Higher rate of glycolysis has been long observed in cancer cells and returned to the battlefield of fighting against cancer recently. Accumulating evidence shows that inhibition of lactate dehydrogenase A (LDH-A), one of key enzymes in glycolysis, induces apoptosis though oxidative stress in cancer cells. However, we found that in A549 cells with Kras mutation,LDH-A inhibition induced autophagy instead of apoptosis, as well as G0/G1 arrest, accompanying with the drug resistance, but the involving mechanism remains unclear. It is well known that Kras and PI3K/Akt signaling pathways play important roles in both glycolysis and autophagy, based on the data above, we proposed a hypothesis that Kras and PI3K/Akt signaling pathways also played a role in the autophagy and resistance induced by LDH-A inhibition in non-small cell carcinoma cells. In the present study, oxamate sodium, and shRNA are used to inhibit LDH-A expression in NSCLC cells, then MTT assay, gene mutation analysis, flow cytometry, MDC/PI double staining, transmission electron microscopy, mRFP-GFP-LC3 immunofluorescence and nude mouse model are employed to study the effect of LHD-A inhibition on NSCLC cells both in vitro and in vivo, the molecular mechanisms and regulating pathways are explored by using western blot, RT-PCR, immunohistochemical staining and co-immunoprecipitation. Our study will deepen the understanding of the connection and crosstalk among glycolysis, autophagy and apoptosis, and provide novel targets for anti-cancer treatment.
能量代谢是目前肿瘤领域的研究热点。研究显示,靶向乳酸脱氢酶-A(LDH-A)可通过活性氧爆发促使细胞凋亡,是肿瘤治疗的有效手段。本课题组前期发现,在非小细胞肺癌中,不同细胞系对乳酸脱氢酶抑制剂的敏感性明显不同,且对部分细胞,靶向抑制LDH-A并没有引起细胞凋亡,而是明显诱导耐药发生。进一步研究提示,该耐药性与自噬活动密切相关。然而,其具体分子机制尚不清楚。鉴于Kras在糖酵解及自噬中的重要作用,本课题拟以Kras及下游PI3K/Akt信号通路为中心,通过体外细胞实验及移植瘤模型,采用RNA干扰、基因过表达、Western blotting、RT-PCR、免疫荧光等技术研究靶向LDH-A耐药的分子机制,探讨靶向LDH-A治疗NSCLC的可行性,并寻找预测LDH-A抑制剂疗效的分子标志物。本课题将有助于更好地理解肿瘤细胞能量代谢的调控机制,为联合靶向治疗提供科学依据。
乳酸脱氢酶A作为糖酵解的关键限速酶,及肿瘤瓦博格效应的驱动因素,在多种肿瘤中高表达,并且是不良预后的标志之一。大量文献表明,靶向LDHA可产生良好的抗肿瘤效应,并与其他肿瘤治疗产生协同作用。我们前期工作表明不同肺癌细胞对LDHA抑制剂敏感性不同。进一步通过基因测序及生物信息学分析,我们发现LDHA耐药的机制较为复杂,当肿瘤细胞糖代谢受到抑制后,细胞内脂肪酸及其他代谢通路可激活代偿,同时可启动G0/G1周期阻滞及诱导自噬发生,PI3K-Akt通路活性升高及KRAS突变与LDHA敏感性具有一定相关性,联合其它代谢抑制剂可能是靶向糖酵解治疗肿瘤的较好策略。此外,研究发现,靶向LDHA可显著增加NSCLC放射敏感性,其机制可能与ROS爆发造成放疗后DNA损伤加重,以及ATP耗竭影响DNA修复有关。目前LDHA抑制剂仍不能转化为临床应用,主要与其特异性不强及毒性有关。通过跨学科合作,我们发现纳米化碳点甘露糖在细胞内具有良好的吸收性及分布,且作用更强,更具有靶向性。本研究有助于寻找糖酵解抑制剂的疗效预测分子标志物,更好地理解肿瘤细胞能量代谢的调控机制,并为联合治疗及靶向LDHA放疗增敏提供科学依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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