高胰岛素微环境调控胰腺癌糖酵解及恶性生物学行为的分子机制研究

In recent years, a number of studies have shown that tumor microenvironment plays a very important role in tumorigenesis of pancreatic cancer.In addition to hypoxia microenvironment,pancreatic cancer has its own high insulin microenvironment. Glycolysis is a vital pathway of tumor energy metabolism.Studies suggest that insulin may be involved in the regulation of glycolysis, but its molecular mechanism remains unclear.GSK-3β,key kinase in regulation of glycogen metabolism,exerts a very important role in carcinogenesis.Our preliminary data showed that insulin not only directly regulate activity of GSK-3β，it could also affect the expression of key molecules related to glycolysis, but the molecular mechanism is not yet clear. Thus, we speculate that insulin may regulate glycolysis and malignant behavior of pancreatic cancer through GSK-3β. In this project,immunohistochemistry staining, fluorescence in situ hybridization and animal models were ultilized to investigate the possible molecular mechanisms of insulin in regulation of glycolysis and malignant behavior of pancreatic cancer at tissue, cell and in-vivo levels. And whether GSK-3β exerts certain role in above-mentioned regulation. Through the implement of this project, we try to elaborate the molecular mechanism of insulin in the regulation of pancreatic glycolysis and malignant biological behavior,in order to provide more exhaustive theoretical basis to elucidate the tumorigenesis of pancreatic cancer.

近年来多项研究显示肿瘤微环境在胰腺癌发生发展过程中发挥十分重要的作用。胰腺癌存在缺氧微环境及特殊的高胰岛素微环境。糖酵解是肿瘤细胞十分重要的能量代谢方式，研究提示胰岛素可能参与糖酵解的调控，但是目前机制尚不清楚。GSK-3β是调节糖原代谢的关键分子。通过前期的预研究发现胰岛素不仅可以直接调控GSK-3β的活性，还可以调控糖酵解关键分子的表达，但是分子机制尚不清楚。我们推测胰岛素可能通过GSK-3β调控胰腺癌酵解及恶性生物学行为。为此，本项目从组织、细胞及整体三个水平，采用免疫组化、荧光原位杂交及动物模型等方法，研究胰岛素调控胰腺癌糖酵解及恶性生物学行为的可能分子机制，以及胰岛素对糖酵解的调控是否通过GSK-3β发挥所用。通过完成本项目，研究胰岛素调控胰腺癌糖酵解及恶性生物学行为的分子机制，为阐明胰腺癌的发病机制提供更详尽的理论基础。

近年来多项研究显示糖代谢尤其是糖酵解在肿瘤发生发展过程中发挥十分重要的作用。除了肿瘤共有 Warburg 效应外，胰腺癌存在特殊的高胰岛素微环境。GSK-3β在肿瘤发生发展中起到十分重要的作用，并且是调节糖原代谢的关键分子。预研究发现胰岛素不仅可以直接调控 GSK-3β的活性，可以调控糖酵解关键分子的表达，但是分子机制尚不清楚。我们推测胰岛素可能通过 GSK-3β调控胰腺癌酵解及恶性生物学行为。为此，本项目从组织、细胞及整体三个水平研究胰岛素调控胰腺癌糖酵解及恶性生物学行为的可能分子机制。本课题组通过对胰腺癌临床标本进行了免疫组化检测，发现到GSK-3β及糖酵解相关分子在肿瘤组织中表达显著高于癌旁组织，且GSK-3β与糖酵解相关分子的表达明显相关，与GLUT-1的相关性较强，与PFK-1相关性较弱，而与GLUT-4呈负相关。GSK-3β与胰腺癌中糖酵解具有密切关系。分析临床病理资料发现GSK-3β表达与胰腺癌临床分期，TNM分期、肿瘤分化程度及淋巴结转移之间呈正相关，与患者年龄、性别及肿瘤大小之间无明显相关。在细胞学实验中发现使用胰岛素干预胰腺癌细胞后，GSK-3β及miR-744的表达与胰岛素浓度间存在剂量依赖性，而糖酵解相关分子的表达与胰岛素剂量间无相关性。由此我们推测GSK-3β与miR-744间可能存在密切相关性。采用多株胰腺癌细胞系检测miR-744的表达，并与正常胰腺导管内皮细胞相比较，我们发现miR-744在胰腺癌细胞系中的表达显著高于正常胰腺导管内皮细胞，推测miR-744可能在胰腺癌恶性生物学行为中发挥重要的作用。miR-744在胰腺癌中的表达明显高于癌旁组织，差别具有统计学意义，且miR-744还与胰腺癌分期呈正相关性。使用逆转录病毒载体及慢病毒载体分别转染胰腺癌细胞，并进行克隆形成实验，发现转染miR-744的胰腺癌细胞形成的细胞球数量级体积显著高于对照组细胞。且转染miR-744的胰腺癌细胞，CD133表达显著升高且sp细胞比例也高于对照组细胞，而使用了miR-744抑制剂的胰腺癌细胞实验结果相反。miR-744与胰腺癌干细胞样特性存在密切相关，miR-744可能促进胰腺癌恶性转化中的关键分子，而miR-744对胰腺癌糖酵解呈负性调控作用。动物实验中发现miR-744与胰腺癌细胞的成瘤能力密切相关，抑制miR-744可以显著抑制胰腺癌的体外。