柴雙 卞齊龍 于濤 歐陽仲瑞 趙海杞 劉珈杞 侯旭 趙世光 劉耀華
·基礎(chǔ)研究·
XBP1對(duì)低氧環(huán)境下膠質(zhì)瘤細(xì)胞活力及糖酵解的影響*
柴雙 卞齊龍 于濤 歐陽仲瑞 趙海杞 劉珈杞 侯旭 趙世光 劉耀華
目的:明確低氧應(yīng)激對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞X-盒結(jié)合蛋白1(X-box binding protein 1,XBP1)的作用;明確膠質(zhì)瘤細(xì)胞XBP1表達(dá)與糖代謝之間的關(guān)系;抑制XBP1表達(dá)對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞在常氧和低氧環(huán)境下細(xì)胞活力的影響;明確低氧環(huán)境中XBP1對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖酵解的影響。方法:分別在常氧和低氧條件下培養(yǎng)人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞系,檢測(cè)XBP1激活情況;使用siRNA技術(shù)抑制XBP1表達(dá),使用氧化磷酸化抑制劑處理細(xì)胞,檢測(cè)細(xì)胞活力及糖代謝方式的改變,在常氧和低氧條件下檢測(cè)細(xì)胞存活及糖酵解產(chǎn)物。結(jié)果:低氧環(huán)境下XBP1活化增加。低氧環(huán)境下XBP1沉默降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞活力、ATP和乳酸生成,葡萄糖消耗量減少。細(xì)胞氧化磷酸化受到抑制后,XBP1沉默降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞存活率。結(jié)論:低氧環(huán)境可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞XBP1的活化。在低氧環(huán)境下XBP1沉默降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞活力和糖酵解,膠質(zhì)瘤細(xì)胞的糖酵解依賴于XBP1活化。
XBP1 膠質(zhì)瘤 腫瘤能量代謝 糖酵解 低氧應(yīng)激
Correspondence to:Yaohua LIU;E-mail:liu_yaohua@163.com
Department of Neurosurgery,First Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Harbin 150001,China
This work was supported by the National Nature Science Foundation of China(No.81372701)
由于膠質(zhì)瘤生長需要大量的氧和營養(yǎng)物質(zhì),新生血管往往不能滿足腫瘤組織的生長需要,使得腫瘤細(xì)胞處于供氧不足和營養(yǎng)物質(zhì)匱乏的微環(huán)境中[1-2]。低氧是指可利用氧的減少或氧分壓降至臨界值以下的狀態(tài)[3]。低氧是腫瘤所處微環(huán)境的首要理化特點(diǎn)[4]。腫瘤所處微環(huán)境促使腫瘤代謝方式的轉(zhuǎn)變,活躍的糖酵解是惡性腫瘤顯著的生化特征,即使是在氧氣充足的條件下腫瘤細(xì)胞的代謝方式仍然從氧化磷酸化轉(zhuǎn)向無氧酵解來獲取ATP,這被稱為Warburg效應(yīng)[5]。腫瘤在低氧微環(huán)境下,表現(xiàn)出特殊的生物學(xué)特點(diǎn),包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ER stress,ERS)和未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response,UPR)以及代謝方式的改變等。X-盒結(jié)合蛋白-1(X-box binding protein 1,XBP1)是UPR的1個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子,調(diào)控相應(yīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶基因表達(dá),以保護(hù)細(xì)胞免受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,利于細(xì)胞正常功能的維持,對(duì)實(shí)體腫瘤在低氧環(huán)境中生存至關(guān)重要[6]。XBP1有剪接型XBP1(XBP1 spliced,XBP1s)和未剪接型XBP1(XBP1 unspliced,XBP1u)兩種類型。XBP1s是在ERS下,由Ⅰ型跨膜蛋白激酶/核糖核酸內(nèi)切酶剪切XBP1u mRNA的26 bp內(nèi)含子后產(chǎn)生,XBP1s的轉(zhuǎn)錄活性遠(yuǎn)高于XBP1u。耐受低氧應(yīng)激微環(huán)境和特殊能量代謝方式是腫瘤生存、侵襲的關(guān)鍵因素[7]。低氧應(yīng)激同糖酵解之間的協(xié)調(diào)機(jī)制尚不明確,抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞特殊的能量代謝途徑將會(huì)削弱其對(duì)應(yīng)激微環(huán)境的耐受,從而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展,而XBP1或許是兩者間的關(guān)鍵因子。本研究發(fā)現(xiàn)XBP1對(duì)于膠質(zhì)瘤細(xì)胞耐受低氧和糖酵解有重要作用,并為明確它們之間的關(guān)系尋找證據(jù)。
1.1材料
1.1.1細(xì)胞系C6、U87、HEK293和U251細(xì)胞系(購自美國IBMS、CAMS/PUMC細(xì)胞資源中心)。
1.1.2主要試劑胎牛血清、DMEM高糖培養(yǎng)基、青霉素鏈霉素雙抗(購自美國Gibco公司),RIPA裂解緩沖液、蛋白酶、磷酸酶抑制劑、抗XBP1(1∶1 000)和siRNA試劑盒(購自上海麥約爾生物技術(shù)有限公司),2-脫氧-D-葡萄糖(2-DG)、溴丙酮酸(購自美國Sigma公司),內(nèi)皮生長因子(購自美國PeproTech公司),臺(tái)盼藍(lán)溶液(購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司),寡霉素A(oligomycin A,OA)、ATP檢測(cè)試劑盒、葡萄糖類似物2-NBDG、乳酸檢測(cè)試劑盒(購自美國Invitrogen生物技術(shù)有限公司),Wistar大鼠(購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司)。
1.2方法
1.2.1細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)用培養(yǎng)基由高糖DMEM培養(yǎng)基加入10%胎牛血清及1%青霉素/鏈霉素溶液配制而成,每個(gè)培養(yǎng)瓶中加入5 mL細(xì)胞培養(yǎng)基,在37℃、5%CO2孵箱中培養(yǎng)。當(dāng)細(xì)胞培養(yǎng)瓶中的膠質(zhì)瘤細(xì)胞在長滿瓶底80%~90%時(shí),進(jìn)行細(xì)胞傳代。根據(jù)不同細(xì)胞系膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長情況,每2~3天傳代1次。1.2.2Western blot分析收集細(xì)胞,細(xì)胞裂解液提取蛋白,測(cè)定蛋白濃度,每個(gè)標(biāo)本加入SDS sample buffer,100℃沸水加熱5 min,每泳道上樣蛋白30 μg,15%SDS凝膠電泳,半干轉(zhuǎn)膜,封閉,一抗4℃過夜,洗膜,二抗室溫1 h,洗膜,ECL法顯影,觀察結(jié)果。
1.2.3細(xì)胞轉(zhuǎn)染在實(shí)驗(yàn)中篩查出能夠有效抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞XBP1表達(dá)的siRNA為5′-CCAGUCAUG UUCUUCAAAU-3′,通過該siRNA制備XBP1shRNA。陰性對(duì)照組為5′-UUCUCCGAACGUGUCACG U-3′,siRNA為隨機(jī)對(duì)照序,通過該siRNA制備NC shRNA。將XBP1shRNA和NC的片段嵌入到含有綠色熒光蛋白(GFP)的pENTR/U6-GFP載體中,讓包含XBP1和NC的shRNA片段的pENTR/U6-shRNA-GFP聯(lián)合載體與pLenti6/Block-it-DEST載體進(jìn)行再結(jié)合反應(yīng)。將結(jié)合后的載體和包裹質(zhì)粒共同轉(zhuǎn)染到HEK293細(xì)胞中,48 h后收集病毒顆粒。將慢病毒包裹的XBP1 shRNA和NC載體轉(zhuǎn)染到U87和U251細(xì)胞中,48 h后選擇帶有綠色熒光的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)為下一步實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。
1.2.4臺(tái)盼藍(lán)檢測(cè)細(xì)胞死亡收集6孔板或12孔板培養(yǎng)孔內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)液,胰蛋白酶消化貼壁細(xì)胞后,用原培養(yǎng)液中和胰酶,重懸細(xì)胞,100 μL重懸細(xì)胞與100 μL 0.4%臺(tái)盼藍(lán)染色液混合,輕輕混勻,染色重懸細(xì)胞3 min,吸取少量經(jīng)過染色的細(xì)胞,用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),每個(gè)樣品至少數(shù)500個(gè)細(xì)胞,計(jì)數(shù)藍(lán)染細(xì)胞和細(xì)胞總數(shù)。
細(xì)胞死亡率=藍(lán)色細(xì)胞數(shù)/細(xì)胞總數(shù)×100%。
1.2.5ATP檢測(cè)加100 μL ATP檢測(cè)工作液到檢測(cè)孔或檢測(cè)管內(nèi)。室溫放置3~5 min,使本底性ATP全部消耗掉。用ATP檢測(cè)裂解液將ATP標(biāo)準(zhǔn)液稀釋成0.1、1.0、10.0 μm/L的濃度梯度。在檢測(cè)孔或檢測(cè)管內(nèi)加入10 μL不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,迅速用微量移液器混勻,至少間隔2 s后,立即用光度計(jì)測(cè)定RLU值。根據(jù)所測(cè)RLU值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出樣品中ATP的濃度。
1.2.6乳酸檢測(cè)實(shí)驗(yàn)細(xì)胞在6孔板中培養(yǎng),每孔加入1×106,細(xì)胞培養(yǎng)基中分別加入2-DG(25 μm),溴丙酮酸(BRPA,30 μm),內(nèi)皮生長因子(EGF,100 ng/mL)。將各實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞培養(yǎng)液分別依次吸出50 μL加入到96孔板中各孔,每個(gè)實(shí)驗(yàn)孔中加入乳酸檢測(cè)液50 μL,放入37℃細(xì)胞培養(yǎng)箱中反應(yīng)30 min,取出后每孔加入50 μL,0.5 m冰乙酸終止反應(yīng)。將96孔板放入分光光度計(jì),分光光度計(jì)以O(shè)D490nm測(cè)定各孔吸光度值。
1.2.7葡萄糖檢測(cè)實(shí)驗(yàn)細(xì)胞在6孔板中培養(yǎng),每孔加入1×106,細(xì)胞培養(yǎng)基中加葡萄糖類似物2-NBDG(100 μM)熒光染色,30 min后PBS清洗,并用流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行分析。
1.2.8氧消耗量的檢測(cè)將新鮮的培養(yǎng)基預(yù)熱至37℃并用95%的空氣和5%CO2進(jìn)行預(yù)充氣。取上述1 mL培養(yǎng)液將細(xì)胞再次懸浮。再次懸浮的細(xì)胞液放置在一個(gè)具有溫度控制、微攪拌裝置和Clark型氧電極的密封裝備室內(nèi)。使用Mitocell MT200呼吸計(jì)和氧電極來測(cè)定密封室內(nèi)的氧含量和細(xì)胞懸液中的氧消耗量。
1.2.9C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞鼠腦標(biāo)本制作抽取C6細(xì)胞懸浮液(含5×105細(xì)胞)分別注射至3支體質(zhì)量為200~250 g的雄性Wistar大鼠的尾狀核。在C6細(xì)胞種植后21 d處死大鼠取出膠質(zhì)瘤及其鄰近正常組織,-80℃冷凍待用,實(shí)驗(yàn)遵從國家有關(guān)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)規(guī)范和管理?xiàng)l例。
1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。方差分析采用t檢驗(yàn)和單因素方差分析,實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)次數(shù)至少重復(fù)3次,以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1低氧環(huán)境可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞XBP1的活化對(duì)體外C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞和C6鼠腦膠質(zhì)瘤模型中的XBP1s的水平進(jìn)行比較,結(jié)果顯示體外培養(yǎng)的C6細(xì)胞XBP1s被輕度激活,而在體內(nèi)膠質(zhì)瘤組織則顯著激活。將培養(yǎng)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞置于1%O2的低氧環(huán)境中來模擬膠質(zhì)瘤組織所處的低氧微環(huán)境。將U87和U251細(xì)胞在1%O2的環(huán)境中培養(yǎng)12 h和24 h,在XBP1蛋白水平?jīng)]有明顯改變的情況下,XBP1s的表達(dá)量明顯升高(圖1)。
2.2低氧環(huán)境下XBP1沉默降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞活力
使用XBP1 shRNA抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞中XBP1的表達(dá),致使XBP1沉默,在低氧環(huán)境下同NC對(duì)照組相比較,XBP1沉默細(xì)胞的XBP1s活化受到了抑制。臺(tái)盼藍(lán)實(shí)驗(yàn)顯示在常氧環(huán)境下,XBP1沉默對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生存幾乎沒有影響;而在缺氧環(huán)境中24 h,膠質(zhì)瘤細(xì)胞的存活率下降顯著。由此可見低氧應(yīng)激同樣能夠誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞XBP1的激活,而XBP1沉默則降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)低氧應(yīng)激的耐受(圖2)。
2.3低氧環(huán)境下XBP1沉默抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖酵解能力
檢測(cè)在低氧和常氧環(huán)境下膠質(zhì)瘤細(xì)胞ATP、乳酸的生成量和葡萄糖的消耗量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示盡管單純的XBP1沉默在常氧環(huán)境中對(duì)代謝幾乎不存在影響,但在低氧環(huán)境中它明顯降低ATP和乳酸的生成量及葡萄糖的消耗量。這組數(shù)據(jù)說明在低氧環(huán)境中XBP1沉默時(shí)膠質(zhì)瘤糖酵解受到明顯抑制,膠質(zhì)瘤細(xì)胞的死亡明顯增加(圖3)。
2.4膠質(zhì)瘤細(xì)胞的糖酵解依賴于XBP1活化
檢測(cè)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的氧耗水平,XBP1 shRNA轉(zhuǎn)染膠質(zhì)瘤細(xì)胞比NC膠質(zhì)瘤細(xì)胞的氧耗水平更高。因此,采用OA抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞氧化磷酸化后,觀察XBP1沉默對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞能量代謝和細(xì)胞活力的影響。臺(tái)盼藍(lán)實(shí)驗(yàn)顯示OA能夠輕微的降低NC細(xì)胞存活率,而在XBP1沉默組OA的作用顯著擴(kuò)大。經(jīng)過OA處理的膠質(zhì)瘤細(xì)胞,氧化磷酸化受到抑制,糖酵解的水平可能會(huì)因此增加。在OA作用于膠質(zhì)瘤細(xì)胞后12 h檢測(cè)ATP和乳酸的產(chǎn)生量及葡萄糖的消耗量,結(jié)果顯示OA明顯增加NC細(xì)胞ATP和乳酸的產(chǎn)量以及葡萄糖的消耗量,而在XBP1沉默組結(jié)果為陰性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明XBP1沉默膠質(zhì)瘤細(xì)胞的能量代謝更加依賴于氧化磷酸化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示OA能夠誘導(dǎo)XBP1s的表達(dá)(圖4)。
圖1 低氧環(huán)境可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞XBP1活化Figure 1Hypoxia can induce XBP1 activation in glioma cells
圖2 低氧環(huán)境下XBP1沉默降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞的細(xì)胞活力Figure 2XBP1 silencing suppressed glioma cell viability under hypoxia
圖3 低氧環(huán)境下XBP1沉默抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖酵解能力Figure 3Silencing XBP1 depresses glioma cell glycolysis under hypoxia
圖4 在低氧環(huán)境下膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖酵解依賴XBP1活化Figure 4Glioma cell glycolysis under hypoxia relied on XBP1s activation
低氧是體內(nèi)腫瘤局部的重要特征,低氧應(yīng)激是引起ERS的主要條件之一,其顯著影響細(xì)胞的行為[8]。UPR是細(xì)胞發(fā)生ERS時(shí)所形成的自我保護(hù)信號(hào)傳導(dǎo)通路,細(xì)胞通過UPR來維持正常功能[9]。有研究表明,UPR路徑通過增加體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的適應(yīng)性來抵抗應(yīng)激微環(huán)境,對(duì)于腫瘤細(xì)胞的存活和生長起到關(guān)鍵作用[10-11]。在不同腫瘤中阻礙包括IRE1-XBP1在內(nèi)的UPR途徑會(huì)抑制腫瘤的生長和增加癌細(xì)胞的凋亡[12]。有研究表明XBP1在多種腫瘤細(xì)胞中高表達(dá),強(qiáng)調(diào)XBP1對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要性[13-16]。有實(shí)驗(yàn)證明在體內(nèi)膠質(zhì)瘤組織中XBP1被顯著激活。XBP1s的激活可能是實(shí)體膠質(zhì)瘤細(xì)胞耐受缺氧和營養(yǎng)物質(zhì)匱乏等應(yīng)激內(nèi)環(huán)境的標(biāo)志。暴露于低氧環(huán)境后,XBP1沉默細(xì)胞生存能力明顯下降,XBP1的缺失能夠顯著抑制腫瘤細(xì)胞的生長,能夠降低這些細(xì)胞在低氧應(yīng)激環(huán)境下的適應(yīng)能力[17-18]。
在低氧應(yīng)激環(huán)境下,腫瘤細(xì)胞的能量代謝方式發(fā)生異常改變,通過糖酵解獲取能量來適應(yīng)低氧微環(huán)境,由于這種代謝方式的轉(zhuǎn)變?cè)斐善鋵?duì)放化療的抵抗,并抵制細(xì)胞凋亡的過程,為腫瘤的增殖和侵襲提供前期所需的物質(zhì)[19]。己糖激酶(hexokinase,HK)是糖酵解的關(guān)鍵酶,在一些腫瘤細(xì)胞中HK的表達(dá)出現(xiàn)明顯的變化[20]。HKⅡ在大多數(shù)惡性腫瘤中的表達(dá)明顯升高。低氧應(yīng)激能夠刺激缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)的表達(dá),能夠促進(jìn)包括HK在內(nèi)的大多數(shù)糖酵解酶的表達(dá)[21-23]。低氧環(huán)境下XBP1沉默能夠明顯的降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞ATP的生成量,糖酵解產(chǎn)物-乳酸的生成量也明顯降低,膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖酵解能力受到嚴(yán)重影響。XBP1沉默阻礙膠質(zhì)瘤細(xì)胞低氧環(huán)境下通過糖酵解獲取能量的途徑,這將導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞的死亡。Chen等[10]研究顯示,在低氧環(huán)境下XBP1參與調(diào)控包括HKⅡ在內(nèi)的HIF-1α介導(dǎo)缺氧反應(yīng)途徑基因的表達(dá)。此項(xiàng)研究結(jié)果顯示,低氧環(huán)境下XBP1沉默膠質(zhì)瘤細(xì)胞ATP生成量及乳酸生成量顯著降低,糖酵解明顯抑制。故確定XBP1參與低氧環(huán)境下膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖代謝的調(diào)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)XBP1沉默膠質(zhì)瘤細(xì)胞的氧耗水平高于NC膠質(zhì)瘤細(xì)胞,由此推測(cè)XBP1沉默膠質(zhì)瘤細(xì)胞能量代謝更加依賴氧化磷酸化,使用OA抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞氧化磷酸化后,XBP1沉默膠質(zhì)瘤細(xì)胞幾乎喪失利用葡萄糖的能力,而這樣的結(jié)果必將導(dǎo)致膠質(zhì)瘤細(xì)胞的死亡,表明膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖酵解依賴于XBP1的活化。缺氧或氧化磷酸化抑制劑等使膠質(zhì)瘤細(xì)胞能量代謝向糖酵解轉(zhuǎn)變所必需的應(yīng)激狀態(tài)是XBP1s激活的重要條件。目前,XBP1調(diào)控低氧環(huán)境下膠質(zhì)瘤細(xì)胞糖代謝的機(jī)制尚不明確。最新的研究結(jié)果顯示HKⅡ是糖酵解的第一關(guān)鍵酶,并在膠質(zhì)瘤中大量地表達(dá)[24]。雖然目前其發(fā)揮作用的具體機(jī)制尚不清晰,提示XBP1可能是膠質(zhì)瘤治療的分子靶標(biāo),其研究前景良好;而XBP1沉默對(duì)于膠質(zhì)瘤細(xì)胞成瘤能力的影響也需要通過進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來證明。
在低氧環(huán)境下膠質(zhì)瘤細(xì)胞的糖酵解依賴于XBP1s活化,XBP1沉默降低膠質(zhì)瘤細(xì)胞活力和能量代謝。XBP1對(duì)于腫瘤低氧耐受和糖酵解調(diào)節(jié)相關(guān)機(jī)制對(duì)于膠質(zhì)瘤的治療意義值得關(guān)注和進(jìn)一步研究。
[1]Kathagen A,Schulte A,Balcke G,et al.Hypoxia and oxygenation induce a metabolic Switch between pentose phosphate pathway and glycolysis in glioma stem-like cells[J].Acta Neuropathol,2013,126 (5):763-780.
[2]Hanahan D,Weinberg RA.Hallmarks of cancer:the next Generation [J].Cell,2011,144(5):646-674.
[3]Sun H,Li XB,Fang J.Hypoxia and tumers[J].Chin Bull Life Sci,2013, 25(2):206-217.[孫恒,李雪冰,方靖.低氧與腫瘤[J].生命科學(xué), 2013,25(2):206-217.]
[4]Thomlinson RH,Gray LH.The histological structure of some human lung cancers and the possible implications for radiotherapy[J].Br J Cancer,1955,9(4):539-549.
[5]Warburg O.On the origin of cancer cells[J].Science,1956,123 (3191):309-314.
[6]Van Schadewijk A,Van't Wout EF,Stolk J,et al.A quantitative method for detection of spliced X-box binding protein-1(XBP1)mRNA as a measure of endoplasmic reticulum(ER)stress[J].Cell Stress Chaperones,2012,17(2):275-279.
[7]Dong ZG,Zhang Y,Qu X.Endoplasmic reticulum stress with in hypoxia microenvironment and it's related dieases[J].Basic Clin Med, 2009,29(6):649-653.[董召剛,張巖,曲迅.低氧微環(huán)境下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及其相關(guān)疾病[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床,2009,29(6):649-653.]
[8]Mandl J,Bánhegyi G.Endoplasmic reticulum stress-common pathomechanism of different diseases[J]?Orv Hetil,2007,148(38): 1779-1785.
[9]Rutkowski DT,Kaufman RJ.That which does not kill me makes me stronger:adapting to chronic ER stress[J].Trends Biochem Sci,2007, 32(10):469-476.
[10]Chen X,Iliopoulos D,Zhang Q,et al.XBP1 promotes triple-negative breast cancer by controlling the HIF1α pathway[J].Nature,2014, 508(7494):103-107.
[11]Hart LS,Cunningham JT,Datta T,et al.ER stress-mediated autophagy promotes Myc-dependent transformation and tumor growth[J]. J Clin Invest,2012,122(12):4621-4634.
[12]Li H,Chen X,Gao Y,et al.XBP1 induces snail expression to promote epithelial-to-mesenchymal transition and invasion of breast cancer cells[J].Cell Signal,2015,27(1):82-89.
[13]Fujimoto T,Yoshimatsu K,Watanabe K,et al.Overexpression of human X-box binding protein 1(XBP-1)in colorectal adenomas and adenocarcinomas[J].Anticancer Res,2007,27(1A):127-131.
[14]Liu Y,Zhang X,Liang Y,et al.Targeting X box-binding protein-1 (XBP1)enhances sensitivity of glioma cells to oxidative stress[J]. Neuropathol Appl Neurobiol,2011,37(4):395-405.
[15]Shuda M,Kondoh N,Imazeki N,et al.Activation of the ATF6,XBP1 and grp78 genes in human hepatocellular carcinoma:a possible involvement of the ER stress pathway in hepatocarcinogenesis[J].J Hepatol,2003,38(5):605-614.
[16]Takahashi S,Suzuki S,Inaguma S,et al.Down-regulation of human X-box binding protein 1(hXBP-1)expression correlates with tumor progression in human prostate cancers[J].Prostate,2002,50(3): 154-161.
[17]Romero-Ramirez L,Cao H,Nelson D,et al.XBP1 is essential for survival under hypoxic conditions and is required for tumor growth[J]. Cancer Res,2004,64(17):5943-5947.
[18]Koumenis C.ER stress,hypoxia tolerance and tumor progression[J]. Curr Mol Med,2006,6(1):55-69.
[19]Liu YH,Yang G,Zhang X,et al.Role of XBP1 in the regulation of sensitivity of glioma to oxidative stress[J].Chin J Neuro Oncol,2010,25 (3):526-535.
[20]Marín-Hernández A,Gallardo-Pérez JC,Rodríguez-Enríquez S,et al. Modeling cancer glycolysis[J].Biochim Biophys Acta,2011,1807(6): 755-767.
[21]Minchenko OH,Tsuchihara K,Minchenko DO,et al.Mechanisms of regulation of PFKFB expression in pancreatic and gastric cancer cells[J].WJG,2014,20(38):13705-13717.
[22]Luo W,Hu H,Chang R,et al.Pyruvate kinase M2 is a PHD3-stimulated coactivator for hypoxia-inducible factor 1[J].Cell,2011,145(5): 732-744.
[23]Déry MA,Richard DE.Hypoxia-inducible factor 1:regulation by hypoxic and non-hypoxic activators[J].Int J Biochem Cell Biol,2005, 37(3):535-540.
[24]Wolf A,Agnihotri S,Micallef J,et al.Hexokinase 2 is a key mediator of aerobic glycolysis and promotes tumor growth in human glioblastoma multiforme[J].J Exp Med,2011,208(2):313-326.
(2016-05-19收稿)
(2016-08-04修回)
柴雙專業(yè)方向?yàn)槟z質(zhì)瘤的基礎(chǔ)與臨床研究。
E-mail:cs90@qq.com
Effects of XBP1 on glioma cell viability and glycolysis under hypoxia
Shuang CHAI,Qilong BIAN,Tao YU,Zhongrui OUYANG,Haiqi ZHAO,Jiaqi LIU,Xu HOU,Shiguang ZHAO,Yaohua LIU
Objective:To determine the effect of hypoxic stress on glioma cell XBP1 expression,the relationship between XBP1 expression and sugar metabolism,the influence of XBP1 repression on the survival rate of glioma cells under normoxia and hypoxia,and the influence of XBP1 on glioma cell glycolysis.Methods:We tested XBP1 activation in human glioma cell lines cultured under normoxia and hypoxia.XBP1 expression was repressed with siRNA technology.Cells were treated with oxidative phosphorylation inhibitor.We then detected the variation in cell apoptosis,sugar metabolism mode,and cell apoptosis and glycolysis products under normoxia and hypoxia.Results:XBP1 activation increased under hypoxia.Silencing XBP1 expression reduced glioma cell survival level,ATP and lactic acid production,and glucose consumption under hypoxia.After inhibiting cell oxidative phosphorylation,XBP1 repression significantly reduced the survival level of glioma cells.Conclusion:Hypoxia can activate XBP1 in glioma cells.Under hypoxia,XBP1 silencing depresses cell activity and glycolysis.Glycolysis of glioma cells under hypoxia depends on XBP1 activation.
XBP1,glioma,tumor metabolism,glycolysis,hypoxic stress
10.3969/j.issn.1000-8179.2016.20.588
哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科(哈爾濱市150001)
*本文課題受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):81372701)資助
劉耀華liu_yaohua@163.com