EB病毒介导的肿瘤细胞代谢改变及其重编程的分子机制研究

【摘要】肿瘤的发生与发展是一个长期的多因素参与(物理因素、化学因素和生物因素)的多步骤过程。在这一个长期的多阶段、多因素参与的过程中,癌变的细胞内存在一套有别于正常细胞的异常代谢模式,为其无限增殖、侵袭转移等恶性表型快速而有效的提供生物合成所需的能量及原料。上世纪初德国著名的生物化学家OttoWarburg从细胞代谢角度首次提出了关于肿瘤的Warburgeffect,即在肿瘤细胞中当线粒体功能失调后,细胞主要通过增强有氧酵解获得能量,葡萄糖代谢至丙酮酸后不再进入三羧酸循环进行有氧氧化,而是通过乳酸脱氢酶,转变成乳酸。在随后的几十年中,随着肿瘤代谢研究的不断深入和代谢组学技术平台的发展,研究人员逐渐能够从更为宏观的角度系统性的研究癌变过程中的代谢改变,将肿瘤代谢的研究从糖代谢领域衍生到了其他的代谢领域。越来越多的证据表明,细胞癌变过程的代谢模式发生了显著变化,其涉及到糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和核酸代谢等诸多方面,研究人员将这一现象定位为肿瘤细胞的代谢重编程(Metabolicreprogramming)。肿瘤细胞的代谢重编程既是细胞内调控网络失调的结果,同时也是维持肿瘤细胞恶性表型的重要生化基础。2011年美国Whitehead研究所的RobertA.Weinberg教授等在“Cell”发表题为《HallmarksofCancer:TheNextGeneration))的综述文章,指出肿瘤代谢重编程是继生长信号的自我激活、对生长抑制信号的不敏感、对凋亡的逃逸、无限的复制能力、持续的血管生成能力和组织侵袭和转移之后的肿瘤的第七大特征,深入研究肿瘤的代谢异常及其分子基础正在成为肿瘤研究的重要方向之一。EB病毒是上世纪60年代被首个证实具有致瘤性的DNA致瘤病毒,其感染与多种上皮性肿瘤以及血液肿瘤的发生发展存在直接关联。在维持EB病毒潜伏感染以及促进宿主细胞发生恶性转化过程中EB病毒编码的潜伏膜蛋白1(latentmembraneprotein1,LMP1)发挥了关键性作用。LMP1是目前被证实的EB病毒编码的癌基因,其主要通过活化NF-kappaB,PI3-K/Akt、MAPK和Myc等多条癌变过程中异常活化的细胞内信号转导通路,调控肿瘤细胞增殖、分化、转化及凋亡。大量的研究已经证实PI3-K/Akt信号转导通路和Myc是肿瘤细胞能量代谢重编程过程中的核心分子,我们课题组前期利用血清代谢组学分析技术已发现鼻咽癌患者中乳酸的含量明显高于健康人。基于以上研究背景及工作基础,我们推测EB病毒可能通过其编码的致瘤蛋白LMP1介导的异常活化的信号转导网络,促进肿瘤细胞多个代谢通路的重编程。为研究EB病毒及LMP1介导的肿瘤细胞代谢变化,通过运用高通量的代谢组学分析方法,我们获得了EB病毒及其编码的致瘤蛋白LMP1介导的细胞代谢变化谱,发现EB病毒和LMP1能显著影响肿瘤细胞糖代谢、三羧酸循环、脂肪代谢等多个代谢途径,其中因乳酸及山梨醇的含量发生显著改变,使得EB病毒及LMP1介导的糖代谢异常尤为明显。进一步,我们利用生物化学方法检测稳定表达LMP1的鼻咽癌细胞及对照细胞的葡萄糖的摄取速率和乳酸的生成速率,明确了LMP1能显著促进鼻咽癌细胞糖酵解速率。为阐明LMP1促进肿瘤细胞有氧糖酵解的分子机制,通过筛选受LMP1调控的糖酵解相关基因,我们发现GLUT1、HK2和LDHA是LMP1介导的糖酵解异常活化的重要分子。LMP1介导的HK2过表达,不仅能促进鼻咽癌细胞有氧糖酵解,同时能促进肿瘤细胞增殖及拮抗凋亡,用特异性靶向LMP1的shRNA和脱氧核酶干扰鼻咽癌细胞中LMP1的表达后,能显著抑制HK2的表达并诱导细胞凋亡。用小分子抑制剂阻断P13K/Akt信号转导通路,能显著逆转LMP1介导的异常活化的糖酵解,并抑制HK2的表达,此外我们的工作还提示LMP1亦有可能通过c-Myc调控HK2的表达。为明确LMP1上调HK2的临床意义,我们在鼻咽癌临床样本中检测了LMP1与HK2的表达,发现LMP1与HK2的表达存在相关性,且HK2高表达与鼻咽癌患者放疗预后不良密切相关,这提示HK2高表达可能是LMP1增加鼻咽癌细胞放疗抵抗性的重要分子基础。进一步实验证实,干扰稳定表达LMP1的鼻咽癌细胞中HK2的表达后能有效增加稳定表达LMP1的鼻咽癌细胞的放疗敏感性。以上研究工作从细胞能量代谢改变角度探讨了致瘤EB病毒病毒及其编码产物在细胞癌变过程中的作用,丰富了我们对于EB病毒致瘤机理的认识,为从EB病毒介导的细胞代谢重编程角度发展新的靶向预防、治疗及诊断策略提供了新的实验依据。
【作者】肖兰博；
【导师】曹亚；
【作者基本信息】中南大学，基础医学，2013，博士
【关键词】EB病毒；代谢；肿瘤；PI3K/Akt信号通路；放疗抵抗；

【参考文献】
[1]陈响文.TOC-MES框架下车间作业程序优化策略研究[D].成都理工大学,工业工程,2013,硕士.
[2]周凯龙.掌侧锁定加压板结合人工骨植骨治疗桡骨远端粉碎性骨折[D].苏州大学,骨外科（专业学位）,2013,硕士.
[3]白锐.低阻引线金属外壳热变形和热应力研究[D].清华大学,固体力学,2003,硕士.
[4]陶涛.新型共轭有机芳杂环半导体化合物的理性设计、合成与性质研究[D].南京大学,化学（专业学位）,2014,博士.
[5]盛圆贤.中美兽药管理体制比较[D].中国农业大学,基础兽医学,2004,硕士.
[6]谢慈珍.业委会的生长：国家的角色定位和行动策略研究[D].华中师范大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[7]朱玉美.在沪华裔中学生中文经典著作阅读调查研究[D].华东师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[8]罗光毅.蓄电池智能管理系统[D].浙江大学,2003.
[9]刘世岳,吕昕,霍春宝.同时镇定及鲁棒控制器存在条件[J].控制与决策,2007,06:637-642.
[10]王致鹏.产油酵母菌合成生物油脂的研究[D].中国海洋大学,微生物学,2014,博士.
[11]孙丽光.关于中学历史校本课程的探索[D].辽宁师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[12]王美清.第九届全国大运会竞技健美操参赛队竞赛成绩相关因素分析[D].河北师范大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[13]贾明,张喆,万迪昉.股改方案、代理成本与大股东解禁股出售[J].管理世界,2009,09:148-165.
[14]赵玉蕊.隔震钢筋混凝土矩形贮液结构流—固耦合共振响应分析[D].兰州理工大学,结构工程,2014,硕士.
[15]庞建华.耵耳的耳鸣发生率及临床特征调查[D].广州中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[16]李晰.山西方言声调研究[D].陕西师范大学,汉语言文字学,2014,博士.
[17]徐瑞.高硅含锌冶炼粉尘酸浸过程中硅的行为研究[D].北京有色金属研究总院,有色金属冶金,2013,硕士.
[18]郭冠华.“双固一通”电针改善老年阳虚模型大鼠学习记忆的海马长时程增强效应机制研究[D].湖北中医药大学,针灸推拿学,2014,博士.
[19]刘泽昊.人脑胶质瘤GDNF基因启动子区H_3组蛋白乙酰化修饰对其基因转录的影响[D].苏州大学,神经外科,2013,硕士.
[20]周学良.潍坊钢渣水泥生产线集散控制系统[D].济南大学,控制工程,2012,硕士.
[21]苏杭.仿生耦合处理灰铸铁与刹车片的匹配研究[D].吉林大学,材料学,2013,硕士.
[22]姜君.锂离子电池串并联成组优化研究[D].北京交通大学,电气工程（专业学位）,2013,硕士.
[23]罗昊.世界500强跨国公司在浙江投资的现状与对策研究[D].浙江工业大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[24]E.梅克奈尔,刘平生.三维方法确定层速度[J].石油地球物理勘探,1979,S3:74-83.
[25]胡华彬.基于重型商用车的湿式离合器动力传递特性仿真研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[26]桑川.我国政府危机管理价值取向问题研究[D].新疆大学,行政管理,2013,硕士.
[27]陈龙,张春红.企业信息化需要解决的关键问题[J].通信企业管理,2004,06:35-36.
[28]李艳姿.我国高等师范院校教师教育类课程改革研究[D].湖南师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[29]张连军.长江汽渡船舶远程监控管理系统研究[D].江苏科技大学,控制工程,2014,硕士.
[30]王传启.高速铁路智能牵引变电站自动化关键技术研究[D].华中科技大学,2013.
[31]郭刘印,方智.数据挖掘技术在客户保有中的应用[J].中国新通信,2005,11:94-97.
[32]顾爱军,李中春,钱海花.核壳结构MnCO_3@Mn_3O_4球形颗粒的制备及其电化学性能研究[J].材料导报,2013,08:52-55.
[33]高琛,田仁生,栾胜基.销毁遗弃化学武器的环境风险评价方法研究[J].重庆环境科学,2003,02:18-22+60.
[34]史宁宁.基于Wi-Fi Direct的移动共享和通讯平台的设计与实现[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2014,硕士.
[35]李育才.基于嵌入式技术的指纹采集系统开发与研究[D].重庆大学,仪器科学与技术,2003,硕士.
[36]吴赈宇.春城大药房的顾客满意度分析与提升策略研究[D].吉林大学,工商管理,2004,硕士.
[37]马世文.绿地物业管理交互平台的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[38]记者魏梦杰.维科精华动力锂电池研发未取得进展[N].上海证券报,2010-11-16F08.
[39]张雯.西安市居家养老服务设施现状及规划对策研究[D].西安建筑科技大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[40]夏德明,梅生伟,侯云鹤.基于OTS的停电模型及其自组织临界性分析[J].电力系统自动化,2007,12:12-18+91.
[41]蒋红娟.基于无线传感器网络的水管泄漏检测节点的设计与实现[D].西安科技大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[42]朱华强.交通运输企业资源管理系统设计及实现[D].武汉理工大学,交通信息工程及控制,2004,硕士.
[43]周有德,张艳允,刘竞陵.长寿高炉炉缸的设计与实践[J].钢铁.2002(11)
[44]杨丽杰.马克思利率理论视域下利率市场化经营策略研究[D].吉林财经大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[45]曾馨.四川职业技术学院辅导员工作管理信息系统的设计与开发[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[46]赵雷.施工企业退出机制在某高校宿舍楼项目管理中的应用研究[D].吉林大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[47]曾晴.基于工作家庭平衡视角的情绪劳动与工作倦怠的关系研究[D].中国矿业大学,企业管理,2014,硕士.
[48]苏春艳.资本结构优化研究[D].华北电力大学（北京）,技术经济及管理,2003,硕士.
[49]杨萍萍.农民工市民化意愿影响因素的实证研究[D].浙江工业大学,技术经济及管理,2012,硕士.
[50]黄山.我国非居民企业税收问题研究[D].首都经济贸易大学,税务（专业学位）,2014,硕士.