背景:胰腺癌是一种恶性程度极高的消化道实体肿瘤,早期诊断困难,进展迅速,5年生存率小于10%,阐明胰腺癌发生发展的分子机制对于改善患者的预后至关重要。谷胱甘肽S-转移酶（Glutathione S-transferases,GST）家族是一类Ⅱ期代谢酶,参与异生素化合物和致癌物质的解毒作用。其中,谷胱甘肽转移酶mu-3（GSTM3）在多种恶性肿瘤的发生发展中发挥着重要作用,然而在胰腺癌中尚未见报道。本研究旨在探讨GSTM3表达水平和胰腺癌患者预后之间的关系,以及GSTM3对胰腺癌恶性表型和能量代谢的调控,阐明GSTM3在胰腺癌中的潜在作用及其下游分子机制。方法:前期应用高通量蛋白芯片Huprot筛选胰腺癌的疾病相关标志物,选择研究的目标分子。应用胰腺癌组织微阵列进行免疫组化染色,分析GSTM3表达水平与临床病理指标及预后的关系。在胰腺癌细胞系中上调或下调GSTM3,应用CCK-8、平板克隆、Transwell及流式细胞术等实验方法研究GSTM3对胰腺癌细胞增殖、侵袭迁移、细胞周期及细胞凋亡等表型的影响。构建裸鼠皮下移植瘤模型,在体内水平验证GSTM3对胰腺癌恶性生物学行为的影响。使用显微镜观察ROS。利用Seahorse代谢检测平台探究GSTM3对胰腺癌细胞能量代谢的调控,包括糖酵解能力和线粒体呼吸水平,并利用LC-MS/MS进行靶向能量代谢物质检测。最后,利用转录组测序技术从转录水平揭示GSTM3调节胰腺癌恶性表型和能量代谢的分子机制,寻找差异基因及下游靶点。结果:应用Huprot筛选出了在胰腺癌中阳性率显著低于对照组的GSTM3。首先,在97例人胰腺癌组织中进行GSTM3免疫组化染色,发现GSTM3在胰腺癌组织中的表达水平低于癌旁组织。生存分析表明高表达GSTM3患者的预后显著优于低表达患者,多因素回归分析证明GSTM3是影响胰腺癌患者预后的独立危险因素。构建四株（CFPAC-1、BxPC-3、MIAPaCa-2、PANC-1）双向调节 GSTM3 的胰腺癌细胞系,Western blot和PCR验证转染效率良好。细胞功能实验结果证明过表达GSTM3可以抑制胰腺癌细胞的增殖能力,敲低GSTM3可以促进胰腺癌细胞的增殖。近一步完善细胞周期检测,发现GSTM3影响G1/S期的转化。利用Western blot检测细胞周期相关蛋白的变化趋势与此结果相符。基于胰腺癌增殖的细胞实验结果,构建裸鼠皮下移植瘤模型,进一步在体内验证前期结论。除CFPAC-1细胞系外,其余三株细胞系中的结果均与体外实验相符。使用激光共聚焦显微镜直接观察细胞内被DCFH-DA探针标记的ROS 水平,结果证实GSTM3可以显著影响ROS水平,敲低GSTM3后ROS水平明显上升。利用Seahorse平台进行能量代谢检测,结果证明上调GSTM3可以抑制胰腺癌细胞的糖酵解水平。在线粒体功能方面,敲低GSTM3的胰腺癌细胞具有更高水平的呼吸能力,反之过表达GSTM3抑制线粒体呼吸水平。进一步利用LC-MS/MS对靶向能量代谢物质进行定性定量检测,通过对代谢物的鉴定和样本质控分析,寻找差异代谢物质,实验结果包含碳水化合物类和氨基酸类代谢物。在敲低GSTM3的PANC-1细胞系中,葡萄糖、L-瓜氨酸和L-鸟氨酸水平与对照组相比显著升高,差值具有统计学意义。最后,利用转录组测序技术挖掘GSTM3调控胰腺癌恶性生物学行为的分子机制,寻找差异基因,对差异基因进行富集分析,可以富集到众多代谢相关通路上,例如中心碳代谢、糖酵解/糖异生和谷胱甘肽代谢等。结论:GSTM3在胰腺癌组织中的表达水平显著低于癌旁组织,是判断预后的独立指标。GSTM3在体内和体外水平抑制胰腺癌细胞的增殖,进而影响肿瘤进展。GSTM3可以调节胰腺癌细胞的能量代谢,包括糖酵解能力和线粒体呼吸水平,以满足肿瘤细胞恶性增殖的能量需求。靶向GSTM3下游的众多代谢通路可以为胰腺癌的治疗提供新方向。