外源性多胺诱导肿瘤细胞自噬与凋亡的微量热学研究

The level of polyamines in vivo is closely related to autophagy and apoptosis of tumor cell, and the interaction mechanism between autophagy and apoptosis is an important scientific problem to be solved. In this project，the human HeLa cells of cervical cancer will be chosen as the model cell lines. The targeted drugs, such as different types of polyamines, inhibitors of polyamine and autophagy, will be used to regulate the autophagy and apoptosis of HeLa cells. The microcalorimetric method will be used to determine the thermal spectra for the autophagy and apoptosis of HeLa cells with the existence of different drugs. The thermokinetic model will be established, and the corresponding thermodynamic parameters will be calculated to explore variation of autophagy and apoptosis from the energy point of view. Microscopy, spectroscopy and cell biology methods will be used to observe the cell morphology and material change of autophagy and apoptosis. The development process of autophagy and apoptosis will be analyzed with the combination of cell morphology, energy change and material change. Combined with the medium effect of polyamines and the interactions between polyamines and DNA, proteins，the interaction mechanism of autophagy and apoptosis for tumor cells induced by polyamines is explored. The investigations are expected to reveal mechanisms of occurrence and development of cancer，and therefore are of great significance for the treatment of cancer.

体内多胺水平与肿瘤细胞的自噬和凋亡密切相关，两者的交互作用机制是亟待解决的重要科学问题。本项目选择人宫颈癌细胞HeLa作为模型细胞系，以不同种类不同浓度的多胺为处理药物，联合多胺抑制剂和自噬抑制剂；用微量热方法研究肿瘤细胞在不同药物环境中自噬、凋亡的热谱曲线，建立热、动力学模型，解析热、动力学参数，从能量角度探讨细胞自噬、凋亡的变化规律；用显微、光谱和细胞生物学等方法检测细胞自噬、凋亡的形态和物质的变化；从形态、能量和物质变化等角度综合分析自噬、凋亡发生及各阶段的变化规律。结合多胺的介质效应及其与相关DNA、蛋白质等生物大分子的相互作用研究，探讨多胺诱导肿瘤细胞自噬和凋亡的交互作用机制。研究成果有助于进一步揭示肿瘤等疾病的发生、发展机制，对肿瘤等疾病的治疗具有重要意义。

细胞自噬和凋亡作为参与维持机体正常生理平衡和内环境稳定的重要机制，与肿瘤等多种疾病的发生、发展有着密切的联系。体内多胺水平与肿瘤细胞的自噬和凋亡密切相关，两者的交互作用机制是亟待解决的重要科学问题。本项目旨在研究多胺对肿瘤细胞自噬和凋亡的影响，探讨多胺诱导肿瘤细胞自噬和凋亡的交互作用机制，可为进一步阐明肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡的过程提供理论依据。本项目以人宫颈癌细胞HeLa和人慢性髓系白血病细胞K562为研究对象，以不同浓度的亚精胺为处理药物，CCK-8研究不同浓度亚精胺癌细胞增殖的影响；qRT-PCR技术检测了多胺生物合成途径中主要基因信使RNA(MRNA)的表达水平；用细胞周期检测试剂盒(CAT)研究亚精胺对细胞周期分布的影响；采用流式细胞仪结合AnnexinV-FITC/PI染色研究亚精胺对细胞凋亡的影响；Western blot分析研究亚精胺对HeLa细胞的自噬和凋亡的影响；为了揭示细胞凋亡与自噬的关系，我们使用自噬抑制剂3-MA阻断自噬，并分析了亚精胺对HeLa细胞的增殖和凋亡作用。研究结果显示，以人宫颈癌细胞HeLa和人慢性髓系白血病细胞K562为研究对象，在亚精胺作用下，亚精胺均通过激活自噬而抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡；亚精胺作用下两种癌细胞自噬和凋亡是合作关系，可为进一步阐明肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡的过程，及其癌症的治疗提供理论依据。同时，热力学方法研究亚精胺的介质效应，研究了不同温度下甘氨酸、L-丙氨酸和L-缬氨酸在1%亚精胺水溶液中的热力学性质，从溶质–溶质和溶质–溶剂之间的弱相互作用两个方面进行了讨论；应用吸收光谱、共振瑞利散射、荧光光谱、圆二色谱和等温滴定量热技术研究分子量为25000 Da 的高支化聚乙烯亚胺与溶菌酶的相互作用机理及其对酶的构象的影响。研究亚精胺的介质效应及聚乙烯亚胺与蛋白质的相互作用，为多胺与肿瘤细胞相互作用研究提供了分子水平的基础信息。