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.2014年9月1:2:18。
doi:10.1186/2049-3002-2-18。 2014年电子收集。

酮体诱导的代谢重编程减轻胰腺癌恶病质

苏伦德拉·K·舒克拉 1, Teklab Gebregiworgis公司 2, Vinee Purohit葡萄园 三, 尼娜·V·柴卡 1, Venugopal Gunda公司 1, 普拉卡什·拉达克里什南 1, 神米亚·梅拉 1, 伊拉克利斯一世皮皮诺 4, 罗伯特·鲍尔斯 2, 方瑜 5, 潘卡杰·K·辛格 6
附属公司

酮体诱导的代谢重编程减轻胰腺癌恶病质

苏伦德拉·K·舒克拉等。 癌症Metab. .

勘误表in

  • 癌症转移。2014;2:22

摘要

背景：能量代谢异常是癌症的特征。为了满足增加的能量需求，肿瘤细胞分泌细胞因子/因子，诱导癌症患者的肌肉和脂肪降解，这种情况称为癌症恶病质。它占所有癌症相关死亡的近20%。然而，迄今为止，癌症恶病质的机制基础和针对癌症恶病症的治疗仍不明确。生酮饮食是一种高脂肪和低碳水化合物饮食，可提高酮体（即乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮）的循环水平，是一种替代能源。也有人提出生酮饮食会导致全身代谢变化。鉴于代谢改变在癌症中的重要作用，我们假设生酮饮食可以减少肿瘤细胞中的糖酵解流量，从而缓解恶病质综合征，因此可能提供有效的治疗策略。

结果：我们观察到，经酮体治疗后，肿瘤细胞的糖酵解通量降低。酮体还减少了多个胰腺癌细胞系中谷氨酰胺的摄取、总ATP含量和存活率，同时诱导细胞凋亡。代谢主调节因子c-Myc水平的降低及其在糖酵解基因启动子上的募集，在一定程度上是肿瘤细胞代谢表型的原因。酮体诱导的胰腺癌细胞的细胞内代谢组重编程也导致细胞系模型中的恶病质显著减少。我们的小鼠原位异种移植模型进一步证实了生酮饮食在减少肿瘤生长和恶病质方面的作用。

结论：因此，我们的研究表明，恶病质表型在一定程度上是由于肿瘤细胞的代谢改变引起的，这种代谢改变可以通过生酮饮食恢复，从而导致肿瘤生长减少，肌肉和体重减轻受到抑制。

关键词：癌症恶病质；肿瘤代谢；酮体；胰腺癌。

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数字

图1
图1
酮体抑制胰腺癌细胞株的生长并诱导凋亡。卡班1（A）和S2-013（B）用不同浓度的3-羟基丁酸钠（NaHB）和乙酰乙酸锂（LiAcAc）处理细胞72 h，用MTT法测定细胞活力。酒吧表示与溶剂控制处理相比，指示处理下的存活率百分比。Capan1的代表性亮场图像（C）和S2-013（D）用10-和20-mM浓度的NaHB和LiAcAc处理细胞72小时。（E）用10-和20-mM浓度的NaHB和LiAcAc处理多个胰腺癌细胞株72小时，并在条形图.（F）用10-和20-mM浓度的3-羟基丁酸钠和乙酰乙酸锂处理Capan1和S2-013细胞48小时，并绘制出相对caspase 3/7活性。所示值为平均值±SEM*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
图2
图2
酮体诱导胰腺癌细胞株的代谢改变。S2-013标准（A）和Capan1（B）用不同剂量的酮体处理细胞24小时，通过以下方法测定葡萄糖摄取三H-2DG摄取分析。酒吧表示与单元格编号标准化并相对于控件绘制的计数。使用S2-013培养基通过比色法测定乳酸释放（C）和Capan1（D）用不同浓度的NaHB和LiAcAc处理细胞24小时。用细胞总数对值进行归一化，并相对于对照进行表示。S2-013标准（E）和Capan1（F）用指示浓度的酮体处理细胞24小时，通过氚化谷氨酰胺测定谷氨酰胺的摄取，我-[3,4-三H（N）]摄取分析。计数与细胞数进行标准化，并绘制与对照组相关的曲线。S2-013中的ATP水平（G）和Capan1（H）用酮体处理24h后的细胞通过ATP生物发光分析进行测定。将值归一化为总蛋白浓度，并表示为相对于对照组的值。S2-013的活性氧水平（一）和Capan1（J）使用荧光探针二氢乙硫铵（DHE）测定了接受酮体处理的细胞，并绘制了归一化为细胞计数的荧光强度图。所示值为平均值±SEM*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
图3
图3
酮体抑制关键糖酵解酶的表达。相对mRNA表达水平GLUT1公司,香港特别行政区、和LDHA公司在Capan1中（A）和S2-013（B）用10-和20-mM浓度的NaHB和LiAcAc处理细胞24小时。从NaHB-和LiAcAc-处理的细胞以及对照细胞中分离出总RNA，并通过qRT-PCR测定不同基因的相对mRNA水平。β-肌动蛋白被用作内部控制。通过免疫印迹S2-013的总细胞裂解物来测定GLUT1和HKII的蛋白表达（C）和Capan1（D）用10和20mM NaHB和LiAcAc处理48小时的细胞。β-管蛋白被用作内部控制。所示值为平均值±SEM*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
图4
图4
酮体减少c-Myc的表达及其向糖酵解基因启动子的募集。招募c-Myc加入GLUT1公司（A）和LDHA公司（B）通过使用抗c-Myc Ab和IgG对照进行ChIP，然后进行qRT-PCR分析，确认了S2-013细胞中接受20 mM NaHB、LiAcAc或对照治疗的启动子。Capan1中c-Myc mRNA的相对水平（C）和S2-013（D）用10和20 mM NaHB、LiAcAc或对照处理细胞24小时。总RNA被分离出来，相对的mRNA水平c-Myc公司通过qRT-PCR测定。β-肌动蛋白被用作内部控制。卡班1（E）和S2-013（F）用指示剂量的酮体处理细胞48小时，通过免疫印迹全细胞裂解物测定c-Myc蛋白水平。HSP90用作内部对照。（G）c-Myc-promotor-firefly荧光素酶报告子和雷尼利亚荧光素酶报告质粒瞬时转染S2-013细胞。转染16小时后，用溶剂对照或酮体处理细胞24小时。归一化萤火虫雷尼利亚荧光素酶活性比率绘制在条形图所示值为平均值±SEM*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
图5
图5
酮体抑制肿瘤细胞条件培养基诱导的肌纤维降解和脂肪溶解。用S2-013处理分化的C2C12细胞（A）和Capan1（B）在细胞调节培养基中加入或不加入溶剂控制以及10和20 mM NaHB和LiAcAc，持续72小时，并在单个处理中显示明亮的图像。（C）分化后的C2C12细胞在Capan1和S2-013细胞条件培养基中培养24小时，有或没有酮体处理。总RNA被分离出来，相对的mRNA水平MuRF1号机组和阿托金通过qRT-PCR测定。β-肌动蛋白被用作内部控制。分化的3T3L1细胞在S2-013中培养（D）和Capan1（E）细胞调节培养基经酮体或不经酮体处理72h，尼罗红染色。给出了单独处理的荧光和亮场图像。（F）分化后的3T3L1细胞在Capan1和S2-013细胞条件培养基中培养24小时，有无酮体处理。总RNA被分离出来，相对的mRNA水平扎格语和高铁通过qRT-PCR测定。β-肌动蛋白被用作内部控制。所示值为平均值±SEM。所有统计分析均采用单因素方差分析，Dunnett的事后检验和CM作为参考组*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
图6
图6
酮体调节胰腺癌细胞中的代谢物水平。（A）1D生成的OPLS-DA得分图1S2-013细胞裂解液的核磁共振氢谱(红色正方形)和用20 mM NaHB处理的S2-013细胞(绿色钻石); 每个指向在OPLS-DA得分图中，表示单个1D1H核磁共振波谱。椭圆附上由每个类别的样本均值和协方差估计的95%置信区间。退出交叉验证产生了质量评估(问2)值0.959和对2值为0.997。使用CV-ANOVA验证了OPLS-DA模型，得出了第页值8.74×10−6.（B）从2D生成的热图1H（H）-13S2-013细胞的C HSQC核磁共振波谱数据。这个热图代表记录的代谢物强度的三次测量(*P（P） < 0.1; **P（P） < 0.05; ***P（P） < 0.001).（C）代谢途径描述13碳从葡萄糖流向糖酵解途径、柠檬酸循环、氨基酸代谢和核苷酸类似物的中间产物。这个箭头代表相对增长(绿色向上箭头)或减少(红色向下箭头)酮体治疗引起的代谢产物浓度。
图7
图7
用酮体或糖酵解抑制预处理肿瘤细胞会降低其恶病质潜能。用溶剂对照、20 mM NaHB（NaHB-S2-013）、20 mM-LiAcAc（LiAcAc-S2-012）和10μM 3-溴丙酮酸（BPA-S2-013）处理S2-013细胞24小时。然后用磷酸盐缓冲盐水冲洗细胞两次，并在无血清DMEM中培养。24小时后，收集条件培养基。条件培养基也由GLUT1敲除物S2-013（S2-013-sh）制备GLUT1公司)和控制单元（S2-013-shScr）。将C2C12细胞分化的肌管培养在（A）对照，S2-013-CM、NaHB-S2-013-CM、LiAcAc-S2-013-CM和BPA-S2-013-CM或（B）控制、S2-013-shScr-CM和S2-013-shGLUT1公司-CM治疗72小时，并为个别治疗提供明亮视野图像。分化的3T3L1细胞在（C）控制、S2-013-CM、NaHB-S2-013-CM、LiAcAc-S2-013-CM和BPA-S2-013-CM或（D）控制、S2-013-shScr-CM和S2-013-shGLUT1公司-CM 72小时，尼罗河红染色，并显示个别治疗的图像。（E）分化的肌管型C2C12细胞在类似条件下培养24小时。总RNA被分离出来，相对的mRNA水平MuRF1号机组和阿托金通过qRT-PCR测定。β-肌动蛋白被用作内部控制。（F）分化后的3T3L1细胞在上述条件下培养24小时。总RNA被分离出来，相对的mRNA水平扎格语和高铁通过qRT-PCR测定。β-肌动蛋白被用作内部控制。所示值为平均值±SEM。所有统计分析均采用单因素方差分析，Dunnett事后检验和S2-013-CM作为参考组*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
图8
图8
生酮饮食可减少肿瘤生长和增殖，并恢复恶病质表型。进入裸鼠胰腺，0.5×106原位移植S2-013细胞。植入1周后，将小鼠分为两组，并用对照饮食或生酮饮食喂养。治疗三周后，处死小鼠并测定肿瘤重量（A）和肿瘤体积（B）进行了测量。（C）Masson三色染色（蓝色染色表示促结缔组织增生区域）和来自对照饮食和生酮饮食喂养的小鼠肿瘤切片的免疫组织化学图像。（D）尸检前对照组和生酮饮食喂养组小鼠的血糖和酮类水平。（E）对照组和生酮饮食喂养小鼠的肌肉重量和胴体重量。（F）对照组和生酮饮食喂养小鼠肿瘤切片中c-Myc的免疫组织化学。所示值为平均值±SEM*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.
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