PDTC缓解肿瘤恶病质作用及机制与外泌体调控肿瘤恶病质机制研究

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肿瘤恶病质是由肿瘤细胞产物及机体释放的细胞因子(炎症因子、外泌体等)共同引起的一种进行性消耗综合征,最主要的特征是骨骼肌萎缩与脂肪降解所带来的病人体重下降。肿瘤恶病质是导致众多肿瘤患者死亡的主要原因,其发病机制尚有诸多不明之处,临床治疗成效有限,目前尚没有任何一个药物被批准作为特异性针对肿瘤恶病质的药物上市运用,所以寻找新的治疗药物以及深入探索肿瘤恶病质的发生机制刻不容缓。本论文利用TNFα与C26 medium建立体外肿瘤恶病质C2C12肌萎缩与3T3-L1脂解模型,采用C26荷瘤小鼠作为体内肿瘤恶病质模型;基于体内、外肿瘤恶病质模型探索PDTC缓解肿瘤恶病质的作用机制以及外泌体调控肿瘤恶病质的发生机理。论文第一部分工作探索了PDTC缓解肿瘤恶病质的作用机制。基于NF-κB信号通路在肿瘤恶病质肌萎缩与脂肪降解过程中的重要调控作用,我们选择PDTC(一种NF-κB信号通路抑制剂)作为研究目标。在体外肿瘤恶病质模型上证明了PDTC能够缓解C2C12肌管萎缩与3T3-L1脂肪细胞的脂解过程;在体内C26荷瘤恶病质模型上证明PDTC在不影响小鼠摄食与C26肿瘤生长的条件下,成功缓解了骨骼肌萎缩与脂肪降解过程;从而达到了治疗肿瘤恶病质的目的。机制研究发现,PDTC缓解骨骼肌萎缩与脂肪降解的同时对NF-κB信号通路的影响微乎其微。进一步研究发现,在肌肉组织中PDTC通过抑制p38 MAPK信号通路,激活AKT信号通路来缓解骨骼肌萎缩;在脂肪细胞中PDTC通过抑制p38MAPK信号通路和AMPK信号通路来缓解脂肪降解过程。PDTC在不同的组织中通过影响不同的信号通路来达到缓解肿瘤恶病质肌萎缩与脂肪降解的目的。论文第二部分工作探讨了外泌体调控肿瘤恶病质的发生机制。外泌体是由细胞内分泌到胞外环境中的纳米级囊泡;主要通过其携带的蛋白质、脂质和核酸等参与细胞间远端调控。在前期PDTC研究基础上,我们对C26肿瘤细胞分泌的外泌体是否参与恶病质肌萎缩进行较为系统的研究。将C26和MC38肿瘤细胞培养液与外泌体作用于C2C12肌管细胞,发现只有C26培养液和C26外泌体能够诱导C2C12肌管发生萎缩;且梯度浓度的C26外泌体作用后,C2C12肌管细胞的直径大小随外泌体浓度增高而逐渐减小。小鼠外泌体肌肉注射实验亦证明高剂量C26外泌体能够影响小鼠的肌肉力量,降低胫骨前肌的重量。以上体内、外实验结果证明C26外泌体的确参与了恶病质肌萎缩调控过程。机制探索过程中,利用miRNA-seq分析C26外泌体与MC38外泌体内容物;分析miRNA-seq分析结果、文献调研结果与miRNA mimic转染C2C12肌细胞功能实验结果发现miR-195a-5p与miR-125b-1-3p能够诱导C2C12肌管细胞发生明显萎缩。C26荷瘤小鼠血清与腓肠肌组织中miR-195a-5p与miR-125b-1-3p含量明显高于健康对照组,说明miR-195a-5p与miR-125b-1-3p的确参与了肿瘤恶病质肌萎缩调控过程。结合生物信息学分析与文献调研发现凋亡抑制蛋白Bcl-2可能是miR-195a-5p与miR-125b-1-3p的下游靶基因。我们利用双荧光素酶实验成功验证了Bcl-2与miR-195a-5p/miR-125b-1-3p的靶向性,转染了miR-195a-5p与miR-125b-1-3p的C2C12肌管细胞中亦发现,Bcl-2 m RNA与蛋白水平皆表达下调,凋亡信号通路被激活,细胞内泛素化途径未受影响。TUNEL检测亦发现C26荷瘤小鼠腓肠肌组织内肌细胞凋亡率明显高于健康对照组,WB检测发现肌细胞内BCL-2表达下调,凋亡信号通路被激活。注射C26外泌体的胫骨前肌中肌细胞凋亡率随外泌体剂量增多而升高,高剂量组肌细胞凋亡率明显高于对照组;WB检测发现高剂量组BCL-2表达下调,凋亡信号通路被激活,细胞内泛素化途径未受影响。经体内、外实验证明C26外泌体携带效应miRNA(miR-195a-5p与miR-125b-1-3p)通过调节凋亡信号通路从而诱发骨骼肌萎缩。综上所述,本论文首先证明了PDTC在肿瘤恶病质的治疗过程中并非单纯的作为NF-κB抑制剂发挥功能,而是通过抑制p38 MAPK信号通路,激活AKT信号通路来缓解骨骼肌萎缩;通过抑制p38 MAPK信号通路和AMPK信号通路来缓解脂肪降解,从而达到治疗肿瘤恶病质的目的。PDTC缓解肿瘤恶病质机制的进一步完善将为后续的研究和治疗提供理论依据,PDTC有望成为新一类治疗肿瘤恶病质的有效化合物。再者,本论文首次探讨了C26肿瘤细胞分泌外泌体对肿瘤恶病质肌萎缩的调控机制;证明C26肿瘤细胞分泌外泌体携带miRNA(miR-195a-5p与miR-125b-1-3p)通过激活凋亡信号通路而非泛素化降解途径参与骨骼肌萎缩过程;该过程可以作为肿瘤恶病质治疗新的干预“靶点”。肿瘤恶病质发生机制的进一步完善,将为后续的肿瘤恶病质治疗提供新的研究策略与治疗靶点。
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