基于MAPK信号通路的雷氏大疣蛛毒素MaTx1调控U87神经胶质瘤细胞凋亡机制研究

神经胶质瘤是严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一，迄今尚无有效的治疗药物，从而成为生物学和医药学领域研究的难点和热点之一。MaTx1为雷氏大疣蛛粗毒分离纯化的重要单一组分。本实验室前期工作证实MaTx1诱导了神经胶质瘤U87细胞凋亡，且与P38MAPK磷酸化相关，但是还需要对凋亡的信号通路调控机制进行深入研究。本课题从分子、细胞和整体动物水平探索MaTx1对神经胶质瘤的分子靶向作用机理。采用细胞免疫组化、Western blot、流式细胞术和膜片钳技术等，系统研究 MaTx1调控 U87细胞ERK－MAPK通路、JNK/SAPK－MAPK通路、钙离子通道和PKC通路的受体和关键基因。通过确定MaTx1调控多个信号通路的重要靶点，为其研发成神经胶质瘤分子靶向调节药物提供理论依据。

神经胶质瘤是严重危害人类健康的恶性肿瘤。本研究应用制备型FPLC方法分离出了雷氏大疣蛛粗毒的小分子量的重要单一组分MaTx1，分子量为4.3 kD。MaTx1作用到神经胶质瘤U87细胞的IC50是10μg/mL。Annexin V染色法和激光共聚焦观察到了10μg/mL的MaTx1诱导了神经胶质瘤U87细胞凋亡。通过单细胞凝胶电泳观察到MaTx1使U87细胞的DNA发生损伤，断裂成大小不一的片段，说明MaTx1作用靶点是U87细胞的染色体，使其发生降解。流式细胞术检测到随着作用时间24，48和72小时的延长，细胞凋亡率和活性氧明星增加。U87细胞ROS的释放随着作用时间的延长明显增加，加入ROS抑制剂NAC预处理后，与未加NAC 时进行对比，发现在U87细胞中，NAC显著抑制了MaTx1诱导的ROS的增加，说明MaTx1是通过增加ROS释放影响到U87细胞的活性。MaTx1相同浓度不同随着作用时间的延长显著增加了U87细胞内钙含量，钙震荡增强。ROS和Ca2+ 的升高可能成MaTx1诱导U87 细胞凋亡使凋亡率增高的原因。通过10 μg/mlMaTx1 诱导U87细胞中c-fos,c-jun,bcl-2,bcl-xL,bax的变化，只有c-fos基因在MaTx1处理24小时时被瞬时地激活，而bax基因在同样时刻则被轻微地抑制的情况结合染色的结果，可以得出结论：MaTx1诱导U87细胞凋亡是通过调节线粒体通路实现的。P38表达明显增高。MaTx1作用到蛋白激酶激活了Ca2 +使其磷酸化，和其他蛋白磷酸化激酶活性恢复到正常水平，Ca2 +提供一个初始信号的记忆痕迹。ERK、MEK1 和JNK1/2信号通路被激活。MaTx1可以抑制U87细胞ERK的活性，在同一实验中，细胞应激激活激酶JNK的活性得到增强，而JNK途径中JNK活性的增强可促使凋亡的发生。MaTx1作用到U87细胞后，磷酸化ERK，JNK，P38蛋白活性被抑制，抑制了肿瘤的增殖，促进了神经胶质瘤的凋亡。. 动物体内实验部分首先建立荷瘤裸鼠模型，同位素13C标记的MaTx1，尾静脉注射，对荷瘤小鼠的肝、肾、脾和脑没有任何影响，但是对肿瘤细胞具有杀伤作用，使瘤体积减小，抑瘤率增加。. 本课题分析了MaTx1抑制神经胶质瘤的药理机制为其治疗提供理论基础和小分子抗癌药物的体内体外筛选模式。