AMPK活化负性调控胰腺癌间质纤维化抑制胰腺癌进展的实验研究

Desmoplastic reaction is the typical pathological features of pancreatic cancer(PC). The deposition of stroma not only contribute to malignant progression of PC, but also help PC cells to acquire chemotherapy resistance. Tumor cell-induced pancreatic stellate cell (PSC) activation is responsable for the desmoplastic reaction of PC. Inactivation of AMP-activated protein kinase (AMPK) is associated with a variety of pathological fibrosis process. Our previous studies have found the negative correlation between AMPK activation of cancer cells and the desmoplastic reaction and the PSC activation in PC. Thus, we speculate that the activation of AMPK in PC cells can produce inhibitory effect on fibrogenic cytokines (e.g.,TGF-β1 et al.) production, thereby preventing the cytokines mediated paracrine PSC activation, leading to inhibition of desmoplastic reaction in tumor microenvironment, resulted in inhibition of PC progression. In this study, PC surgical specimens will been used to analysis the relationship between AMPK activation and desmoplastic reaction in PC. In addition, PC-PSC co-cuture model, subcutaneous PC model and orthotopic PC model in nude mices will be employed to reveal the negative regulatory role of AMPK activation of cancer cells on desmoplastic reaction in PC progression. These will provide us new understanding about the antitumor mechanism of metformin, a representative of AMPK activator, and provide novel ideas for PC treatment.

间质纤维化是胰腺癌典型病理特征。增生的间质不仅直接促进胰腺癌的恶性进展，且协助胰腺癌细胞抵御放化疗。肿瘤细胞诱导的胰腺星状细胞活化是造成胰腺癌间质纤维化的主要原因。腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）的失活与多种病理纤维化改变相关。前期研究发现，肿瘤细胞AMPK的活化与胰腺癌间质增生反应及胰腺星状细胞活化呈现负相关。我们推测：肿瘤细胞AMPK活化可以减少自身细胞促纤维化因子（TGF-β1等）的产生，从而阻断旁分泌的TGF-β1等信号诱导的胰腺星状细胞活化，抑制肿瘤微环境间质纤维化及肿瘤进展。本实验拟通过分析胰腺癌手术病理标本中AMPK的活化情况及其与胰腺癌间质纤维化的相关性，并结合胰腺癌-胰腺星状细胞共培养模型、裸鼠胰腺癌皮下/原位模型等手段，揭示肿瘤细胞AMPK活化对胰腺癌间质纤维化的负性调控作用及对胰腺癌进展的影响，并探索以二甲双胍为代表的AMPK激活剂的抗肿瘤新机制，为胰腺癌治疗提供新思路。

胰腺癌是一种恶性程度极高的消化道肿瘤。由于早期缺乏预警信号，大多数患者在诊断时已发生肿瘤侵袭转移，丧失了手术机会，积极探索胰腺癌的非手术治疗方法具有重要的临床意义。间质纤维化是胰腺癌典型病理特征，增生的间质不仅直接促进胰腺癌的恶性进展，且协助胰腺癌细胞抵御放化疗。肿瘤细胞诱导的胰腺星状细胞活化是造成胰腺癌间质纤维化的主要原因。腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）广泛存在于各种真核细胞中，被认为是真核生物的“细胞能量调节器”。近年来的研究显示，AMPK 通路在各种病理间质纤维化过程中具有重要调节作用，其活性的缺失与多种病理纤维化改变相关。本课题中，我们通过检测正常胰腺标本及胰腺癌手术切除标本中P-AMPK的表达情况及分析其与胰腺癌患者的临床病理特征及疾病预后之间的关系，结果显示，与正常胰腺组织相比，大多数胰腺癌组织中AMPK处于失活状态，P-AMPK高表达者的预后明显优于P-AMPK低表达者。与此同时，处于失活状态的胰腺癌组织的间质增生反应更为明显。借助胰腺癌皮下移植瘤模型，结果显示采用二甲双胍干预可以显著抑制移植瘤的生长，与此同时，肿瘤细胞的AMPK被活化，肿瘤组织内间质增生反应被有效抑制。体外实验结果显示，采用二甲双胍等药物诱导肿瘤细胞AMPK的活化，可以抑制胰腺癌细胞的侵袭及迁移能力，并可显著降低肿瘤细胞TGF-β1等促纤维化细胞因子的表达及分泌水平。敲除肿瘤细胞的AMPK则可逆转上述反应。借助裸鼠胰腺癌原位肿瘤模型中，我们的结果证实二甲双胍干预可以明显抑制肿瘤内部的间质增生反应，并增强吉西他滨的化疗敏感性。综上所述，我们的结果发现了了胰腺癌中AMPK失活与胰腺癌间质增生反应的内在联系，并揭示了以二甲双胍为代表的AMPK激活剂的抗肿瘤新机制。