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背景人骨髓间充质干细胞(human bone marrow-derived mesenchymal stem cells,MSCs)与肿瘤的关系极为密切。MSCs既具有向肿瘤细胞方向恶性分化的潜能,同时也具有显著的肿瘤趋向性,可通过血液循环聚集到肿瘤周围参与肿瘤微环境的形成,从而支持肿瘤进程。可见,在肿瘤微环境中MSCs与肿瘤细胞通过相互作用影响彼此。那么,肺癌细胞是否可诱导MSCs恶性分化,MSCs是否影响肺癌、肝癌等肿瘤细胞的药物敏感性,尚不清楚。目的本课题通过MSCs与肿瘤细胞相互作用,研究肺腺癌细胞A549条件培养液诱导MSCs发生恶性分化,以及MSCs诱导非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)HCC827细胞和肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma,HCC)Hep3B细胞的化疗耐受性及其机制,并从中药有效成分中寻找干预MSCs诱导HCC细胞耐受化疗药物的有效成分。方法利用A549细胞的条件培养液(A549-CM)诱导MSCs,通过检测细胞增殖及迁移、肿瘤相关信号通路活性和体内成瘤性,研究A549-CM对MSCs恶性分化的影响;利用MSCs条件培养液(MSCs-CM)联合化疗药物厄洛替尼(Erlotinib)或阿霉素(Adriamycin,ADM)分别处理HCC827或Hep3B细胞,通过检测细胞存活率和凋亡率、观察细胞形态、评估耐药相关信号通路中关键分子的活性和开展体内实验,分析MSCs诱导肿瘤细胞耐受化疗药物的效果及其可能机制;采用中药有效成分双氢青蒿素(Dihydroartemisinin,DHA)联合ADM处理MSCs-CM培养的Hep3B细胞,评估DHA逆转MSCs诱导的化疗耐受的作用。结果1 MSCs经A549-CM诱导后可发生恶性分化,表现为:细胞具有高增殖表型及高迁移能力,具有明显的体内成瘤能力;肿瘤相关信号分子STAT3和p65的磷酸化水平明显提高。2 MSCs-CM显著提高HCC827细胞对Erlotinib的耐受性,表现为:经MSCs-CM培养的HCC827细胞经Erlotinib处理时存活率上升、凋亡率下降。机制研究显示,MSCs通过分泌肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)增强HCC827细胞中AKT和ERK1/2分子磷酸化,进而激活下游spp1基因表达和分泌Osteopontin(OPN)蛋白。HGF抗体处理可增强Erlotinib对MSCs-CM培养的HCC827细胞的杀伤效率。同样,OPN抗体处理也可显著提高Erlotinib对MSCs-CM诱导的HCC827细胞的杀伤作用。小鼠体内共移植MSCs和HCC827细胞的实体瘤可耐受Erlotinib的杀伤,表现为:瘤体积和重量显著增大。3 MSCs-CM(外因)和p53(R248Q)突变体(内因)均可诱导HCC细胞表达耐药相关蛋白P-glycoprotein(P-gp),在此基础上HCC细胞表现出一定程度的ADM耐受,如:细胞存活率上升、凋亡率下降以及ADM外排能力提高。经比较研究发现,MSCs-CM诱导HCC细胞对ADM的耐受性略低于p53(R248Q)突变体所致的耐受性。机制研究表明,MSCs通过分泌HGF诱导HCC细胞内ERK1/2分子磷酸化水平升高,进而促进P-gp表达。HGF抗体处理可增强ADM对MSCs-CM培养的HCC细胞的杀伤效率。4 DHA可增强MSCs-CM或p53(R248Q)突变体诱导的HCC细胞对ADM的敏感性,表现为:HCC细胞存活率下降、凋亡率上升。机制研究表明,DHA通过调节ERK1/2和p65分子的磷酸化水平,抑制P-gp表达,进而削弱HCC细胞对ADM的外排能力。结论1 A549-CM可诱导MSCs发生一定程度的恶性分化。2 MSCs通过分泌HGF提高NSCLC细胞内AKT和ERK1/2分子磷酸化水平,从而不依赖EGFR对PI3K-AKT和MAPK-ERK1/2信号通路的控制,弱化了Erlotinib对AKT和ERK1/2信号的抑制作用,进而诱导耐药相关基因spp1表达,最终介导NSCLC细胞耐受Erlotinib。3 MSCs通过分泌HGF诱导HCC细胞中ERK1/2分子磷酸化,从而促进P-gp表达和ADM外排,最终增强HCC细胞对ADM的耐受性。4 DHA通过抑制ERK1/2和NF-κB信号分子的磷酸化,降低P-gp表达和ADM的外排效率,从而增强MSCs或突变p53(R248Q)诱导的HCC细胞对化疗药物的敏感性。