生物靶点。
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