双氢青蒿素通过调节Warburg效应增敏食管癌光动力治疗及其机制研究

Photodynamic therapy (PDT) can relieve esophageal cancer obstruction, and improve life quality of patients, but has poor effectiveness. Our previous study, which was supported by grants from National Natural Science Foundation of China, suggested that dihydroartemisinin (DHA) could significantly improve the sensitivity of esophageal cancer cells to PDT via inactivation of NF-κB. Warburg effect is recognised as a hallmark of cancer metabolism, and inhibiting Warburg effect could improve effectiveness of PDT. Our preliminary data suggested that PDT could upregulate PKM2 and increase Warburg effect, DHA could downregulate PKM2 and decrease Warburg effect in esophageal cancer cells. Therefore, we proposed a hypothesis: DHA could downregulate PKM2 to decrease Warburg effect, eventually improve the sensitivity of esophageal cancer cells to PDT. To test this hypothesis, we will investigate the mechanism from the molecular, cellular and animal levels in esophageal cancer cell lines and animal model. We will perform experiments using the methods of immunohistochemical, PCR, lentivirus to investigate the influences of Warburg effect on the mechanism of sensitizing PDT and the role of PKM2 in the process. The project will investigate how DHA improves the sensitivity of esophageal cancer cells to PDT from the perspective of Warburg effect and provide new ideas for the PDT of esophageal cancer.

光动力疗法（PDT）可以解除食管癌梗阻，提高生存质量，但有效性欠佳。我们在国家自然基金资助下研究发现，双氢青蒿素（DHA）可通过抑制NF-κB活性来提高食管癌细胞PDT敏感性。Warburg效应是肿瘤能量代谢的重要特征，最新研究表明Warburg效应与PDT敏感性相关。我们的预实验结果证明PDT可以上调丙酮酸激酶M2（PKM2）并增强食管癌Warburg效应，而DHA可以下调PKM2并减弱Warburg效应。基于此，我们提出假设：DHA通过下调PKM2减弱Warburg效应而增强食管癌细胞对PDT的敏感性，并应用食管癌细胞系与动物模型为平台，采用免疫组化、PCR、慢病毒感染等手段，从分子、细胞及动物水平研究PKM2在DHA、PDT影响食管癌Warburg效应中的作用及DHA增敏PDT的机制。本研究将从能量代谢角度这个新视点来阐述DHA增敏PDT的机制，为改善食管癌的PDT疗效提供新的思路。

背景：虽然光动力治疗（PDT）可以缓解食管癌患者的食道梗阻，延长患者生存期，但是光动力治疗的副作用可以引起亚致死细胞生存通路激活。双氢青蒿素（DHA）作为活性最强的青蒿素衍生物，可以增加光动力对食管癌的作用效果。肿瘤细胞在氧气充足及线粒体功能正常的情况下，葡萄糖摄取率和乳酸产物仍然增加，这一现象称为Warburg效应。丙酮酸激酶M2（PKM2）是糖酵解过程中的限速酶，催化其上游底物磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸，在肿瘤细胞代谢和生长过程中发挥着重要作用。本文旨在探究双氢青蒿素通过PKM2影响糖酵解进而增加食管癌对光动力治疗的敏感性。.方法：通过western blot检测食管癌、癌旁、食管细胞系NE2及食管癌细胞系Eca109、Ec9706中PKM2的差异表达情况。食管癌细胞系给予不同浓度DHA及PDT处理后，检测乳酸产量、葡萄糖摄取以及PKM2及相关蛋白表达情况。建立敲降和过表达PKM2的食管癌细胞系，探讨其在DHA及PDT治疗中的具体分子机制。CCK-8法检测细胞活力，克隆形成检测细胞增殖情况。建立食管癌Eca109皮下移植瘤模型，给予DHA，PDT及联合治疗，评估PDT联合DHA治疗对18-F-FDG摄取的影响。以肝脏为参照，计算肿瘤与褐色脂肪组织的肿瘤/非肿瘤值。通过western blot及免疫组化检测PKM2在裸鼠体内表达情况。.结果：DHA可以下调PKM2的表达，抑制乳酸产量及葡萄糖摄取。通过慢病毒转染的方法构建PKM2过表达的稳转细胞株可以逆转DHA的作用效果。5-ALA-PDT在作用4小时可以下调PKM2的表达，抑制乳酸产量及葡萄糖摄取。然而，PDT作用24小时后，下调作用被减弱。并且，PKM2敲降的细胞株减弱了PDT作用24小时后对糖酵解的上调作用。2-DG是公认且有效的糖酵解抑制剂，选取PDT作用24小时联合2-DG可以显著抑制肿瘤生长，并且DHA联合PDT也可以显著抑制肿瘤生长。.结论：DHA可能通过下调PKM2抑制糖酵解进而增加食管癌对PDT治疗的敏感性。本研究从能量代谢角度这个新视点来阐述DHA增敏PDT的机制，为改善食管癌的PDT疗效提供新的思路。