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研究背景:化疗是晚期结肠癌最主要的治疗手段,但多药耐药性(multidrug resistance,MDR)导致疗效不理想。P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)是产生MDR的主要因素之一,经典的P-gp抑制剂维拉帕米可增强肿瘤对化疗药的敏感性,而维拉帕米如何克服结肠癌MDR的机制尚不清楚。研究目的:本文旨在探讨维拉帕米提高紫杉醇对结肠癌耐药细胞株SW620/Ad300生长的抑制作用及其机制。研究方法:(1)采用MTT法及流式细胞术检测维拉帕米对结肠癌细胞增殖及耐药性的影响;(2)通过蛋白免疫印迹(Western blot)实验测定维拉帕米作用SW620/Ad300细胞后P-gp及BCRP表达的变化;(3)建立细胞内紫杉醇含量测定的UPLC法,考察维拉帕米对SW620/Ad300细胞P-gp转运功能的影响;(4)基于代谢组学技术研究维拉帕米增强结肠癌耐药细胞对紫杉醇化疗敏感性的作用机制。实验结果:(1)MTT结果显示,系列不同浓度的紫杉醇分别作用于结肠癌亲本细胞(SW620)和耐药细胞(SW620/Ad300)48 h后,紫杉醇对SW620的IC50为4.74±0.11 nM,对SW620/Ad300的IC50为2915.67±116.45 nM,耐药倍数为604.91;不同浓度的维拉帕米作用SW620/Ad300细胞后,24 h的IC50为153.37±1.74μM,48 h的IC50为104.77±0.78μM;联合用药组中紫杉醇对耐药细胞的IC50值为59.06±0.70 nM,而对照组中紫杉醇对耐药细胞的IC50值为2915.67±116.45 nM,经计算,维拉帕米对SW620/Ad300细胞的耐药逆转倍数为47.97。流式细胞仪检测细胞凋亡结果显示:和其他各组相比,紫杉醇与维拉帕米联用可诱导更多SW620/Ad300细胞凋亡。(2)Western blot结果显示:(1)SW620/Ad300细胞中P-gp表达量显著高于SW620细胞;而BCRP表达量在两种细胞中差异不明显,由此可见,P-gp高表达与SW620/Ad300细胞耐药相关;(2)维拉帕米作用于SW620/Ad300细胞后,细胞内P-gp的表达水平没有显著变化。(3)UPLC结果显示:维拉帕米能显著增加紫杉醇在P-gp高表达的SW620/Ad300细胞中的蓄积,通过抑制P-gp的外排功能提高耐药细胞内紫杉醇含量,而对亲本细胞内紫杉醇的蓄积无明显作用。(4)基于UHPLC-Q Exactive的代谢组学研究发现:维拉帕米作用P-gp高表达的SW620/Ad300细胞后,可能通过影响耐药细胞的甘油磷脂代谢及鞘脂类代谢等通路,从而抑制P-gp的转运活性。结论:(1)维拉帕米通过抑制P-gp的转运活性来增强SW620/Ad300细胞对紫杉醇的敏感性。(2)基于代谢组学研究方法从代谢角度揭示了维拉帕米可能通过影响鞘脂类代谢与甘油磷脂代谢来抑制P-gp的转运活性,从而增强SW620/Ad300细胞的化疗敏感性。