丙泊酚通过抑制人脐静脉内皮细胞糖酵解减弱肿瘤与内皮细胞黏附的机制研究

第一作者及机构
本研究由复旦大学附属肿瘤医院麻醉科的Jie Qi、Qichao Wu、Xueqin Zhu等共同完成，通讯作者为Minmin Zhu和Changhong Miao。论文发表于2019年10月的《Acta Biochimica et Biophysica Sin》（ABBS）期刊，DOI号为10.1093/abbs/gmz105。

学术背景
肝癌（HCC）是全球发病率第六、死亡率第三的恶性肿瘤，手术切除是其主要治疗手段。麻醉药物在围手术期可能影响肿瘤进展，而丙泊酚（Propofol）作为常用静脉麻醉剂，已被报道具有抗肿瘤潜力。肿瘤内皮细胞（TECs, Tumor Endothelial Cells）是肿瘤微环境中血管内层的特殊细胞，其高糖酵解特性促进肿瘤细胞黏附、迁移和转移。然而，丙泊酚是否通过调控TECs的代谢和黏附功能抑制肿瘤转移尚不明确。本研究旨在探索丙泊酚通过抑制糖酵解通路减弱TECs与肿瘤细胞黏附的分子机制。

研究流程与方法
1. 细胞模型构建
- 使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和肝癌细胞系Huh7。HUVECs经肿瘤条件培养基（Tumor CM, Conditioned Medium）处理24小时以模拟TECs表型，随后分别用丙泊酚（25 μM）、CAMKII抑制剂KN93（10 μM）、NMDA受体拮抗剂MK801（500 μM）或NMDA受体激活剂Rapastinel（20 μM）处理4小时。

1. 黏附能力检测

   • 将Huh7细胞与处理后的HUVECs共培养90分钟，通过显微镜计数黏附的肿瘤细胞数量。结果显示，肿瘤CM显著增强黏附能力，而丙泊酚可浓度依赖性抑制此效应（图1a）。
     

2. 分子机制分析

   • Western blot检测：丙泊酚显著下调黏附分子（E-selectin、VCAM-1、ICAM-1）和糖酵解关键蛋白（GLUT1、HK2、LDHA）的表达（图1b, 图2a）。
     
   • 代谢活性检测：通过细胞外酸化率（ECAR, Extracellular Acidification Rate）评估糖酵解水平，发现丙泊酚降低TECs的糖酵解活性（图2c）。
     
   • 信号通路研究：丙泊酚抑制HIF-1α表达、Akt和CAMKII磷酸化，并降低细胞内钙离子浓度（Ca²⁺）。MK801和KN93的效应与丙泊酚类似，而Rapastinel可逆转丙泊酚的作用（图3-5）。
     

3. 实验验证

   • 通过抑制剂（KN93、MK801）和激活剂（Rapastinel）的对比实验，证实丙泊酚通过抑制NMDA受体-Ca²⁺-CAMKII-Akt-HIF-1α轴调控糖酵解和黏附（图4-6）。
     

主要结果
1. 丙泊酚抑制TECs黏附能力
- 肿瘤CM使HUVECs黏附分子表达上调2-3倍，而25 μM丙泊酚可使其恢复至基线水平（图1c）。

1. 糖酵解调控的关键作用

   • 丙泊酚降低GLUT1、HK2和LDHA蛋白表达（图2b），并减少ECAR值约40%（图2c），表明糖酵解抑制是黏附减弱的核心机制。
     

2. 信号通路层级关系

   • 丙泊酚通过抑制NMDA受体降低Ca²⁺内流，进而减少CAMKII和Akt磷酸化，最终下调HIF-1α及其靶基因（图3e, 图4e）。这一通路被MK801和KN93模拟，并被Rapastinel逆转（图6a）。
     

结论与意义
本研究首次揭示丙泊酚通过NMDA受体-Ca²⁺-CAMKII-HIF-1α轴抑制TECs糖酵解，从而减弱肿瘤细胞黏附。其科学价值在于：
1. 理论创新：提出麻醉药物调控肿瘤微环境的新机制，为围手术期抗转移策略提供依据。
2. 应用潜力：丙泊酚或可作为辅助药物，用于减少肝癌术后转移风险。

研究亮点
1. 多靶点机制：从代谢（糖酵解）、黏附分子到钙信号通路，系统解析丙泊酚的作用网络。
2. 转化医学意义：为“麻醉选择影响肿瘤预后”的临床争议提供实验证据。
3. 方法学创新：结合ECAR动态检测和药理学工具药（如Rapastinel），增强结论可靠性。

局限性
研究仅基于体外实验，需进一步通过动物模型验证；NMDA受体在TECs中的特异性表达机制未深入探讨。

基金支持
国家自然科学基金（81873948、81871590）、上海市卫健委重点项目（2015ZB0104）等资助。