HIF-1α/β-catenin信号通路参与介导人前列腺癌放疗抵抗现象的实验观察  

Activation of HIF-1α/β--catenin signal pathway leads to radioresistance of prostate cancer cells

作　　者：罗勇[1] 李明川[1] 赵佳晖[1] 韩毅力[1] 林云华[1] 王永兴[1] 姜永光[1] 陆群 兰玲[3] Luo Yoag;Li Mingchuan;Zhao Jiahui;Han Yili;Lia Yuahua;Wang Yongxiag;Jiang Yongguang;Lu Qua;Lan Ling(Department of Urology,Beijing Anzhen Hospital,Capital Medical University,Beijing 100029,China)

机构地区：[1]首都医科大学附属北京安贞医院泌尿外科,北京100029 [2]美国东卡罗莱纳大学布罗迪医学院细胞生物学系 [3]北京积水潭医院内分泌科

出　　处：《中华医学杂志》2018年第32期2552-2558,共7页National Medical Journal of China

基　　金：国家自然科学基金（30700968,81372858）;北京市卫生系统高层次卫生技术人才学科骨干培养项目（2015-34354）

摘　　要：目的 探究缺氧诱导因子1 α（HIF-1α.）促使前列腺癌（PCa）放疗抵抗的作用机制.方法 应用人前列腺癌细胞LNCaP,分设3个组：未处理细胞（对照）组、HIF-1α过表达细胞（HIF-1α）组、HIF-1α过表达后进一步使用ShRNA敲低β-联蛋白（catenin）基因表达的细胞（ShRNA）组.体外放疗条件下,对比分析这3组细胞在增殖侵袭、周期分布以及DNA修复能力方面的差异;动物实验：应用3组细胞建立LNCaP原位瘤模型,并接受放射治疗,对比各组瘤体的生长趋势.上述所有试验用C4-2B细胞再重复一遍.结果 （1）HIF-1α转染能够诱导β-catenin核易位;（2）HIF-1α组细胞发生了典型的上皮细胞间质转化（EMT）,细胞增殖和侵袭能力显著增强,这些变化在ShRNA组细胞中全部逆转;（3）与未处理细胞相比,HIF-1α组细胞接受体外射线辐照后,Sub-G1期分布显著减少、G0/G1期和S期分布明显增多、细胞克隆形成数量明显较多、DNA碎片数量明显较少,细胞周期调控蛋白的表达（p21、P-CDK1、P-Chk1、P-Chk2、P-Rb）,细胞凋亡蛋白表达明显下降[半胱天冬酶（Caspase）-3、cleaved-Caspase-3、Caspase-7、cleaved-Caspase-7、cleaved-PARP-1）,抗凋亡蛋白表达增加（Bcl-2、Bcl-xl）,DSB标志蛋白表达下调（γH2AX）,DNA修复蛋白表达显著增加（Ku70、Ku80、DNA-PKCs）,这些变化在ShRNA组细胞中全部逆转;（4）动物实验结果表明：接受放疗后,HIF-1α组瘤体生长最快、体积最大、质量最大,而ShRNA组瘤体对射线辐照的敏感性明显改善,瘤体体积显著缩小[（5.87E＋ 07 ±8.58E ＋06） pho/sec与（7.15E＋ 06±1.17E＋06） pho/sec,P=0.000 3,21d-LNCaP;（380.8±75.7） mm3与（81.1±18.2）mm3,P＜ 0.000 1,21 d-C4-2B]、瘤体质量明显降低（0.36±0.05）g与（0.10 ±0.06） g,P =0.017 5,21 d-LNCaP;（0.65 ±0.14）g与（0.29 ±0.09） g,P=0.022 1,21 d-C4-2B）.结论 HIF-1 α诱导β-catenin核易位,进而促使细胞DNA修复能力、�Objective To investigate the role of hypoxia-inducible factor-1α （HIF-1α） and β-catenin in radioresistance of prostate cancer （PCa） cells.Method Two PCa cell lines,LNCaP and C4-2B,were grouped as：negative control （no treatment）,HIF-1 α overexpression group （transfected with HIF-1α plasmids）,and β-catenin silencing group （transfected with HIF-1α plasmids and β-catenin-shRNA）.Cell proliferation,cycle,invasion,and radiosensitivity were measured under normal or hypoxic condition.Radiosensitivity was tested in two mice PCa models （the LNCaP orthotopic BALB/c-nu mice model and the C4-2B subcutaneous SCID mice model）.Results In both LNCaP and C4-2B cells,HIF-1α transfection led to an enhanced β-catenin nuclear translocation,while β-catenin silencing inhibited the β-catenin nuclear translocation.Enhanced β-catenin nuclear translocation caused by HIF-1α overexpression resulted in enhanced cell proliferation and invasion,altered cell cycle distribution,reduced apoptosis,and improved non-homologous-end-joining （NHEJ） repair under irradiation condition.In vivo imaging of orthotopic models showed that HIF-1 α overexpression LNCaP cells produced tumors with 3-fold volume （P =0.003 1） and 2-fold wet weight （P =0.039 4） than those by negative control cells at day 21,and β-catenin silencing cells aberrantly reduced both tumor volume （P =0.000 3） and wet weight （P =0.017 5） than HIF-1oα overexpression cells.In addition,C4-2B subcutaneous models showed similar tumor promotion effects induced by HIF-1 α overexpression （tumor volume：P =0.000 1 and wet weight：P =0.047 3） and suppressive effects by β-catenin silencing （tumor volume：P 〈 0.000 1 and wet weight：P =0.022 1） as LNCaP orthotopic xenograft with regard to tumor volume and wet weight.Conclusions HIF-1α overexpression enhanced β-catenin nuclear translocation,which led to the activation of the β-catenin/NHEJ signaling pathway and increased cell proliferation,invasion,and DNA repair.These results

关 键 词：前列腺肿瘤 缺氧诱导因子-1Α Β连环素 放疗抵抗 

分 类 号：R737.25[医药卫生—肿瘤]