Study on the Metabolic Reprogramming of Lung Cancer Cells Regulated by Docetaxel Based on Metabolomics

Abstract

背景与目的多西他赛是一种临床常用的抗肿瘤药物，是晚期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）的一线用药。然而，多西他赛抗NSCLC作用的分子机制尚不明确。研究表明肿瘤细胞的代谢重编程在肿瘤发生发展过程中发挥重要作用。本研究旨在通过结合代谢组学分析及生物学手段来探讨多西他赛所影响的NSCLC细胞代谢通路。方法首先，通过CCK-8实验分析多西他赛对NSCLC细胞活力的影响，筛选合适药物浓度。接下来，通过基于气相色谱质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）的代谢组学技术分析多西他赛处理和未处理的A549和H1299细胞。并通过统计学计算得到处理组和未处理组间的差异代谢物。最后，通过蛋白质免疫印迹分析（Western blot）多西他赛对其所调控的相关代谢途径中关键酶蛋白质表达水平的影响。结果多西他赛可时间依赖和浓度依赖地抑制A549和H1299细胞活力。随着多西他赛处理时间延长，凋亡敏感蛋白质多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶[Poly(ADP-)Polymerase, PARP]逐渐被激活裂解形成P89片段。代谢组学分析发现，药物处理后的A549和H1299细胞内，8种代谢物均发生显著变化，主要集中于三羧酸（tricarboxylic acid, TCA）循环代谢通路。同时，药物处理后，TCA循环关键调控酶异柠檬酸脱氢酶蛋白质表达水平显著下降。结论多西他赛诱导NSCLC增殖抑制及凋亡的效应可能与下调异柠檬酸脱氢酶，进而抑制三羧酸循环代谢途径有关。