SIRT1可逆转索拉非尼(Sorafenib)诱导的肝细胞癌凋亡

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所属分类:索拉非尼

索拉非尼Sorafenib)是一种多激酶抑制剂,是晚后期肝细胞癌 (HCC) 患病者为数不多的全身医治选择之一。对索拉非尼的耐受药物性经常发生,并且可能由烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 依赖性去乙酰化酶沉默调节蛋白 (SIRT)1 介导。我们旨在测试索拉非尼的治疗效果是否受细胞 NAD 水平和 NAD 依赖性 SIRT1 功能的影响。与对照组相比,我们分析了索拉非尼对过表达 SIRT1 或补充 NAD 代谢物烟酰胺单核苷酸 (NMN) 的 HCC 细胞系(HepG2、Hep3B 和 HUH7)中细胞凋亡诱导、NAD 挽救、线粒体功能和相关讯号通路的影响。用索拉非尼处置 HCC 细胞系剂量依赖性地诱导细胞凋亡和细胞 NAD 浓度显着减少。SIRT1 蛋白在 HUH7 细胞中下调,但在 Hep3B 细胞中不下调。索拉非尼处置后,透化细胞中的线粒体呼吸减少,柠檬酸合酶活性减弱,细胞三磷酸腺苷(ATP)水平减少。伴随腺苷一磷酸 (AMP) 活化蛋白激酶 (AMPK) 的磷酸化延长,索拉非尼医治导致雷帕霉素 (mTOR) 机制靶点的活性减少,表明能量剥夺。SIRT1 的瞬时过表达以及 NMN 对 NAD 的补充降低了索拉非尼诱导的细胞凋亡。因此,我们能够得出结论,索拉非尼影响 NAD/SIRT1/AMPK 轴。SIRT1 的过表达可能是 HCC 对索拉非尼医治耐受药物的潜在机制。索拉非尼处置后,透化细胞中的线粒体呼吸减少,柠檬酸合酶活性减弱,细胞三磷酸腺苷(ATP)水平减少。伴随腺苷一磷酸 (AMP) 活化蛋白激酶 (AMPK) 的磷酸化延长,索拉非尼医治导致雷帕霉素 (mTOR) 机制靶点的活性减少,表明能量剥夺。SIRT1 的瞬时过表达以及 NMN 对 NAD 的补充降低了索拉非尼诱导的细胞凋亡。

SIRT1可逆转索拉非尼(Sorafenib)诱导的肝细胞癌凋亡

为数不多的晚后期 HCC 全身医治选择之一是多激酶抑制剂索拉非尼(Sorafenib),然而,它并不能在所有患病者中取得医治成功。一个原理可能是 NAD 依赖性脱乙酰酶 SIRT1 的异常表达,它调节恶性肿瘤耐受药物性。已经表明,与非 SIRT1 过表达肿瘤的患病者相比,SIRT1 过表达的 HCC 对索拉非尼的耐受药物性更强,生长更积极,并且患有这些肿瘤的患病者预后较差。基于这些发现,我们询问 SIRT1 蛋白或活性的修饰是否会改变 HCC 细胞系中肿瘤细胞对索拉非尼的反应。

SIRT1可逆转索拉非尼(Sorafenib)诱导的肝细胞癌凋亡

索拉非尼(Sorafenib)针对肿瘤发展和进展的几个中心过程。详细来说,索拉非尼可以抑制 VEGF 讯号通路的酪氨酸激酶以降低肿瘤血管生成和 RAF 激酶,这与抑制 MAPK/ERK 通路导致细胞增殖降低有关。这与我们的研究一致,表明我们使用的所有细胞系都对索拉非尼医治产生了凋亡反应。其他研究表明,索拉非尼通过 Bax 的线粒体易位和细胞色素 c 的释放诱导细胞凋亡的内在途径。这与我们的结果一致,即索拉非尼诱导线粒体功能障碍和细胞 ATP 水平减少。

SIRT1可逆转索拉非尼(Sorafenib)诱导的肝细胞癌凋亡

SIRT1 使蛋白质去乙酰化并调节它们的转录或活性,从而影响细胞能量代谢以及应激反应途径。SIRT1 活性取决于 NAD 水平,因此取决于 NAMPT对 NAD 的回收。有趣的是,虽然索拉非尼(Sorafenib)孵育并未改变 NAMPT 蛋白丰度和活性,但我们研究中使用的 HCC 细胞系中 NAD 水平显着下调。我们没有发现 NAD 消耗酶聚(ADP-核糖)聚合酶 1 (PARP-1) 和 SIRT1 活性延长的证据,SIRT1 在与索拉非尼孵育后在 Hep3B 中没有改变并且在 HUH7 中减少,可能通过 p53 依赖micro-RNA-34a 的上调。有趣的是,我们发现如今与索拉非尼孵育后,HUH7 细胞中 microRNA-34a 的延长。在肝细胞癌大鼠中,在索拉非尼医治肺转移扩散后,rno-miR-34a-5p 上调。此外,micro-RNA-34a 被证明能够使肝癌细胞对索拉非尼医治敏感。因此,索拉非尼对 microRNA-34a 的上调可能是 HUH7 细胞中 SIRT1 下调的潜在机制。

我们发现,与索拉非尼(Sorafenib)孵育可减少线粒体耗氧量,这已在心肌细胞和 HCC 细胞中进行了描述。与另一项研究相比,我们发现索拉非尼对复合物 I 活性的直接抑制,以及通过索拉非尼处置的细胞中柠檬酸合酶活性减少检查到的线粒体质量的降低。与诱导线粒体功能障碍一致,索拉非尼减少了肝癌细胞中的 ATP 水平并导致细胞能量传感器 AMPK 的激活。与原代人肝细胞相比,AMPK 的磷酸化阶段较低,因此在肝癌细胞系中的活性较低。活性 AMPK 抑制 mTOR 及其下游靶点 p70S6K 和 4EBP1 的磷酸化,它们区别是细胞增殖和蛋白质生物合成的重要调节剂。这与另一项研究相反,该研究表明索拉非尼(Sorafenib)不影响 AMPK 活化或 ATP 水平,这能够通过应用低得多的索拉非尼 (0.1 μM) 来解释。有趣的是,视黄酸激活 AMPK 使 HepG2 细胞对索拉非尼医治敏感。

有趣的是,通过过表达延长 SIRT1 蛋白丰度或通过补充 NAMPT 的酶产物 NMN 来增强 SIRT1 活性,抵消了索拉非尼(Sorafenib)诱导的 HUH7 细胞凋亡。这与上述人类研究一致。此外,NMN 和索拉非尼的共同医治使 NAD 水平和 AMPK 磷酸化正常化,而 mTOR 讯号传导或 ERK 磷酸化不受影响。大鼠肉瘤 (RAS)/ERK 和磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸 3-激酶 (PI3K)/mTOR 通路是控制细胞存活和增殖的两条主要讯号通路,它们不是并行运行,而是通过交叉互相调节-抑制或激活。由于 mTOR 是来自 RAS/ERK 通路的关键讯号接收器,因此可能是 RAS-ERK 通路而不是 AMPK 控制了我们细胞系统中的 mTOR 活性。同样,SIRT1 过表达并没有改善线粒体功能,这与索拉非尼(Sorafenib)对复合物 I 的直接影响一致。细胞可能通过延长糖酵解来适应复合物 I 抑制,如 SIRT1 过表达细胞和延长的 AMPK 磷酸化。

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