高糖微环境通过上调组蛋白H4乙酰化上调Bmi1表达进而促进胰腺癌细胞有氧糖酵解和免疫抑制

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目的约80%的胰腺癌病人存在糖耐量异常或者糖尿病。伴发糖尿病的胰腺癌病人与不伴发糖尿病的胰腺癌病人相比,其肿瘤体积更大,总体生存期更短。说明高糖微环境与胰腺癌病人的预后相关,但其对胰腺癌进展的影响及其机制尚不明确。本论文通过研究不同浓度葡萄糖对胰腺癌细胞糖酵解的影响,并检测胰腺癌细胞内acetyl-Co A和ACLY水平,组蛋白乙酰化、Bmi1、UPF1和HK2等变化,探讨高糖微环境对胰腺癌的影响及可能机制。方法采用ELISA法检测胰腺癌细胞内acetyl-Co A的水平;蛋白免疫印迹法(Western Blotting,WB)检测胰腺癌细胞系SW1990、CFPAC-1中ACLY、组蛋白乙酰化、Bmi1、UPF1、HK2蛋白表达水平;聚合酶链式反应技术(Polymerase Chain Reaction,PCR)检测胰腺癌细胞系SW1990、CFPAC-1中Bmi1、UPF1、HK2的水平;染色质免疫共沉淀(Chromatin immunoprecipitation,Ch IP)检测Bmi1基因启动子区域的组蛋白H4乙酰化水平;比色法检测胰腺癌细胞乳酸水平;胰腺癌细胞的葡萄糖摄取能力采用流式细胞术检测;RNA免疫共沉淀(RNA immunoprecipitation,RIP)检测UPF1蛋白富集HK2 m RNA水平;STZ诱导裸鼠糖尿病模型后,采用皮下移植瘤检测Bmi1基因对不同血糖条件下胰腺癌细胞系SW1990成瘤性影响;流式细胞术检测CD8+T细胞活化情况;ELISA检测Jurkat T细胞分泌IL-2水平。结果随着培养基中葡萄糖浓度的升高,胰腺癌细胞内acetyl-Co A水平、ACLY的蛋白和m RNA表达水平、组蛋白H3、H4乙酰化水平及Bmi1蛋白和m RNA表达水平明显上升;而沉默ACLY能够抑制高糖诱导的组蛋白H3、H4乙酰化水平和Bmi1蛋白表达水平;上调胰腺癌细胞内acetyl-Co A水平能够上调组蛋白H3、H4乙酰化水平、Bmi1蛋白表达水平且呈剂量依赖性。沉默KAT2A后,胰腺癌细胞组蛋白H3乙酰化水平明显下调,而Bmi1蛋白表达水平无明显变化,但沉默KAT5后组蛋白H4乙酰化和Bmi1蛋白表达水平均明显下调;高糖处理后,胰腺癌细胞Bmi1基因启动子区域组蛋白H4乙酰化水平明显升高;动物实验显示抑制Bmi1基因的表达能够明显抑制高糖诱导的移植瘤的生长。随着培养基中葡萄糖浓度的增加胰腺癌细胞乳酸产量和葡萄糖摄取能力明显增加,同时,胰腺癌细胞HK2蛋白及m RNA表达水平均明显升高。沉默Bmi1基因后,胰腺癌细胞HK2表达、乳酸产量及葡萄糖摄取能力均受到明显抑制。抑制HK2的活性能够抑制Bmi1诱导的胰腺癌细胞的乳酸产量的增加。在胰腺癌细胞中上调Bmi1表达能够上调UPF1及HK2的表达,沉默UPF1能够抑制上调Bmi1诱导的HK2表达的上调。RIP实验显示,与阴性对照抗体相比,UPF1抗体能够明显富集HK2m RNA。高糖条件下胰腺癌微环境中活化的CD8+T细胞(IFN-γ+/CD8+T细胞)明显减少,且Jurkat T细胞分泌的IL-2的量明显下降;而敲低胰腺癌细胞Bmi1基因后可以逆转高糖对CD8+T细胞活化和Jurkat T细胞分泌IL-2的抑制作用。结论高糖微环境能通过上调胰腺癌细胞内acetyl-Co A水平上调组蛋白乙酰化水平,进而使胰腺癌细胞Bmi1表达升高,后者通过激活Bmi1-UPF1-HK2通路相关分子,促进胰腺癌细胞有氧糖酵解使胰腺癌微环境乳酸水平升高,达到抑制胰腺癌微环境中的免疫功能,进而促进胰腺癌的进展。
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