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乳腺癌是女性最常见恶性肿瘤,占据全球新增女性癌症患者中的首位,也是女性因癌症死亡病例中占比最大的恶性肿瘤,严重威胁女性健康和生命。激活素A(Activin A)属于转化生长因子β(TGF-β)超家族成员,参与多种细胞分化发育、活化以及生物学行为的调节。有研究显示,激活素A在多种肿瘤组织中表达,如肺癌、肝癌、胰腺癌、转移性前列腺癌和直肠癌等,且激活素A信号通路活化促进了食管鳞状细胞癌等肿瘤细胞的侵袭。有关研究还显示乳腺癌患者血清激活素A水平增高,本课题组前期研究发现,激活素A可以促进人乳腺癌细胞系MDA-MB-231细胞迁移。癌细胞的扩散和转移是造成肿瘤患者死亡的重要原因,而肿瘤转移与肿瘤细胞迁移能力以及上皮间质转化(EMT)过程密切相关。MDA-MB-231细胞作为雌激素受体阴性(ER-)乳腺癌细胞,与雌激素受体阳性(ER+)乳腺癌细胞在生物学行为方面存在诸多不同,而激活素A对不同类型乳腺癌细胞迁移与增殖的影响、以及作用的信号传导机制,仍未阐明。因此,本研究选取MCF-7(ER+)与MDA-MB-231(ER-)两种乳腺癌细胞,探讨激活素A调控两种乳腺癌细胞迁移和增殖作用及其相关信号传导机制。1.研究方法(1)微流控芯片技术检测乳腺癌细胞迁移:采用三通道微流控芯片,37℃条件下,利用显微镜成像系统记录细胞在激活素A作用下的迁移情况。(2)RTCA法检测乳腺癌细胞增殖及黏附:实时细胞分析技术(Real-Time Cell-based Assay,RTCA)是利用实时细胞生物传感器,在实验过程中对细胞进行不间断的,无标记的实时分析。当细胞与表面电极连接或分离时,导致阻抗变化,出现电子读数的改变,经计算机处理绘制成细胞指数(CI)值。细胞数越多,CI值越高,因此,CI值与细胞数量和黏附质量相关,进而反应细胞增殖和黏附情况。(3)Western blotting检测相关信号通路蛋白表达:采用Western blot法检测N-cadherin、E-cadherin和Vimentin以及Smad3、ERK及磷酸化ERK(p-ERK)、Akt及磷酸化Akt(p-Akt)蛋白水平。2.研究结果(1)乳腺癌细胞自分泌激活素A:研究结果显示MDA-MB-231及MCF-7细胞均能分泌激活素A,但MCF-7细胞分泌激活素A水平明显低于MDA-MB-231细胞。(2)乳腺癌细胞EGFR表达:研究结果显示MDA-MB-231细胞的EGFR m RNA表达水平明显高于MCF-7细胞,提示两种细胞生物学特性不同。(3)激活素A对乳腺癌细胞增殖的影响:研究结果表明,激活素A可促进MDA-MB-231细胞增殖,而抑制MCF-7细胞增殖;同时激活素A抑制了MDA-MB-231细胞的凋亡,而促进了MCF-7细胞的凋亡。(4)激活素A对乳腺癌细胞迁移和黏附的影响:研究结果表明,激活素A促进MDA-MB-231细胞迁移和黏附,并加速伤痕愈合;而抑制MCF-7细胞迁移,减缓伤痕愈合能力,但对其粘附无明显影响。激活素A还可促进MDA-MB-231细胞EMT中间质标志物N-cadherin和Vimentin表达以及MMP9的表达。提示激活素A可能通过影响乳腺癌细胞EMT,促进其迁移与黏附。(5)激活素信号传导蛋白表达:研究结果表明,激活素A可以促进MDA-MB-231细胞Act RIIA表达,而对Act RIIB及Smad3表达无明显影响。进一步研究显示,激活素A作用MDA-MB-231细胞后ERK和p-Akt蛋白水平升高,而作用MCF-7细胞后p-ERK和p-Akt蛋白水平下降,提示激活素A可能通过ERK/MAPK及PI3K/AKT相关信号通路调控乳腺癌细胞迁移及增殖。3.研究结论综上所述,MDA-MB-231及MCF-7细胞生物学特性不同,激活素A对两种乳腺癌细胞的迁移及增殖的影响作用不同,其调控乳腺癌细胞作用可能与Smad信号途径无关,而是通过Smad非依赖途径的ERK/MAPK及PI3K/AKT信号通路调控MDA-MB-231和MCF-7细胞增殖及迁移。因此,本研究不仅阐述了激活素A调控两种乳腺癌细胞迁移和增殖作用及其相关信号传导机制,也进一步揭示激活素A可能是影响乳腺癌发生发展的重要因素。