PLCε通过BMP-6/SMAD促进前列腺癌对雄激素受体拮抗剂耐药机制的研究

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目的晚期前列腺癌(PCa)患者的主要治疗是针对雄激素受体(AR)轴的内分泌治疗,然而,绝大多数的患者在18-24个月内进展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)。本研究的目的是探讨前列腺癌在长期接受AR拮抗剂治疗后获得性耐药的机制。磷脂酶Cε(PLCε),已被证实在原发性前列腺癌(PPC)中促进AR的表达并抑制癌细胞的凋亡。BMP-6在转移性PCa的高表达且促进AR的表达。本项研究将探究前列腺癌在使用AR拮抗剂长期治疗后PLCε与BMP-6信号通路中相关分子的变化,PLCε对BMP-6的调节途径,以及其对细胞耐药、增殖和侵袭的影响并探讨可能的调控机制。方法1)通过对基因表达数据库-GEO database中的序列GSE78201进行分析,使用在线工具(GEO2R)筛选出前列腺癌细胞株LNCaP和对恩杂鲁胺(enzalutamide)耐药的LNCaP细胞株(LNCaP-BicaR)的差异表达基因(DEGs),使用WebGestalt进行GO富集分析和pathway分析,筛选细胞耐药激活的代谢通路。2)分别用10μM的比卡鲁胺/恩杂鲁胺培养LNCaP细胞至少6个月,诱导出对比卡鲁胺抵抗的LNCaP-BicaR和对恩杂鲁胺抵抗的LNCaP-EnzaR。MTT检测AR拮抗剂(比卡鲁胺、恩扎鲁胺)的半抑制浓度(IC50)。提取以上三株细胞的RNA及蛋白质,通过Q-PCR检测PLCε,BMP-6及其下游分子ID2的基因表达,western blot检测PLCε,BMP-6,p-SMAD1/5/9,SMAD1/5/9以及ID2的蛋白表达。3)使用沉默PLCε的慢病毒载体及空白对照组转染耐药细胞株LNCaP-BicaR和LNCaP-EnzaR,Q-PCR及western blot检测PLCε和BMP-6的表达。在敲低PLCε的同时,加入10 nM蛋白激酶C(PKC)的激动剂-phorbol 12-myristate 13-acetate(PMA)培养细胞,Q-PCR及western blot检测BMP-6的表达。4)在敲低PLCε的同时,加入10 ng/ml人重组BMP-6蛋白(rBMP-6),MTT检查细胞活力及耐药细胞对相应AR拮抗剂敏感性的变化,western blot检测p-SMAD1/5/9,SMAD1/5/9,ID2,AR以及上皮间质转化(EMT)相关分子-E-cadherin,N-cadherin和MMP9的蛋白表达;克隆形成实验和Transwell检测细胞增殖侵袭能力。5)收集48例原发性前列腺癌(PPC)和33例CRPC组织标本,免疫组织化学染色(IHC)检测PLCε和BMP-6蛋白的表达。统计分析两种蛋白在PPC和CRPC组织的表达差异;分析在CRPC组织中PLCε与BMP-6表达的相关性,统计分析其表达与疾病进展期(TTP)的关系;统计分析两种蛋白的表达与病人临床参数-前列腺癌非特异性抗原(PSA),年龄,骨转移的关系。结果1)通过对GEO数据库中的序列GSE78201进行分析,使用在线工作GEO2R,筛选出LNCaP和LNCaP-EnzaR细胞株的共206个差异表达基因(DEGs),使用pathway分析耐药激活的通路,并确定以BMP-6信号通路为研究对象。2)MTT检测IC50,证实耐药细胞株构建成功。Q-PCR及western blot均提示与亲代细胞LNCaP相比,耐药细胞中PLCε表达增高且BMP-6/SMAD信号通路被激活。3)Q-PCR及western blot检测发现PLCε敲低的耐药细胞中,PLCε和BMP-6在基因和蛋白水平明显降低,同时加入PKC的激动剂PMA,BMP-6的表达(基因和蛋白水平)得到部分逆转,证实PLCε通过PKC通路调控BMP-6的表达。4)耐药细胞在敲低PLCε后,MTT显示耐药细胞活力及其对比卡鲁胺和恩杂鲁胺的抗性下降;western blot显示p-SMAD1/5/9、ID2、AR、N-cadherin和MMP9的蛋白表达降低,E-cadherin表达上调;克隆形成实验和Transwell显示细胞的增殖以及侵袭能力下降。在敲低PLCε的同时,加入10 ng/ml rBMP-6,以上变化得到部分逆转。证实PLCε通过BMP-6/SMAD信号通路调节细胞的增殖和侵袭能力,促进前列腺癌细胞对AR拮抗剂的耐药以及CPRC的形成。5)IHC显示:与PCC组织相比,PLCε在CRPC组织中的表达明显上调(P=0.0221),BMP-6在CRPC组织中高表达(P=0.0011),且PLCε的表达与BMP-6呈正相关(r=0.5063,P<0.01)。Kaplan-Meier生存分析显示,在CRPC组织中,PLCε表达阳性的病人的TTP为19个月,短于PLCε表达阴性的病人(29个月),二者具有显著的统计学差异(P=0.012);BMP-6表达阳性的病人的TTP为19个月,短于PLCε表达阴性的病人(27个月),二者具有显著的统计学差异(P=0.022)。对临床参数进行统计分析,PLCε、BMP-6的阳性表达均与骨转移相关(P<0.05)。总之,PLCε和BMP-6的阳性表达预示了PCa患者的预后不良。结论BMP-6/SMAD信号通路在前列腺癌对AR拮抗剂获得性耐药过程中被激活,该信号通路受到PLCε的调节,影响耐药细胞的增殖和侵袭能力,促进细胞的耐药和CRPC的形成。针对PLCε/BMP-6/SMAD信号通路的靶向治疗可能增加CRPC对AR拮抗剂的敏感性并抑制肿瘤进展。
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