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背景:化疗作为改善乳腺癌总生存期及预后的主要治疗手段,在临床治疗时常面临着化疗耐药这一难题。特别是雌激素受体(estrogen receptor,ER)阳性乳腺癌作为乳腺癌的主要分子类型,却在化疗时比ER阴性乳腺癌更容易发生耐药。因此,寻找改善ER阳性乳腺癌化疗耐药的新靶点对ER阳性乳腺癌的治疗尤为重要。ER阳性乳腺癌细胞内激活的糖酵解途径不仅可增强葡萄糖摄取能力,促进糖酵解代谢,进而满足ER阳性乳腺癌生长增殖所需,还可通过激活原癌基因信号通路及保护性自噬,诱导ER阳性乳腺癌化疗耐药。本课题组前期研究发现Nogo B受体(Nogo B recepter,NgBR)可通过调控雌激素受体α(estrogen receptor alpha,ERα)的转录活性,影响p53和survivin表达,抑制细胞凋亡,诱导ER阳性乳腺癌紫杉醇耐药。既往关于NgBR调控ER阳性乳腺癌紫杉醇耐药的机制研究多集中在原癌基因信号通路方面,NgBR对ER阳性乳腺癌糖酵解途径的影响未见报道。目的:本研究以糖酵解途径为主要研究对象,探讨NgBR通过调控糖酵解途径诱导ER阳性乳腺癌紫杉醇耐药的分子机制,以期为改善ER阳性乳腺癌化疗耐药提供新的思路与方向。方法:(1)本研究采用紫杉醇敏感ER阳性乳腺癌MCF-7细胞系与紫杉醇耐药ER阳性乳腺癌MCF-7/PTX细胞系的细胞活性、集落形成对比实验,验证MCF-7/PTX细胞的紫杉醇耐药性;采用两种细胞系的RT-PCR、Western Blot对比实验,检测NgBR及糖酵解途径相关蛋白在MCF-7/PTX细胞中的表达。(2)本研究对MCF-7/PTX细胞进行敲降NgBR和/或过表达糖酵解途径相关蛋白以及雌激素和/或高浓度紫杉醇处理,通过细胞活性、集落形成与细胞凋亡实验验证NgBR及糖酵解途径相关蛋白在MCF-7/PTX细胞中的意义。(3)为验证NgBR对糖酵解途径上游蛋白缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1 alpha,HIF-1α)的调控作用,本研究对MCF-7/PTX细胞进行敲降HIF-1α和/或过表达NgBR及雌激素处理,随后进行细胞活性、乳酸生成、腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)生成及Western Blot实验。(4)为进一步探索NgBR调控HIF-1α的分子机制,本研究对MCF-7/PTX细胞进行过表达NgBR及雌激素和/或高浓度紫杉醇处理,随后进行RT-PCR、Western Blot、核蛋白抽提及免疫荧光实验;对MCF-7/PTX细胞进行过表达NgBR和/或雌激素处理,随后进行染色质免疫共沉淀实验。(5)本研究选取59名ER阳性乳腺癌患者,对其新辅助化疗前及后的样本进行HIF-1α和/或NgBR免疫组化染色及相关性分析。结果:(1)NgBR及糖酵解途径相关蛋白在MCF-7/PTX细胞中的表达及意义本研究证实了MCF-7/PTX细胞的紫杉醇耐药性,并发现NgBR及糖酵解途径相关蛋白在MCF-7/PTX细胞中表达增加,提示糖酵解途径相关蛋白与ER阳性乳腺癌紫杉醇耐药之间可能存在联系。雌激素处理不仅可明显促进MCF-7/PTX细胞存活率、集落形成能力,抑制细胞凋亡,还可对抗高浓度紫杉醇处理对MCF-7/PTX细胞的抑制作用,提示雌激素处理可能通过调控糖酵解途径发挥对MCF-7/PTX细胞的保护作用。敲降NgBR可明显抑制MCF-7/PTX细胞存活率、集落形成能力,促进细胞凋亡,而过表达糖酵解途径相关蛋白可部分削弱敲降NgBR对MCF-7/PTX细胞的抑制作用,提示NgBR可能通过调控糖酵解途径相关蛋白表达诱导MCF-7/PTX细胞紫杉醇耐药。(2)NgBR对HIF-1α的调控作用雌激素处理可明显促进MCF-7/PTX细胞NgBR、HIF-1α、葡萄糖转运体1(glucose transporter 1,GLUT1)、己糖激酶2(hexokinases,HK2)及乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase,LDHA)表达,增强乳酸、ATP生成及细胞存活率,说明雌激素处理通过促进NgBR及HIF-1α表达调控糖酵解途径,且雌激素主要通过ERα发挥其调控功能,提示ERα和HIF-1α之间可能存在调控关系。敲降HIF-1α未影响NgBR表达,但可明显降低MCF-7/PTX细胞GLUT1、HK2及LDHA表达,减低乳酸、ATP生成及细胞存活率;过表达NgBR则可明显促进MCF-7/PTX细胞HIF-1α表达,并削弱敲降HIF-1α对MCF-7/PTX细胞的抑制作用;说明NgBR影响糖酵解产物生成及细胞存活率的作用是通过调控HIF-1α表达,进而影响GLUT1、HK2及LDHA表达实现的。(3)NgBR对HIF-1α调控机制的研究雌激素、高浓度紫杉醇处理及过表达NgBR均可通过促进MCF-7/PTX细胞核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)转录、磷酸化及核转移,促进HIF-1α表达。说明雌激素处理可激活NF-κB信号通路促进HIF-1α表达,维持MCF-7/PTX细胞的紫杉醇耐药性;高浓度紫杉醇处理也可激活NF-κB信号通路促进HIF-1α表达,从而抵抗高浓度紫杉醇的药物毒性;NgBR也可通过NF-κB信号通路调控HIF-1α表达。此外,雌激素处理、过表达NgBR均可明显促进ERα与HIF-1α基因雌激素反应元件(estrogen response element,ERE)区域结合,说明NgBR可通过ERα促进HIF-1α转录,调控HIF-1α表达。特别的是,雌激素处理、过表达NgBR也可直接促进ERα与GLUT1基因ERE区域结合,说明NgBR还可通过ERα直接调控GLUT1表达。雌激素处理、过表达NgBR还可明显增强HIF-1α与GLUT1、HK2和LDHA基因缺氧应答元件(hypoxia-responsive element,HRE)区域结合,说明雌激素处理还可增强HIF-1α对GLUT1、HK2及LDHA基因的转录活性,促进GLUT1、HK2及LDHA表达,提示ERα对HIF-1α转录活性的调控作用。此外,NgBR也可调控HIF-1α的转录活性,促进GLUT1、HK2及LDHA表达。(4)NgBR、HIF-1α蛋白表达与ER阳性乳腺癌患者化疗效果的相关性分析与HIF-1α阴性表达的ER阳性乳腺癌患者相比,HIF-1α阳性表达的患者紫杉醇的新辅助化疗效果更差。NgBR高表达的ER阳性乳腺癌患者常伴随HIF-1α高表达,NgBR与HIF-1α的表达水平具有相关性。结论:1.NgBR及糖酵解途径相关蛋白参与调控ER阳性乳腺癌紫杉醇耐药。2.NgBR通过调控HIF-1α表达影响紫杉醇耐药ER阳性乳腺癌细胞的糖酵解代谢,且临床ER阳性乳腺癌患者病理样本相关性分析证实NgBR和HIF-1α的表达水平呈正相关。3.过表达NgBR可通过ERα/HIF-1α和NF-κB/HIF-1α信号通路促进HIF-1α表达,增强糖酵解代谢,诱导ER阳性乳腺癌细胞紫杉醇耐药。4.过表达NgBR可通过ERα/GLUT1和HIF-1α/GLUT1信号通路促进GLUT1表达,增强葡萄糖摄取能力,促进糖酵解代谢,诱导ER阳性乳腺癌细胞紫杉醇耐药。5.敲降NgBR可通过抑制糖酵解代谢恢复ER阳性乳腺癌细胞对紫杉醇的敏感性。