硝化应激通过糖酵解途径促进乳腺癌的恶性生物学行为

摘要

目的：乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，部分患者面临疗效不佳和复发的问题。肿瘤细胞对糖酵解途径产生的能量极其依赖，该过程不仅为肿瘤细胞快速增殖提供三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP），而且通过调节肿瘤微环境酸性，为肿瘤细胞生长创造有利条件。硝化应激是指机体内活性氮化物（reactive nitrogen species,RNS）在细胞内蓄积的病理生理状态，研究发现硝化应激与癌症的发生、发展密切相关。本研究旨在探讨硝化应激对乳腺癌糖酵解水平、恶性生物学行为的影响，以及硝化应激与肿瘤细胞糖酵解的关联，为乳腺癌治疗提供新思路。方法：收集石河子大学第一附属医院乳腺癌患者的术后肿瘤组织，通过免疫组织化学（immunohistochemistry,IHC）染色分析乳腺癌组织和癌旁正常乳腺组织中诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）、3-硝基酪氨酸（3-nitrotyrosines,3-NT）的表达水平。利用荧光探针检测正常乳腺细胞MCF-10A和乳腺癌细胞MDA-MB-231、MCF-7内一氧化氮和活性氧水平。采用蛋白质印迹法对比正常乳腺细胞及乳腺癌细胞中iNOS、3-NT表达水平的差异；细胞计数试剂盒-8（cell counting kit-8,CCK-8）选择过氧亚硝基离子（peroxynitrite,ONOO^-）供体SIN-1及清除剂FeTMPyP的最适浓度；糖酵解试剂盒检测细胞糖酵解水平。进一步采用CCK-8实验、Transwell实验、细胞划痕试验检测MDA-MB-231、MCF-7乳腺癌细胞在2种药物作用下的增殖、迁移及侵袭能力；蛋白质印迹法检测2种乳腺癌细胞在2种药物作用下的上皮钙黏素（E-cadherin）、神经钙黏附蛋白（N-cadherin）及波形蛋白（vimentin）的表达水平，以及糖酵解相关蛋白己糖激酶2（hexokinase 2,HK2）、丙酮酸激酶M2型（pyruvate kinase M2,PKM2）、烯醇化酶1（enolase 1,ENO1）的表达水平。结果：乳腺癌组织中iNOS和3-NT表达显著高于正常乳腺组织（均P<0.001）。2种乳腺癌细胞中一氧化氮（P<0.01）、活性氧（P<0.001）、iNOS（P<0.05）及3-NT（P<0.01）水平均显著高于正常乳腺细胞MCF-10A。乳腺癌细胞表现出更高的糖酵解水平（P<0.001），使用下调硝化应激药物FeTMPyP后能明显抑制糖酵解水平（均P<0.001），糖酵解相关激酶HK2、PKM2、ENO1表达均显著降低（均P<0.05）,2种乳腺癌细胞的增殖、迁移、侵袭能力减弱，上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）相关蛋白E-cadherin表达增高，N-cadherin,vimentin表达均显著降低（均P<0.05）。使用上调硝化应激药物SIN-1后，糖酵解水平明显升高（均P<0.001），糖酵解相关激酶HK2、PKM2、ENO1表达显著升高（均P<0.05）,2种乳腺癌细胞的增殖、迁移、侵袭能力增强，EMT相关蛋白E-cadherin表达降低，N-cadherin,vimentin表达均显著增高（均P<0.05）。结论：硝化应激可通过糖酵解途径促进乳腺癌细胞的恶性生物学行为。

关键词

乳腺癌 / 活性氧 / 一氧化氮 / 硝化应激 / 糖酵解 / 恶性生物学行为