MicroRNA在肝癌細胞中LDH表達異常調(diào)控機制研究.pdf

1、德國生理學家Otto.Warburg(O.H.Warburg,1883～1970),早在1924年就提出一個觀點,認為癌癥的產(chǎn)生是由于細胞糖無氧酵解增強加上氧消耗量降低造成的。這個被稱為瓦爾堡(Warburg)假說。
　　 癌細胞生長很快,過快的生長使得細胞經(jīng)常處于一種缺氧狀態(tài),于是癌細胞就“關(guān)閉”了需要線粒體的有氧氧化,大部分的能量通過葡萄糖的無氧酵解提供。而當線粒體功能受損后,細胞也會通過增強無氧酵解來提供能量。當發(fā)生War

2、burg效應(yīng)時,葡萄糖代謝至丙酮酸(pyruvate)后不再通過線粒體的三羧酸循環(huán)進行有氧氧化,而是通過乳酸脫氫酶(LDH),轉(zhuǎn)變成乳酸排出細胞。
　　 惡性腫瘤患者普遍存在碳水化合物代謝方面的障礙,主要表現(xiàn)在葡萄糖轉(zhuǎn)化增加和外周組織利用葡萄糖障礙,胰島素抵抗和胰島素分泌不足。腫瘤組織通過糖酵解通路產(chǎn)生大量乳酸,由乳酸生成葡萄糖及糖異生作用增加是腫瘤患者葡萄糖轉(zhuǎn)化增加的主要原因。與線粒體有氧代謝相比,糖酵解代謝是個相對低效率的產(chǎn)

3、能過程。1個分子葡萄糖通過有氧代謝途徑凈生成38個分子ATP,而1個分子葡萄糖經(jīng)過糖酵解途徑凈生成2個分子ATP。因此,需要代謝明顯增強的糖酵解才能補充足夠能量。腫瘤組織主要是通過糖酵解通路,從而產(chǎn)生大量乳酸,這樣進一步增加了宿主的能量消耗。正常人體約有20％的葡萄糖轉(zhuǎn)化是由無氧酵解完成的,但在大部分惡性腫瘤患者中,超過50％的葡萄糖轉(zhuǎn)化是由無氧酵解完成的。此外,惡性腫瘤患者以丙氨酸和甘油為原料的糖異生過程加強,這一過程在惡性腫瘤患者中

4、持續(xù)存在,伴有體重下降的惡性腫瘤患者肝臟合成葡萄糖速率比正常人增加40％。除上述糖代謝變化之外,最近的研究還發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞存在一些無效循環(huán)。
　　 代謝改變是細胞對缺氧以及線粒體功能障礙的一種代償性改變,線粒體功能障礙可能是癌癥產(chǎn)生的原因之一,或者也是缺氧狀態(tài)下的一種改變。惡性腫瘤細胞以葡萄糖酵解為主要、唯一的能量獲取方式被認為是惡性腫瘤細胞一個重要特征。腫瘤細胞糖酵解具有重要病理生理學意義。首先,糖酵解為腫瘤細胞提供更多能量。腫

5、瘤細胞除通過線粒體有氧代謝之外尚能在缺氧情況下利用糖酵解提供額外2個ATP。其次,糖酵解啟動腫瘤細胞自主營養(yǎng)攝取。正常細胞需外源性刺激信號啟動對營養(yǎng)物質(zhì)的攝取,而糖酵解可直接啟動腫瘤細胞對營養(yǎng)物質(zhì)的攝取并為腫瘤細胞提供自主、直接的營養(yǎng)物質(zhì)攝取信號。另外,糖酵解還直接促進某些信號因子的表達,這些信號因子通過其下游的信號傳導途徑促進腫瘤細胞增殖、啟動腫瘤血管新生、躲避細胞凋亡程序等,同時也能夠反過來直接促進腫瘤細胞糖酵解。Warburg效應(yīng)

6、不僅僅局限在癌細胞,一些其他的人體細胞也存在這個現(xiàn)象,當線粒體功能出現(xiàn)問題后,細胞代償性地增加無氧酵解,例如糖尿病就存在這種現(xiàn)象。
　　 乳酸脫氫酶(LDH)是一種糖酵解酶。乳酸脫氫酶(LDH)存在于機體所有組織細胞的胞質(zhì)內(nèi)。乳酸脫氫酶(LDH)是能催化乳酸脫氫生成丙酮酸的酶,幾乎存在于所有組織中。LDH催化丙酮酸向乳酸轉(zhuǎn)化,伴有NADH向NAD+的氧化過程。由于NAD+是GAPDH催化的糖酵解過程中所必需的,通過LDH催化反應(yīng)

7、再生NAD+對于維持糖酵解過程持續(xù)是重要的。
　　 綜上所述,腫瘤細胞能量代謝具有以下特點:①腫瘤細胞通過糖酵解獲取能量并與惡性程度、浸潤和轉(zhuǎn)移能力相關(guān)；②腫瘤細胞需要大量葡萄糖供應(yīng)；③腫瘤細胞的能量代謝具有葡萄糖依賴性:以葡萄糖為唯一的能量底物。乳酸脫氫酶(LDH)在糖酵解與有氧氧化之間的轉(zhuǎn)換過程具有重要作用,在腫瘤發(fā)生過程中,糖酵解產(chǎn)物乳酸可以維持高比例ATP/ADP,從而抑制有氧氧化,促進惡性腫瘤的進展,形成惡性循環(huán)。

8、r>　　 肝癌(liver cancer)是死亡率僅次于胃癌、食道癌的第三大常見惡性腫瘤,初期癥狀并不明顯,晚期主要表現(xiàn)為肝痛、乏力、消瘦、黃疸、腹水等癥狀。臨床上一般采取西醫(yī)的手術(shù)、放化療與中藥結(jié)合療法,但晚期患者因癌細胞擴散而治愈率較低,因此要做到肝癌的早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、早期治療。
　　 而MicroRNA是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22個核苷酸的非編碼單鏈RNA分子,它們在動植物中參與轉(zhuǎn)錄后基因表達調(diào)控。到目前為止,

9、在動植物以及病毒中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有數(shù)千個microRNA分子。MicroRNA在轉(zhuǎn)錄后水平沉默特定基因從而對生物體基因表達起到精細調(diào)節(jié)的作用。絕大多數(shù)microRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下形成莖環(huán)結(jié)構(gòu),稱為初級microRNA(primary miRNA,pri-miRNA)。Pri-miRNA在Drosha-DGCR8復合體的作用下形成前體microRNA(precursor miRNA,pre-miRNA)。pre-miRNA被轉(zhuǎn)運

10、出胞核,在胞漿中剪切成為microRNA復合體,如果microRNA復合物(RNA—induced silencing comlex,RISC)與靶mRNA的3’UTR匹配,則該復合體通過降解mRNA或者抑制靶mRNA的翻譯沉默特定基因。
　　 肝癌是一種代謝旺盛的惡性腫瘤,惡性度高。本次實驗的主要目的就是通過對能夠調(diào)控乳酸脫氫酶(LDH)的MicroRNA的篩選,進一步測定在肝癌組織以及細胞中相關(guān)MicroRNA的含量推測出能