細胞技術專題：PI3K/Akt/mTOR信號通路

目的：通過特異性阻斷PI3K和mTOR，觀察HepG2和Hep3B細胞株PI3K/Akt/mTOR信號通路活性及生物學行為的改變，探討相關的分子機制。

 

方法：在培養(yǎng)的HepG2、Hep3B人肝癌細胞株和人正常肝細胞株QSG-7701上，以免疫印跡方法（Western blot）檢測各細胞株中PI3K（p110α亞單位）、PTEN、pAkt（S473，T308）和p-mTOR（S2448）的表達情況；分別用 PI3K抑制劑LY294002（50μmol/ml）和mTOR抑制劑Rapamycin（RAPA，50 nmol/ml）孵育HepG2和Hep3B細胞，以MTT比色法檢測細胞的增殖能力，以流式細胞術（Flow cytometry）檢測細胞周期和凋亡情況，以Western blot法檢測細胞中pAkt（S473，T308）和p-mTOR（S2448）的表達改變。

 

結果：PTEN在HepG2和Hep3B細胞中基本無表達，在QSG-7701細胞株中高表達，pAkt和p-mTOR在HepG2和Hep3B細胞中的 表達較QSG-7701細胞均顯著升高；LY294002和RAPA均呈劑量-時間依賴的抑制HepG2和Hep3B細胞生長。飽和效應濃度的 LY294002和RAPA作用24小時后，HepG2和Hep3B細胞均呈現(xiàn)明顯的G0/G1期阻滯，處于S期的細胞比例較對照組顯著減少 （P<0.01）；兩給藥組中HepG2細胞和Hep3B細胞的凋亡率與對照組比較均顯著增加（P<0.01）；兩給藥組HepG2細胞的凋 亡率顯著高于Hep3B細胞（P<0.01或P<0.05），并且HepG2細胞的凋亡率在RAPA給藥組顯著高于LY294002給藥組 （P<0.01），但Hep3B細胞的凋亡率在兩組間無顯著差異。飽和效應濃度的LY294002作用48小時后，HepG2和Hep3B細胞中 pAkt（T308，S473）和p-mTOR（S2448）的表達水平較對照組均顯著降低（P<0.01），飽和效應濃度的RAPA作用48小時 后，HepG2和Hep3B細胞中P-mTOR（S2448）的表達水平較對照組均顯著降低（P<0.01），而pAkt（T308，S473）的 表達水平較對照組均顯著升高（分別P<0.01）。

 

結論：（1）HepG2和Hep3B細胞存在PI3K/Akt/mTOR信號通路的組成性激活；（2）LY294002和RAPA能有效阻斷HepG2和 Hep3B細胞PI3K/Akt/mTOR信號通路，抑制HCC細胞的生長增殖，誘導細胞周期阻滯，促進細胞凋亡，且阻斷效應與HCC細胞P53的表達有 關；（3）一定濃度范圍內，HepG2細胞對PI3K/Akt/mTOR信號通路阻斷劑的敏感性高于Hep3B細胞，RAPA對PI3K/Akt /mTOR信號通路的部分阻斷效應優(yōu)于LY294002。

 

目的：觀察阿霉素（Doxorubicin，DOX）單用或與RAPA聯(lián)合用藥對HepG2和Hep3B細胞生物學行為及PI3K/Akt/mTOR信號通路活性的影響，探討mTOR抑制劑增強HCC化療藥物療效的相關作用機制。

 

方法：分別取對數(shù)生長期的HepG2和Hep3B細胞，以不同濃度的DOX單用或與RAPA（20 nmol/ml）聯(lián)合應用培養(yǎng)48h或24h，以MTT法測定藥物對HepG2和Hep3B細胞的增殖抑制作用，以流式細胞技術檢測二者的凋亡情況，以 Western blot法檢測者P-p70S6K（T389）、P-4E-BP1（S65）和pS6（S235/236）的表達改變。

 

結果：0.156～2.5 mg/L濃度范圍內，DOX能抑制HepG2和Hep3B細胞的增殖，且呈濃度依賴性；DOX在0.625～10mg/L濃度范圍內，Hep3B細胞的相 對存活率顯著大于HepG2細胞（P<0.01）；與DOX單用比較，DOX（0.156～2.5mg/L）與RAPA聯(lián)用顯著降低了HepG2和 Hep3B細胞的存活率（P<0.01或P<0.05），DOX（0.156～10mg/L）與RAPA聯(lián)用，Hep3B細胞存活率顯著大于 HepG2細胞（P<0.01）。DOX（0.156～10mg/L）單用或與RAPA聯(lián)用24h均可誘導HepG2和Hep3B細胞凋亡發(fā)生，且 隨DOX濃度增加，凋亡牢升高；與DOX單用比較，DOX（1.25～10mg/L）與RAPA聯(lián)用，HepG2細胞捌亡率較顯著升高 （P<0.01或P<0.05），DOX（2.5～10 mg/L）與RAPA聯(lián)用，Hep3B細胞凋亡率顯著升高（分別P<0.05）；DOX（5.0～10mg/L）單用，HepG2細胞凋亡率顯著大 于Hep3B細胞（分別P<0.05），DOX（2.5～10 mg/L）與RAPA聯(lián)用，HepG2細胞凋亡率顯著大于Hep3B細胞（分別P<0.01）。RAPA（20nmol/L）、DOX（2.5mg /L）以及二者聯(lián)用均可導致HepG2或Hep3B細胞P-p70S6K（T389）、P-4E-BP1（S65）和pS6（S235/236）表達減 少，且以DOX與RAPA聯(lián)用效應最為明顯。

 

結論：（1）DOX可抑制HepG2和Hep3B細胞生長增殖，促進細胞凋亡，下調PI3K/Akt/mTOR信號通路的活化程度；（2）DOX與 RAPA聯(lián)合用藥能顯著抑制HepG2和Hep3B細胞的增殖，促進細胞凋亡，下調PI3K/Akt/mTOR信號通路的活化程度，并在一定濃度范圍內表 現(xiàn)出協(xié)同效應；（3）在一定濃度范圍內，HepG2細胞對DOX單用或與RAPA聯(lián)合用藥的敏感性顯著高于Hep3B細胞，可能與HCC細胞p53的表達 差異有關。

 

目的：分析人HCC組織中PI3K/Akt/mTOR信號通路的活化水平與p53的表達及HCC臨床病理參數(shù)之間的關系，評估PI3K/Akt/mTOR信號通路在HCC診斷和預后評價中的作用。

 

方法：76例HCC組織樣本經(jīng)臨床病理分期分級后，以免疫組織化學方法檢測HCC組織和癌旁組織中p53、pAkt、PTEN、p-mTOR和pS6的表達情況，分析上述指標在不同HCC病理特征條件下的陽性表達率，并與正常肝組織比較。

 

結果：p53、pAkt、PTEN、p-mTOR和pS6在人HCC組織有不同程度的表達，HCC組織p53（60.5％，46/76）、 pAkt（92.1％，70/76）、p-mTOR（84.2％，64/76）和pS6（88.2％，67/76）的陽性表達比例較癌旁肝組織（分別為 10.5％，8/76、63.2％，48/76、46.1％，35/76、52.6％，40/76）和正常肝組織（分別為0％、55.0％，11/20、 50.0％，10/20、45.0％，9/20）顯著升高（P<0.01），而PTEN（65.8％，50/76）的陽性表達比例較癌旁肝組織 （89.5％，68/76）和正常肝組織（85.0％，17/20）顯著減少（P<0.05）；p53陽性表達HCC組織pAkt、p-mTOR和 pS6的陽性表達率較p53陰性表達組織顯著升高（P<0.01），而PTEN的陽性表達率較p53陰性表達組織顯著降低（P＜0.01）。低分 化、存在血管侵襲、TNM分期高的HCC組織p53、pAkt、p-mTOR和pS6的陽性表達率較相對應的分化較好、無血管侵襲、TNM分期低的HCC 組織顯著升高（分別P<0.01或P<0.05）；而PTEN的陽性表達率顯著降低（分別P<0.01或P<0.05）。

 

結論：（1）人HCC組織存在PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活；（2）人HCC組織PI3K/Akt/mTOR信號通路的活化程度與p53的表 達可能有相關性；（3）人HCC組織PI3K/Akt/mTOR信號通路的活化程度與HCC的臨床病理特征有關，活化程度越高的HCC其分化程度越低、血管侵襲多發(fā)、TNM分期高。