PI3K/HIF-1通路在砷致膀胱癌发生中的作用

砷可引起人正常膀胱上皮细胞COX-2表达，且泛素蛋白酶抑制剂可以显著增强砷诱导的COX-2表达。由此推测可被泛素蛋白酶降解的HIF-1α可能参与了砷诱导的COX-2表达。本实验将砷作用于SV-HUC-1人正常膀胱上皮细胞系，了解PI3K/AKT传导通路的变化及HIF-1α表达情况，并通过了解PI3K/HIF-1通路上下游的关键信号分子，如AKT、PTEN、HIF-1α、VEGF、PCNA、PGE2等改变，阐明在砷作用下细胞内PI3K/AKT/HIF-1/COX-2传导通路的激活路径，从血管发生、细胞增殖角度，探讨砷对膀胱上皮细胞的作用机制。同时给予抗氧化剂，了解氧化应激在PI3K/HIF-1信号传导中的作用，进一步完善对砷致膀胱癌机制的理解。此外，对砷病区饮水砷暴露人群尿膀胱脱落细胞HIF-1α和COX-2表达及其相关关系分析，验证体外实验的推断，提出相应的预防干预措施。

本研究从细胞增殖和血管发生角度探讨砷对人正常膀胱上皮细胞的作用机制，完善对砷致膀胱癌机制的理解。研究按计划完成，其结果如下：.1.低浓度砷促进人正常膀胱上皮细胞增殖。4μM亚砷酸钠处理的SV-HUC-1细胞增殖标记物BrdU指数显著增高，G1期细胞比例降低，S 期细胞数量增多，加速了细胞周期进展。砷引起细胞增殖核抗原PCNA mRNA和蛋白表达以剂量-反应模式增高，细胞周期素cyclin D1 mRNA和蛋白表达也显著增高，最高值在4μM砷浓度组。对细胞周期调控蛋白Cdk4、p16、p21 和 p27表达检测显示，负向调控细胞周期进展的p16 和 p27蛋白表达随着砷浓度的增加而逐渐下降；位于胞质中的p21可作为癌基因参与细胞调控，其蛋白表达增加。.2. 低浓度砷促进人正常膀胱上皮细胞血管发生因子表达水平增加。砷诱导参与调控血管发生的缺氧诱导因子（HIF-1α）、血管发生因子（VEGF）和环氧化酶（COX-2） mRNA和蛋白表达水平显著增加，细胞培养液中的VEGF分泌增多。.3.砷诱导的氧化应激参与了PI3K/AKT和MAPK信号通路的活化。PI3K/AKT信号通路在肿瘤发生中发挥重要作用，正常情况下受到第10号染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因（PTEN）的负向调节。砷处理的细胞磷酸化AKT表达水平显著增加。而该通路抑制蛋白PTEN的蛋白表达水平呈下降趋势，说明砷激活了PI3K/AKT信号通路。NADPH 氧化酶是细胞生成超氧阴离子自由基（O2•-）的主要酶，砷诱导了O2•-的水平显著增高；NADPH 氧化酶抑制剂显著抑制了砷诱导的ERK1/2, JNK, p38 and AKT磷酸化。.4. PI3K/AKT 和 MAPK 信号通路参与了砷诱导的细胞增殖和血管发生因子的表达。PI3K/AKT 和 ERK1/2、p38信号通路抑制剂降低了砷诱导的cyclin D1 蛋白表达和PGE2的分泌。PI3K 抑制剂也降低了砷诱导的HIF-1α, VEGF 和 COX-2 表达和VEGF的分泌； ERK1/2, p38抑制剂下调了 VEGF和COX-2表达，而对HIF-1α表达仅ERK1/2抑制剂起作用。.5. 高砷暴露增加了人尿中VEGF和PGE2分泌。高砷暴露人群尿中VEGF和PGE2水平与尿中各各种砷化物（TAs、DMA、MMA、iAs）浓度呈显著正相关。