阿西替尼/阿昔替尼耐药诱导的糖代谢变化

　　能量(葡萄糖)代谢的改变是癌症发生和发展的关键事件。在胰腺腺癌(PDAC)细胞中，我们研究了酪氨酸激酶抑制剂受体(RTKI)阿西替尼/阿昔替尼耐药诱导的糖代谢变化。在这里，我们证明了从自发胰腺癌小鼠模型(KrasG12DPdx1-cre)获得的人类细胞系和小鼠PDAC细胞系对阿西替尼/阿昔替尼敏感。在最敏感的PDAC细胞系中，其抗增殖作用是由于G2/M阻断导致70-75%的细胞活力损失。然而，幸存的亚群显示[C-14]脱氧葡萄糖([C-14]DG)摄取增加了2- 3倍。这在来自亲本PDAC的阿西替尼耐药细胞系中持续。除了阿西替尼诱导的[C-14]DG摄取增加外，我们还观察到葡萄糖转运体-1 (Glut-1)转运体从胞质池转移到细胞表面膜，并且通过细胞外酸化率(ECAR)测定的糖酵解率增加了2倍。我们发现阿西替尼诱导磷酸化蛋白激酶B (pAkt)增加，通过磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)抑制剂阻断pAkt，我们逆转了Glut-1的易位并恢复了对阿西替尼治疗的敏感性。阿西替尼和Akt抑制剂在亲代胰腺细胞系联合治疗导致细胞活力下降超过单独治疗。我们的研究表明，PDAC对阿西替尼的耐药导致Akt激活介导的糖代谢增加。联合阿西替尼和Akt抑制剂可能改善PDAC的治疗。

　　我们证明了阿西替尼/阿昔替尼对小鼠和人类PDAC细胞系的直接毒性作用，其IC50从0.44到0.82 μM，与之前发表的数据相当。由于G2/M阻滞，阿西替尼/阿昔替尼导致PDAC细胞增殖显著降低。Canu等人此前发现，阿西替尼可直接抑制胰腺细胞系Capan-1和Miapaca的增殖，并增加其凋亡率。

　　我们使用[C-14]DG摄取测定来评估治疗引起的糖代谢变化，发现存活的PDAC细胞的糖代谢增加了2- 4倍。化疗药物吉西他滨也观察到了这种效应。尽管治疗后糖代谢早期增加的分子机制尚不完全清楚，这与Haberkorn等人的报告一致，他们发现吉西他滨治疗24小时后，体外大鼠前列腺癌细胞摄取FDG和3- o -甲基葡萄糖增强，体内葡萄糖转运率和磷酸化显著增加。

　　随后，经过6个月的阿西替尼/阿昔替尼脉冲治疗后，分离出稳定的耐药小鼠PDAC细胞克隆。值得注意的是，这些细胞系的[C-14]DG摄取也比亲代细胞系增加了2倍，表明葡萄糖代谢在抗性的形成中发挥了重要作用。此外，与亲代细胞系相比，阿西替尼耐药PDAC细胞系对葡萄糖剥夺和葡萄糖类似物2-DG的处理更敏感。为了证实观察到的葡萄糖代谢增加，我们使用XF24分析仪(Seahorse Biosciences, Boston, MA, USA)进行了ECAR分析，实时测量代谢最终产物的摄取和释放。我们发现，在亲代PDAC细胞系中，阿西替尼治疗24小时后，幸存细胞群的糖酵解率呈剂量依赖性增加。此外，阿西替尼耐药PDAC细胞株的糖酵解率比未处理的亲本对照高2倍，阿西替尼处理耐药细胞株的糖酵解率没有进一步变化。然而，乳酸释放并不是中度酸化的唯一原因。乳酸通过mct转运出细胞。MCT-4在糖酵解率高的细胞中主要与乳酸输出有关，26并且在胰腺癌中高表达我们证实，与未处理的PDAC细胞相比，阿西替尼处理的PDAC细胞和阿西替尼耐药的PDAC- r1、-2、-3克隆中MCT-4蛋白水平的增加与糖酵解的增加相匹配。

　　有趣的是，我们还观察到，在使用阿西替尼/阿昔替尼的亲代PDAC细胞中，氧消耗呈剂量依赖性增加，与亲代PDAC对照相比，阿西替尼耐药细胞克隆的氧消耗率保持了2- 3倍。这表明氧化磷酸化速率的增加以及糖酵解可能在抗性的发展中起重要作用。虽然pakt介导的Glut-1向细胞膜转运导致糖酵解增加，但这可能导致线粒体呼吸增加的机制尚不清楚。活化的Akt也增加了HKII与线粒体膜的关联，阻止了细胞凋亡的启动，并增加了氧化性呼吸因此，这可能是我们在阿西替尼治疗反应中观察到氧化磷酸化增加的原因。

　　总之，我们发现在阿西替尼/阿昔替尼治疗后不久以及在阿西替尼治疗后存活的细胞中，pakt -糖酵解轴上调，这在阿西替尼耐药细胞株中维持。我们证明，用akt特异性抑制剂Mk-2206治疗阿西替尼耐药PDAC细胞可恢复对阿西替尼的敏感性。进一步的体外研究表明Akt抑制剂阿西替尼联合抗肿瘤作用显著改善，为进一步在体内模型验证该联合提供了合理的依据。Akt激活增加可能通过增加哺乳动物雷帕霉素靶蛋白1 (mTORC1)的活性上调Glut-1转运蛋白的表达，这表明阿西替尼和mTOR抑制剂联合治疗胰腺癌的可能策略。由于信号转导和代谢变化都与胰腺癌中的阿西替尼耐药有关，针对代偿代谢网络可能是对抗靶向治疗获得性耐药的有效策略。微信扫描下方二维码了解更多：