AMPK上调恢复了对索拉非尼/索拉菲尼的敏感性

　　肝细胞癌 (HCC) 是全球癌症死亡的第三大原因。对多激酶抑制剂索拉非尼（索拉菲尼）的化学耐药性的频繁出现阻碍了HCC 的治疗，这与自我更新且经常逃避治疗的癌症干细胞 (CSC)的存在有关。关键代谢传感器AMP激活激酶 (AMPK) 最近被认为是一种肿瘤生长调节剂。在这项研究中，我们旨在阐明AMPK在HCC细胞中干细胞表型发展中的作用。为此，我们丰富了HCC 中的CSC群体显示耐药性（ALDH1A1、ABCB1A）和干细胞（CD133、Nanog、Oct4、甲胎蛋白）标记表达增加的细胞系，并证明了它们的干性表型。这些细胞对索拉非尼诱导的细胞死亡具有抵抗力。我们报告说，与亲本细胞相比，索拉非尼耐药细胞的总AMPK和磷酸化AMPK及其下游底物ACC 的水平较低。有趣的是，用 siRNA敲低AMPK或用 dorsomorphin 抑制增加了亲代细胞中干细胞标志物的表达，并阻止了索拉非尼诱导的细胞死亡。相反，AMPK的上调通过转染或通过 A-769662 的药理激活，降低了ALDH1A1、ABCB1A、CD133、Nanog、Oct4 和甲胎蛋白的表达，并恢复了对索拉非尼的敏感性。潜在机制分析指出缺氧诱导因子HIF‐1α 作为干性的调节剂。异种移植小鼠模型的体内研究表明，干细胞样细胞具有更大的致瘤能力。AMPK激活减少了异种移植肿瘤的生长并降低了干细胞标志物的表达。总之，这些结果表明AMPK可以作为克服HCC化学耐药性的新靶点。

　　索拉非尼（索拉菲尼）耐药性仍然是有效治疗肝细胞癌的主要问题，因为索拉非尼是针对这种疾病晚期形式的唯一标准临床治疗方法。这种化合物的治疗益处是有限的，并且总是会再次出现肿瘤进展。因此，有必要确定促进耐药性的信号通路，并探索克服耐药性的潜在策略，以寻找更有效的治疗方法。在这项研究中，我们分析了 AMP 活化激酶在两种 HCC 细胞系中癌症干细胞表型发展中的作用。在索拉非尼存在下生长 12 个月的 HepG2 和 Huh7 细胞显示出更高的耐药性（ALDH1A1、ABCB1A）和干相关（CD133、OCT4、Nanog、甲胎蛋白）基因的表达，并具有更高的克隆能力、更高的增殖率和分化能力和致瘤潜能增加，表明索拉非尼耐药诱导或选择了干细胞样细胞。尽管 CD133 的生物学功能还不是很清楚，但它目前可作为肝癌干细胞的有用标志物。发现 CD133 阳性 HCC 细胞具有更高的集落形成效率、更高的增殖输出和更强的体内形成肿瘤的能力。这些 HCC 细胞的致瘤潜能与 CD133 和 ALDH 的表达相关。此外，CD133 在 127 个 HCC 标本中的过度表达与预后不良有关。最近的结果表明，CD133 可能与 PI3K 的调节亚基相互作用，稳定 AKT 信号并赋予肝细胞癌类似 CSC 的特性。我们的结果与这些观察结果非常一致，因为 CD133 阳性细胞表现出更高的增殖和致瘤潜力。此外，我们表明，长期使用增加剂量的索拉非尼治疗 HCC 细胞会诱导多能性基因的表达，并将它们转化为高度侵袭性和耐药性的细胞。与我们的结果一致，先前的数据表明，Nanog的+Huh7细胞显示出增加的化学抗性，自我更新，球形成能力和体内肿瘤发生率。考虑到Oct4和时Nanog 转录因子作为多能性的守门人。在我们的研究中，HepG2SF1 和 Huh7SF1 细胞中干细胞基因的表达升高表明 HCC 细胞中的索拉非尼耐药与 CSC 亚群的增加有关，并表明 CSC 的富集是 HCC 对索拉非尼治疗耐药的根本原因。

　　有趣的是，这些细胞对索拉非尼（索拉菲尼）诱导的细胞死亡具有抵抗力，并表现出 Akt/mTOR 通路的过度激活。我们发现索拉非尼耐药与 Akt/mTOR 上调相关，这与之前的其他研究一致，并揭示了该途径在药物中的重要性反抗。

　　基于我们的上述发现，我们进一步证实了小鼠异种移植模型中 AMPK 与索拉非尼（索拉菲尼）耐药之间的关系。体内研究表明，HepG2SF1 细胞具有更高的致瘤潜力，并且由这些细胞产生的肿瘤对索拉非尼表现出更强的耐药性。此外，HepG2SF1 肿瘤具有较低的 AMPK 表达和较高的干细胞标志物表达。

　　最近的数据表明，Wnt/β-catenin 信号通路的过度表达可诱导胚胎干细胞快速分化。然而，Wnt/β-catenin 信号在干细胞重编程中的作用是有争议的，因为该途径似乎同时参与了效力的维持和分化的诱导。我们的数据表明，β-catenin 和细胞周期蛋白 D1 在干细胞样细胞中下调，AMPK 过表达增加了这两种蛋白质的水平，表明该信号通路在诱导 HCC 干细胞分化中发挥作用。转录共激活因子 PGC1α 是线粒体生物发生和能量消耗的主要调节因子。PGC-1α 直接激活多个转录因子以调节过多基因的表达。有趣的是，AMPK 可以通过增加其表达和磷酸化来调节 PGC-1α。反过来，PGC-1α 通过与许多不同的转录因子（如 PPARγ）相互作用而具有强大的转录活性。我们的数据显示所有这些蛋白质在索拉非尼诱导的干细胞样 HCC 细胞中都被下调，与它们的 AMPK 值一致，并增加了 AMPK 转染的细胞。相比之下，缺氧诱导因子 HIF-1α 已被揭示为癌症干细胞干性特性的主要调节因子，HepG2SF1 和 Huh7 细胞与其亲代细胞相比增加，而在 AMPK 转染的细胞中减少。这些结果与之前的结果非常一致，表明 AMPK 活性的降低足以在常氧条件下增加癌细胞中的 HIF-1α 蛋白水平，并且与 HIF-1α 调节表达的概念一致癌细胞中的 Oct4、Sox2 和 Nanog 等干细胞标志物。同样，在确定的培养基中培养从肝细胞癌细胞系获得的肝球中，观察到 ABCB1A 和 HIF-1α 的显着增加，并且与耐药性相关，与我们的结果一致。

　　我们的数据表明，索拉非尼（索拉菲尼）治疗对 AMPK 的下调诱导了 CSC 中 HCC 细胞的富集，这可能是由 HIF-1α 介导的。在特定培养基中培养时，这些 CSC 具有增强的致瘤性、克隆形成能力和分化能力，并增强了干细胞标记物 Oct4、Nanog、ALDH1A1、ABCB1A 和 AFP 的表达。所有这些特征都可以通过 AMPK 激活或过度表达来逆转。此外，AMPK 上调恢复了对索拉非尼（索拉菲尼）的敏感性。我们的结果表明 AMPK 在肝细胞癌化疗耐药中的新作用，并为 HCC 提供了新的治疗策略。微信扫描下方二维码了解更多：