阿西替尼(Axitinib)的耐药与胰腺癌中葡萄糖代谢增加有关

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所属分类:阿西替尼

能量(葡萄糖)代谢的改变是恶性肿瘤发展和进展的关键事件。在胰腺腺癌细胞 (PDAC) 中,我们研究了由对受体酪氨酸激酶抑制剂 (RTKI) 阿西替尼(Axitinib)的耐受药物性引发起的葡萄糖代谢变化。在这里,我们展示了从自发性胰腺癌小鼠模型 (KrasG12D)中获得的人类细胞系和小鼠 PDAC 细胞系。Pdx1-cre) 对阿西替尼敏感。抗增殖作用是由于 G2/M 阻滞导致最敏感的 PDAC 细胞系中 70-75% 的细胞活力丧失。然而,幸存的亚群显示 [C-14] 脱氧葡萄糖 ([C-14]DG) 摄取延长 2 至 3 倍。这在源自亲本 PDAC 的抗阿西替尼细胞系中得以维持。除了阿西替尼诱导的 [C-14]DG 摄取延长外,我们还观察到葡萄糖转运蛋白-1 (Glut-1) 转运蛋白从细胞溶质池转移扩散到细胞表面膜,糖酵解速率延长了 2 倍通过细胞外酸化率(ECAR)。我们证明了阿西替尼诱导的磷酸化蛋白激酶 B (pAkt) 延长,并且通过用磷脂酰肌醇-3 激酶 (PI3K) 抑制剂阻断 pAkt,我们逆转了 Glut-1 易位并恢复了对阿西替尼医治的敏感性。在亲代胰腺细胞系中,阿西替尼和 Akt 抑制剂的联合医治导致细胞活力减少,超过了单独医治所赋予的水平。我们的研究表明,PDAC 对阿西替尼的耐受药物性导致激活的 Akt 介导的葡萄糖代谢延长。将阿西替尼和 Akt 抑制剂联用可能会改善 PDAC 的医治。我们的研究表明,PDAC 对阿西替尼的耐受药物性导致激活的 Akt 介导的葡萄糖代谢延长。将阿西替尼和 Akt 抑制剂联用可能会改善 PDAC 的医治。我们的研究表明,PDAC 对阿西替尼的耐受药物性导致激活的 Akt 介导的葡萄糖代谢延长。将阿西替尼和 Akt 抑制剂联用可能会改善 PDAC 的医治。

我们证明了阿西替尼(Axitinib)对小鼠和人类 PDAC 细胞系的直接毒性作用,IC50范围为 0.44 至 0.82 μM,与先前公布的数据相当。阿西替尼导致 PDAC 细胞中的细胞增殖显着降低,这是由 G2/M 阻滞引发起的。卡努等人先前发现阿西替尼直接抑制胰腺细胞系 Capan-1 和 Miapaca 的增殖并延长凋亡率。

阿西替尼(Axitinib)的耐药与胰腺癌中葡萄糖代谢增加有关

我们使用 [C-14]DG 摄取测定来评估医治引发起的葡萄糖代谢变化,发现存活的 PDAC 细胞的葡萄糖代谢延长了 2 到 4 倍。对于化学疗法剂吉西他滨也观察到了这种效果(数据未显示)。尽管医治后葡萄糖代谢初期延长的分子机制尚未完全明白,但它与 Haberkorn等人的报告一致。25名发现大鼠前列腺腺癌细胞体外FDG 和 3-O-甲基葡萄糖的摄取延长,用吉西他滨医治 24 小时后体内葡萄糖转运率和磷酸化显着延长。

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随后,在用阿西替尼(Axitinib)脉冲处置 6 个月后,分离出稳定的耐受药物小鼠 PDAC 细胞克隆。值得注意的是,与亲代细胞系相比,这些细胞系的 [C-14]DG 摄取量也延长了 2 倍,这表明葡萄糖代谢在耐受药物性发展中的重要作用。此外,与亲代细胞系相比,阿西替尼耐受药物的 PDAC 细胞系对葡萄糖剥夺和用葡萄糖类似物 2-DG 医治更敏感。为了确认观察到的葡萄糖代谢延长,我们使用 XF24 分析仪进行了 ECAR 测定,该分析仪实时测量代谢终产物的摄取和释放。我们发现如今亲代 PDAC 细胞系中阿西替尼医治 24 小时后,存活细胞群的糖酵解率呈剂量依赖性延长。此外,与未经处置的亲本对照相比,抗阿西替尼的 PDAC 细胞系中的糖酵解速率高出 2 倍,并且用阿西替尼处置耐受药物细胞系导致糖酵解速率没有进一步变化。然而,乳酸释放并不是培养基酸化的唯一原理。乳酸通过MCT被转运出细胞。MCT-4 主要与糖酵解率高的细胞中乳酸的输出有关,并且在胰腺癌中高度表达。我们证实,与未处置的 PDAC 细胞相比,糖酵解的延长与阿西替尼处置的 PDAC 细胞和阿西替尼耐受药物的 PDAC-R1、-2、-3 克隆中 MCT-4 蛋白水平的延长相匹配。

葡萄糖通过细胞膜的转运是由葡萄糖转运蛋白介导的,Glut-1 通常在癌细胞中过度表达,并与对医治的反应减少有关。流式细胞术和共聚焦显微镜显示 Glut-1 响应于阿西替尼医治的细胞表面表达延长。这不是由 Glut-1 蛋白的从头合成引发起的,而是由 Glut-1 从细胞溶质池转移扩散到细胞表面膜引发起的。Glut-1 mRNA 没有变化证实了翻译后调控。以前曾报道过用 TKI 伊马替尼医治 GIST 肿瘤后葡萄糖转运蛋白的易位,这导致 Glut-1 细胞表面表达减少。在医治后数小时内,此类肿瘤中延长的葡萄糖代谢显着减少,这能够在临床上使用 FDG-PET 观察到。

尽管机制仍不明白,但对细胞讯号通路靶向医治的抵抗通常是由替代或补偿性讯号通路的上调介导的。我们的研究结果表明,延长的糖酵解率也可能在耐受药物性的发展中发挥重要作用,这支持了先前发表的数据,证明延长的糖酵解有助于肿瘤细胞对拉帕替尼、曲妥珠单抗和紫杉醇的耐受药物性。

有趣的是,我们还观察到用阿西替尼(Axitinib)处置的亲代 PDAC 细胞的耗氧量呈剂量依赖性延长,与亲代 PDAC 对照相比,阿西替尼耐受药物细胞克隆的耗氧率保持高 2 至 3 倍(数据未如图所示)。这表明延长的氧化磷酸化率以及糖酵解可能在耐受药物性的发展中起重要作用。虽然 pAKT 介导的 Glut-1 转运至膜导致糖酵解延长这怎样导致线粒体呼吸延长尚不明白。活化的 Akt 也延长了 HKII 与线粒体膜的结合,这阻止了细胞凋亡的启动,并延长了氧化呼吸。因此,这可能是我们观察到阿西替尼医治后氧化磷酸化延长的原理。

在临床环境中,阿西替尼(Axitinib)介导其抗癌作用的主要途径是通过抑制 VEGF 讯号/血管生成和重塑宿主/肿瘤环境。在体外也已证明,阿西替尼单独下调与胰腺癌细胞耐受药物性相关的转运蛋白 ABCG2 和 ATP7A 的表达,以及与伊立替康的活性代谢物 SN-38 联用。进一步在体内有必要进行实验来评估本研究中发现的抗性途径。此外,在测试的胰腺细胞系中,我们在蛋白质水平上没有看到阿西替尼受体靶标(VEGFR-2、PDGFR 和 C-kit)的表达,这表明阿西替尼可能通过胰腺癌细胞中尚未确定的靶标发挥作用,这与阿西替尼等受体酪氨酸激酶抑制剂 (RTKI) 公认的靶标混杂一致。

总之,我们在阿西替尼(Axitinib)医治后不久以及在阿西替尼医治后存活的细胞中发现了 pAkt-糖酵解轴的上调,这在阿西替尼耐受药物细胞系中得以维持。我们证明了用 Akt 特异性抑制剂 Mk-2206 医治对阿西替尼耐受药物的 PDAC 细胞恢复了对阿西替尼的敏感性。进一步的体外研究表明,Akt 抑制剂/阿西替尼组合显着改善了抗癌作用,并为进一步使用体内模型测试该组合提供了合理的依据。Akt 的激活延长可能通过延长哺乳动物雷帕霉素复合物 1 (mTORC1) 靶标的活性来上调 Glut-1 转运蛋白的表达,表明联合阿西替尼和 mTOR 抑制剂医治胰腺癌的可能策略。由于讯号传导和代谢变化都与胰腺癌的阿西替尼耐受药物相关,因此靶向代偿性代谢网络可能是对抗靶向医治获得性耐受药物的有效策略。

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