抑制有氧糖酵解逆轉(zhuǎn)白血病K562-ADM多藥耐藥細(xì)胞的耐藥性.pdf

1、多藥耐藥是導(dǎo)致腫瘤治療失敗的重要原因，大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為內(nèi)外多種因素引發(fā)多藥耐藥性的產(chǎn)生，然而迄今為止對其發(fā)生和調(diào)控機(jī)制尚無清晰明確的認(rèn)識。近年多項研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解與其耐藥性的產(chǎn)生密切相關(guān)。盡管腫瘤細(xì)胞有氧糖酵解現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已逾90年，但其發(fā)生的分子調(diào)控機(jī)制特別是與腫瘤耐藥性的關(guān)系仍然不明確。因此，從腫瘤細(xì)胞糖代謝的角度探尋多藥耐藥的機(jī)制，有針對性地尋找克服腫瘤耐藥性的藥物或策略，有望為臨床腫瘤耐藥的克服提供新的潛在靶點(diǎn)。
　

2、　本課題以白血病K562/ADM多藥耐藥細(xì)胞及其藥物敏感的親本K562細(xì)胞為模型細(xì)胞，比較研究了白血病耐藥細(xì)胞與敏感細(xì)胞的葡萄糖代謝差異，研究發(fā)現(xiàn)常氧條件下白血病K562/ADM耐藥細(xì)胞葡萄糖消耗和乳酸產(chǎn)生能力顯著高于K562敏感細(xì)胞，且表現(xiàn)出對乳酸的依賴性，提示白血病耐藥細(xì)胞的有氧酵解能力高于敏感細(xì)胞；白血病耐藥細(xì)胞糖代謝的重編程可能通過酸化細(xì)胞微環(huán)境減少藥物吸收、減少氧自由基抵抗氧化損傷、增加產(chǎn)能速率促三磷酸腺苷（adenosine

3、 triphosphate，ATP）依賴的藥物外排等多種不同的方式導(dǎo)致細(xì)胞對抗癌藥物的抵抗。葡萄糖代謝關(guān)鍵酶/蛋白的表達(dá)和活性檢測表明白血病耐藥細(xì)胞己糖激酶（hexokinase，HK）和丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）活性以及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4（glucose transports4，GLUT4）、HK-Ⅱ的表達(dá)水平的增高，增強(qiáng)了耐藥細(xì)胞的有氧糖酵解能力。采用2-脫氧葡萄糖（2-deoxy-D-glucose，2-DG）

4、和草氨酸鈉（oxamate，OX）兩種糖酵解抑制劑干預(yù)白血病細(xì)胞的有氧糖酵解，證實(shí)抑制糖酵解能夠增加白血病細(xì)胞對阿霉素（adriamycin，ADM）的敏感性，恢復(fù)K562/ADM耐藥細(xì)胞對ADM的敏感性。上述研究結(jié)果提示K562/ADM細(xì)胞耐藥性與有氧糖酵解的增強(qiáng)密切相關(guān)。
　　采用二代測序（next generation sequancing，NGS）技術(shù)檢測K562/ADM細(xì)胞和K562細(xì)胞的基因表達(dá)譜，轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)分析發(fā)

5、現(xiàn)K562和K562/ADM細(xì)胞間存在79個葡萄糖代謝相關(guān)的差異基因，其中以藥物毒物外排，通道調(diào)節(jié)和酶調(diào)節(jié)基因類的差異富集度最高，K562/ADM耐藥細(xì)胞的糖分解代謝相關(guān)基因上調(diào)，三羧酸循環(huán)代謝基因下調(diào)。此外，KEGG信號通路注釋發(fā)現(xiàn)葡萄糖代謝相關(guān)的多條信號通路存在差異基因的富集，其中以PI3K-AKT信號通路的富集水平最高，與K562細(xì)胞比較，K562/ADM細(xì)胞PI3K-AKT信號通路超活化，PI3K-AKT信號通路的異?；罨赡芡?/p>

6、過增強(qiáng)有氧糖酵解介導(dǎo)了 K562/ADM細(xì)胞耐藥性。Western blot實(shí)驗證實(shí)ADM上調(diào)AKT-mTOR-c-Myc/p-GSK-3β(Ser9)信號通路是導(dǎo)致阿霉素耐藥的重要原因。糖酵解抑制劑能夠顯著抵抗 ADM誘導(dǎo)的AKT-mTOR-c-Myc信號通路上調(diào)，且顯著下調(diào)耐藥細(xì)胞AKT-mTOR-HIF-GLUT4/HK-Ⅱ信號通路，增加ADM的細(xì)胞毒性，AKT-mTOR通路的下調(diào)是克服白血病耐藥的關(guān)鍵所在。此外，糖原合成酶激酶-

7、3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）在腫瘤細(xì)胞中是促癌還是抑癌因子目前觀點(diǎn)并不一致，本研究顯示GSK-3β在白血病細(xì)胞的生長中可能是一個“抑癌因子”，糖酵解抑制劑增敏耐藥細(xì)胞的作用與GSK-3βSer9位點(diǎn)磷酸化的抑制，GSK-3β活性增加有關(guān)。
　　白血病 K562/ADM細(xì)胞對多種化療藥物都具有交叉耐受性，我們的研究證實(shí)三氧化二砷（arsenic trioxide，As2O3）對K562

8、/ADM細(xì)胞的抑制作用反而略高于其親本的 K562敏感細(xì)胞。且 As2O3能夠顯著下調(diào)耐藥細(xì)胞 AKT-mTOR-HIF信號通路中多個蛋白分子的表達(dá)及磷酸化水平，直接或間接地抑制 HK-Ⅱ、LDH-A、GLUT4的表達(dá)，降低 LDH-A、HK活性，增強(qiáng) LDH-B活性，顯著抑制耐藥細(xì)胞的葡萄糖消耗、引起丙酮酸堆積，從而抑制糖有氧糖酵解的流量，這可能是白血病 K562/ADM耐藥細(xì)胞對 As2O3更為敏感的原因之一。有關(guān) As2O3對白血

9、病細(xì)胞有氧糖酵解的影響的分子機(jī)制，有待進(jìn)一步的實(shí)驗論證。
　　綜合上述，白血病 K562/ADM耐藥細(xì)胞的有氧糖酵解能力顯著強(qiáng)于其藥物敏感的親本K562細(xì)胞，抑制有氧糖酵解可顯著減低K562/ADM細(xì)胞的藥物耐受性。有氧糖酵解介導(dǎo)的白血病細(xì)胞耐藥性與AKT-mTOR-c-Myc/HIF/GSK-3β通路密切相關(guān)。As2O3通過抑制K562/ADM耐藥細(xì)胞AKT-mTOR-HIF-1信號通路顯著降低糖有氧酵解，進(jìn)而抑制能量供應(yīng)是 K