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目的:肝癌在我国属于高发的且危害极大的实体恶性肿瘤之一,其发病过程及其复杂。然而,目前对于肝癌的治疗却不能达到令人满意的效果,无论采用何种治疗方式,其预后往往较差,对于提高总体生存率的作用很有限。目前,人们将焦点集中于肝癌其发病机制的研究。近年来,研究发现,长链非编码RNA(long non-codingRNA,lncRNA)在包括肝癌在内的多种肿瘤的发生发展机制中起到了重要的作用。在肝癌中,HOX转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA,lncRNA-HOTAIR)是一个促癌基因。目前的研究表明,LncRNA-HOTAIR与肝癌细胞的增殖、侵袭转移、不良预后息息相关。此外,在肝癌等实体肿瘤的发生发展过程中,常常伴随有细胞能量代谢方式的改变,不同于正常细胞依赖于氧化磷酸化为其提供必要的能量需求,肝癌细胞并不依靠这种供能效率更高的方式产生能量而是主要依赖于糖酵解。即使在氧气充足的情况下,肝癌等实体肿瘤依然不通过氧化磷酸化为其功能,而是通过有氧糖酵解为其提供必要的能量来源,这种有氧糖酵解的现象称之为沃伯格效应(Warburg effect)。Warburg效应的意义不仅在于其能为肿瘤细胞生长提供必要的能量,还在于通过这种方式,可以为肿瘤细胞提供生长所必需的物质基础,最终影响肿瘤细胞的增殖、侵袭转移、血管生成、耐药性等多个方面。那么lncRNA-HOTAIR既然能够促进肝癌细胞的增殖、侵袭转移,是否也可以通过促进其能量代谢方式的改变,从而影响肝癌的发生发展呢?如果能够产生影响,那又是通过什么机制而实现的呢?本课题拟通过western blot,PCR,RIP等实验技术探索lncRNA-HOTAIR是否能够调节肝癌细胞能量代谢,以及其具体机制,从而为肝癌的临床诊治提供新的方向、思路与理论基础。 方法:⑴选取84例肝癌患者肝癌组织及癌旁组织,应用real-time PCR检测肝癌组织lncRNA-HOTAIR的表达及其表达与临床病病理参数的关系;⑵应用real-time PCR检测肝癌细胞系HepG2,SMMC-7721,Hep3B,Huh7,Bel-7402中lncRNA-HOTAIR的表达情况;⑶应用脂质体转染技术,构建高/低表达lncRNA-HOTAIR的肝癌细胞系,并应用CCK8试剂盒检测高/低lncRNA-HOTAIR肝癌细胞系增殖能力的变化;⑷应用葡萄糖检测试剂盒、乳酸检测试剂盒检测高/低lncRNA-HOTAIR肝癌细胞系中糖酵解的情况;⑸应用real time-PCR,western blot检测高表达lncRNA-HOTAIR肝癌细胞系中糖酵解关键酶及关键分子的表达情况;高/低表达lncRNAOHOTAIR肝癌细胞系中应用western blot检测GLUT1表达情况;应用脂质体共转染pcDNA3.1-HOTAIR与si-GLUT1,检测GLUT1表达、肝癌细胞糖酵解情况;⑹高/低表达lncRNA-HOTAIR肝癌细胞系中western blot检测p-mTOR表达情况;高表达lncRNA-HOTAIR肝癌细胞系中应用雷帕霉素阻断mTOR信号的活性,应用western blot检测GLUT1的表达,应用葡萄糖试剂盒及乳酸试剂盒检测糖酵解情况;应用RNA结合蛋白免疫沉淀实验(RNA Binding ProteinImmunoprecipitation,RIP)验证lncRNA-HOTAIR与GLUT1的结合。 结果:①通过提取84例HCC患者肿瘤组织及癌旁组织的总RNA,应用real-time PCR检测lncRNA-HOTAIR在其中的表达情况,结果表明在总体上,lncRNA-HOTAIR在肝癌组织中表达明显高于癌旁组织;此外,我们分析了lncRNA-HOTAIR的表达与临床病理参数之间的关系,结果表明,lncRNA-HOTAIR与肝癌的肿瘤大小相关。②检测了几种不同的肝癌细胞系肝癌细胞系中,lncRNA-HOTAIR的表达情况,结果显示,与对照组相比而言,在这几种肝癌细胞系中,lncRNA-HOTAIR的表达量均较为明显的增高,在HepG2肝癌细胞系中,lncRNA-HOTAIR相对表达量最高,而在Hep3B肝癌细胞系中,lncRNA-HOTAIR相对表达量最低。③为了评测lncRNA-HOTAIR对HCC细胞的增殖能力的影响,我们进行CCK8增殖实验以检测lncRNA-HOTAIR对HCC细胞增殖能力的影响,结果显示,在过表达lncRNA-HOTAIR的Hep3B肝癌细胞系中,细胞的增殖能力明显提高;而与之相反的是,在降低了lncRNA-HOTAIR的HepG2肝癌细胞系中,细胞的增殖能力明显降低。这说明,lncRNA-HOTAIR能够提高HCC细胞的增殖能力。④分别检测过表达lncRNA-HOTAIR的Hep3B肝癌细胞系以及降低了lncRNA-HOTAIR表达的HepG2肝癌细胞系中葡萄糖消耗与乳酸生成的情况,结果显示过表达lncRNA-HOTAIR的Hep3B肝癌细胞系组,与对照组相比,血清中葡萄糖的消耗与乳酸的生成明显的增加;而与此相反的是,降低lncRNA-HOTAIR表达的HepG2肝癌细胞系组,与对照组相比,血清中葡萄糖的消耗与乳酸的生成明显的减少,这说明lncRNA-HOTAIR能够促进HCC细胞的糖酵解的发生。⑤在过表达lncRNA-HOTAIR的Hep3B肝癌细胞系中检测几种关键酶mRNA的表达情况,结果发现,lncRNA-HOTAIR促进GLUT1的表达最为明显;进一步实验表明lncRNA-HOTAIR可以促进GLUT1的表达;以上结果表明,lncRNA-HOTAIR是通过调节GLUT1的方式从而调节HCC细胞的糖酵解的。⑥为探讨lncRNA-HOTAIR调节GLUT1的机制,我们检测过表达lncRNA-HOTAIR的Hep3B肝癌细胞系及降低lncRNA-HOTAIR表达的HepG2肝癌细胞系中磷酸化mTOR(p-mTOR)蛋白的表达情况,结果显示,降低lncRNA-HOTAIR表达导致p-mTOR蛋白表达降低;而与之相反的是,过表达lncRNA-HOTAIR导致p-mTOR蛋白表达升高。这说明,lncRNA-HOTAIR能够激活mTOR信号。此外,为了验证mTOR对糖酵解及其关键酶GLUT1的调节,我们应用mTOR抑制剂----雷帕霉素抑制mTOR的表达,然后检测GLUT1的表达,结果显示,随着mTOR被抑制,GLUT1的表达也随之降低;此外,随着mTOR被抑制,葡萄糖消耗及乳酸生成也随之减少,这说明在HCC细胞中p-mTOR确实可以促进其糖酵解,另一方面,为了探究lncRNA-HOTAIR是否也可以通过直接与GLUT1相结合从而促进GLUT1的表达,我们进行了RIP实验,结果显示,lncRNA-HOTAIR与GLUT1确实可以相结合,这说明,lncRNA-HOTAIR也可以通过直接靶向GLUT1从而调节HCC细胞的糖酵解。以上结果表明,lncRNA-HOTAIR可以通过调节mTOR的活性及与GLUT1直接结合两种方式促进GLUT1表达,从而促进HCC细胞的糖酵解。 结论:⑴肝癌组织中,lncRNA-HOTAIR呈高表达并与肝癌的肿瘤大小相关;⑵肝癌细胞系中lncRNA-HOTAIR呈高表达;⑶lncRNA-HOTAIR可以促进肝癌细胞增殖;⑷LncRNA-HOTAIR可以促进肝癌细胞的糖酵解;⑸lncRNA-HOTAIR是通过促进糖代谢关键分子GLUT1的表达从而促进肝癌细胞糖酵解;⑹lncRNA-HOTAIR通过调节mTOR活性及与GLUT1直接结合两种方式调节GLUT1表达,进而促进肝癌细胞糖酵解。