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芳香烃受体(AhR)对胶质母细胞瘤迁移的影响及机制探究

文献类型:学位论文

作者刘奕耘
答辩日期2021-12
文献子类博士
授予单位中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师赵 斌
关键词芳香烃受体,白介素 24,吴茱萸次碱,胶质母细胞瘤,细胞迁移 aryl Hydrocarbon Receptor, Interleukin24, Rutaecarpine, Glioblastoma, Migration
学位名称理学博士
学位专业环境科学
其他题名Research on the effect and molecular mechanisms of aryl hydrocarbon receptor (AhR) on migration of glioblastoma
英文摘要

      芳香烃受体(Aryl hydrocarbon receptor, AhR)是一种配体激活的转录因子, 在各类生物的组织器官中广泛分布,是介导多种环境污染物或内源性芳香烃类化 合物毒理或生理效应的重要分子。除了公认的介导致癌物 2,3,7,8-四氯二苯并对 二恶英(TCDD)的毒性作用以外,AhR 也参与调控细胞增殖、迁移、凋亡等过 程,因此 AhR 与肿瘤的关系引起了越来越多的关注。在肿瘤疾病中,AhR 的功 能具有多样性特征,这与 AhR 的配体特异性和组织差异性有关。针对 AhR 的这 一特性,有必要对其在特定类型肿瘤中所发挥的作用进行深入探讨。胶质母细胞 瘤是一种常见的致死性脑肿瘤,具有耐药性和侵袭性生长的特点,肿瘤细胞的迁 移被认为是导致高死亡率和不良预后的重要原因。近年来发现,AhR 参与调控多 种肿瘤细胞的迁移功能,并在胶质母细胞瘤中高度表达,因此有必要这一特定肿 瘤细胞中探究 AhR 对胶质母细胞瘤迁移调控的分子机制,了解 AhR 的基因表达 及下游信号通路传导在肿瘤疾病中的功能,明确多种 AhR 配体对胶质母细胞瘤 迁移功能的影响与分子作用机制的共性与差异性,将为全面掌握 AhR 与肿瘤细 胞迁移相关的生物功能与组织特异性提供新的理论证据和实验思路。

       在 AhR 的肿瘤生物学功能方面,研究对比了具有不同迁移能力的人源胶质 母细胞瘤细胞(高迁移能力细胞:U87;低迁移能力细胞:A172)中 AhR 表达量 的差异,进而通过 AhR 基因过表达和沉默的实验手段,探究了肿瘤细胞内组成 性 AhR 表达与细胞迁移能力的关系。此外,应用 U87 细胞研究了内外源 AhR 配 体,6-甲酰基吲哚并[3,2-B]咔唑(FICZ)、TCDD 和吴茱萸次碱等新型植源性 AhR 配体激活 AhR 信号通路后,胶质母细胞瘤细胞迁移能力的变化情况,并探索了 与迁移相关的关键效应基因及信号通路调控机制。通过划痕实验和 Transwell 评 价细胞的迁移能力,通过实时荧光定量检测(qPCR)、AhR 基因沉默、分子对接 等分子毒理学手段开展 AhR 相关分子作用机制研究。同时应用高通量转录组测 序和动物实验对新型 AhR 配体进行了细胞效应的分子基础及肿瘤疾病结局的探 索。本研究的结果如下:

      (1)发现 AhR 表达与激活状态对胶质母细胞瘤迁移能力的影响存在多样性。 体外培养的人源胶质母细胞瘤中组成性 AhR 表达量越高,细胞的迁移速度越快, AhR 表达水平的维持对胶质母细胞瘤的迁移能力具有促进作用。然而当 TCDD 或 FICZ 等配体激活 AhR 信号通路后,AhR 又介导了配体对胶质母细胞瘤迁移 的抑制作用。

      (2)阐明 AhR-IL24 轴是 AhR 信号通路激活后抑制 U87 细胞迁移到重要分 子机制。研究发现当 AhR 信号通路被 TCDD 等 AhR 配体激活后,可以诱导肿瘤 抑制因子白介素 24(Interleukin24, IL24)的表达来抑制 U87 细胞的迁移。同时 通过染色质免疫共沉淀(ChIP)等实验证实了 IL24 是 AhR 信号通路的下游响应 基因。此外,在乳腺癌细胞系和肺癌细胞系中也存在类似的 AhR-IL24 迁移抑制 机制。

      (3)发现新型 AhR 配体吴茱萸次碱具有抑制胶质母细胞瘤的作用。根据 AhR 信号通路的激活抑制胶质母细胞瘤迁移的特性,从 10 种具备 AhR 配体活 性的天然化合物中筛选获得吴茱萸次碱,对 AhR 的激活效应最强,并且对 U87 细胞迁移的抑制作用也最为显著。分子对接结果显示吴茱萸次碱与 AhR 蛋白具 有良好的结合活性,实验也证实吴茱萸次碱可以 AhR 依赖的方式抑制 U87 细胞 的迁移,AhR-IL24 轴是其中的主要机制之一。转录组数据的 GO 和 KEGG 分析 显示,除细胞迁移外,吴茱萸次碱处理后,U87 细胞中大量与细胞增殖相关的基 因发生了改变,与高浓度的吴茱萸次碱可以降低细胞活力,阻滞细胞周期并诱导 凋亡的实验结果一致。动物实验也表明,吴茱萸次碱灌胃给药后可以降低小鼠异 位接种的肿瘤的生长。

       本研究表明,AhR 在调节胶质母细胞瘤的迁移中发挥重要作用,并且 AhR IL24 轴的激活介导了多种 AhR 配体对肿瘤细胞迁移的抑制。吴茱萸次碱是一种 天然的 AhR 激动剂,可通过 AhR 信号通路调节胶质母细胞瘤的迁移。其分子机 制可能是通过诱导肿瘤抑制因子 IL24 和改变其他迁移相关基因的表达,共同抑 制细胞迁移。此外,高剂量吴茱萸次碱对肿瘤增殖的潜在抑制作用也可能是其抗 胶质母细胞瘤的活性的机制之一。

页码174
源URL[https://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/47033]  
专题生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
刘奕耘. 芳香烃受体(AhR)对胶质母细胞瘤迁移的影响及机制探究[D]. 北京. 中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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