2017-1中国药理学通报封面

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1 126 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1):126~32 网络出版时间 : :13 网络出版地址 :htp:// 2 脱氧葡萄糖通过降低有氧糖酵解增强白血病 K562/ADM 耐药细胞对阿霉素的敏感性张雪燕 1, 艾子莺 1, 苟泽鹏 2, 陈静 1, 易娟 1, 赵怀顺 1 1, 魏虎来 (1. 兰州大学基础医学院, 甘肃省新药临床前研究重点实验室 ; 2. 兰州军区机关医院门诊部, 甘肃兰州 ) doi: /j.isn 文献标志码 :A 文章编号 : (2017) 中国图书分类号 :R329.24;R343.23;R733.7;R977 6; R 摘要 : 目的研究 2 脱氧葡萄糖 (2 deoxy D glucose,2 DG) 通过抑制糖代谢增强白血病 K562/ADM 多药耐药细胞对阿霉素 (adriamycin,adm) 敏感性的作用及机制方法以白血病 K562/ADM 及其亲本 K562 细胞为靶细胞模型,MTT 法检测细胞增殖活性, 葡萄糖乳酸己糖激酶测试盒分析葡萄糖消耗量乳酸生成量和己糖激酶 (hexokinase,hk) 活性 Westernblot 法检测哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 (mammalian targetofrapamycin,mtor) 表达和磷酸化 (p mtor) 以及葡萄糖转运体 4(glucosetransporter 4,GLUT 4) 的表达结果与亲本 K562 细胞相比, 白血病 K562/ADM 耐药细胞 HK 活性 GLUT 4 表达水平和有氧糖酵解能力增强 2 DG 能够收稿日期 : , 修回日期 : 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (No , ); 兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 (Nolzujbky ) 作者简介 : 张雪燕 (1979-), 女, 博士, 讲师, 研究方向 : 细胞分子生物学,E mail:yan730000@163.com; 魏虎来 (1962-), 男, 硕士, 教授, 博士生导师, 研究方向 : 细胞分子生物学, 通讯作者,E mail:weihulai@lzu.edu.cn 明显抑制 K562/ADM 及 K562 细胞的 HK 活性葡萄糖消耗量和乳酸生成量, 呈时间 - 浓度依赖性地抑制白血病细胞的增殖活性低剂量 2 DG 和 ADM 可诱导 K562/ADM 细胞 mtor 高表达及磷酸化水平增高, 但 2 DG 与 ADM 联合则可有效对抗 ADM 诱导的 K562/ADM 细胞 mtor 高表达和磷酸化, 并可降低 GLUT 4 的表达, 提高 K562/ADM 细胞对阿霉素的敏感性结论 2 DG 通过竞争性抑制 HK 活性和抵抗 ADM 诱发的代偿性 mtor 活化, 降低 GLUT 4 表达, 有效阻断有氧糖酵解途径而降低 K562/ADM 耐药细胞的增殖活性增强其对化疗药物的敏感性关键词 :2 脱氧葡萄糖 ; 阿霉素 ; 多药耐药性 ; 有氧糖酵解 ; mtor;glut 4; 白血病恶性肿瘤为维持肿瘤细胞无限增殖的物质和能量需要, 表现出了不同于正常细胞的能量代谢特征, 活跃的糖酵解是其最典型的生化特征 1924 年 Warburg 首次报道, 即使在氧供充足的条件下, 与正常细胞相比肿瘤细胞也表现出更强的糖酵解活性, 并将这一现象称为肿瘤的有氧糖酵解, 或称为瓦尔堡 (Warburg) 效应 [1] 大量研究表明肿瘤细胞增强的有氧酵解与肿瘤的发生发展疗效及预后等密切相关 [2] 活跃的有氧糖酵解可有效提供肿瘤细

2 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1) 127 胞增殖所需能量, 同时糖酵解过程中的中间产物也为肿瘤细胞合成蛋白质和脂肪所利用, 满足其无限增殖的需要 ; 此外糖代谢产生的乳酸可酸化肿瘤细胞微环境, 有利于肿瘤细胞的浸润和转移 [2-4] 因此, 阻断肿瘤细胞活跃的有氧糖酵解途径有可能成为新的抗肿瘤或增强抗肿瘤效果的有效措施我们前期研究已证实白血病 K562/ADM 耐药细胞的有氧酵解活性远高于其敏感的亲本 K562 细胞, 有氧糖酵解的增强可能与其耐药性相关 [5] 己糖激酶 (HK) 催化糖酵解途径的第 1 步代谢反应, 也是糖酵解的第 1 个限速酶 2 DG 为葡萄糖 2 位羟基被氢取代的葡萄糖类似物, 可与葡萄糖竞争性地结合 HK 而抑制细胞葡萄糖分解活性, 阻断糖酵解途径多项研究表明 2 DG 具有化疗增敏或逆转肿瘤细胞耐药性的作用 [6-7] 但当前有关有氧糖酵解在白血病细胞耐药性中的作用及分子机制尚不明确, 本文在前期研究基础上, 以药物敏感的白血病 K562 细胞为参照, 探讨 2 DG 对白血病多药耐药 K562/ADM 细胞阿霉素敏感性的影响及其可能的分子机制 1 材料与方法 1.1 材料白血病多药耐药细胞株 K562/ADM 细胞及其亲本敏感株 K562 细胞由兰州大学医学实验中心保存 2 DG( 源叶生物科技有限公司 ),ADM ( 深圳万乐制药公司 ),RIPA 细胞裂解液 ( 北京索来宝科技有限公司 ),BCA 定量试剂盒 ( 碧云天生物公司 ), 葡萄糖乳酸己糖激酶测试盒 ( 南京建成生物工程研究所 ), 兔抗人 GLUT 4 mtor p mtor (Ser2448)( 英国 ImmunoWay 公司 ), 鼠抗人 β ac tin 辣根过氧化物酶 (HRP) 标记的羊抗兔和羊抗鼠二抗 ( 北京中杉金桥生物技术有限公司 ),ECL 超敏发光液 ( 美国 Milipore 公司 ), 新生牛血清 ( 兰州荣晔生物科技公司 ), 无酚红 RPMI1640 培养液 ( 美国 GibcoBRL 公司 ) 全自动酶标仪 ( 美国 Bio Tek 公司 ) 1.2 方法细胞培养 K562 和 K562/ADM 细胞常规培养于含 10% 新生牛血清的 RPMI1640 完全培养液中, 置 37 体积分数为 0 05 的 CO 2 和饱和湿度条件下培养, 取对数生长期细胞用于实验 K562/ ADM 细胞定期用 ADM(9 2μmol L -1 ) 刺激以保持其高多药耐药性, 无 ADM 培养液继续培养 2 周后用于实验 MTT 法检测细胞增殖活性实验设对照组不同浓度的 2 DG 组 ADM 组和 2 DG 与 ADM 联合组取对数生长期细胞, 调整浓度至 L -1 接种于 96 孔细胞培养板, 按实验设计加入药物培养 24h 和 48h, 离培养终点 4h 加入 MTT, 继续培养 4h, 加入 100g L -1 SDS( 含 0 01mol L -1 HCl) 过夜, 全自动酶标仪于 570nm 处测吸光度值, 并计算细胞增殖抑制率葡萄糖消耗量的检测细胞分组同前取对数生长期细胞, 调整细胞浓度至 L -1, 接种于细胞培养瓶, 无酚红 RPMI1640 培养液中培养 48h 后离心收集培养液, 混匀, 用于葡萄糖消耗量的测定根据葡萄糖测定试剂盒说明,96 孔板中加入相应试剂,37, 孵育 15min, 于 505nm 波长下, 全自动酶标仪测定各孔吸光度值葡萄糖消耗量 =( 无细胞培养基中葡萄糖浓度 - 细胞培养液中葡萄糖浓度 ) 培养基体积相对葡萄糖消耗抑制率 /% =( 不加药组葡萄糖消耗量 - 加药组葡萄糖消耗量 )/ 不加药组葡萄糖消耗量 100% 乳酸生成量检测实验分组细胞培养液的收集同葡萄糖检测, 根据乳酸测试盒说明进行操作对待测培养液进行倍稀释, 选取 A 值在 0 05~0 35 的理想取样范围, 本实验采用 20 倍稀释结果,530nm 条件下自动酶标仪测定标准品和样品吸光度值相对乳酸产量抑制率 /% =( 不加药组乳酸产量 - 加药组乳酸产量 )/ 不加药组乳酸产量 100% HK 活性测定取对数生长期细胞, 调整细胞浓度至 L -1, 接种于细胞培养瓶中, 加入不同浓度的 2 DG 培养 48h, 离心收集细胞沉淀, PBS 洗涤, 细胞裂解液抽提总蛋白,BCA 法定量根据 HK 测试盒说明,96 孔板中加入相应试剂,340 nm 条件下全自动酶标仪测定各孔吸光度, 计算 HK 活性, 全蛋白质浓度标化 HK 活性 Westernblot 检测蛋白表达水平离心收集细胞,PBS 洗涤, 细胞裂解液抽提总蛋白,BCA 法测定蛋白含量, 加入蛋白上样缓冲液, 混匀,100 煮沸 5min, 每个样分别取 25μg 上样,4% ~10% SDS PAGE 凝胶电泳分离, 转印至 PVDF 膜,50g L -1 脱脂奶粉室温封闭 1h 后加入相应一抗,4 孵育过夜,PBS T 洗涤 3 次, 每次 5min, 分别加入羊抗兔或羊抗鼠二抗室温孵育 2h,PBS T 洗涤 3 次, 每次 10 min,ecl 显影, 以目的蛋白与内参蛋白 β actin 光密度的比值表示目的蛋白的相对表达量统计学方法采用 SPSS13 0 统计软件对数据进行统计分析, 两组之间的比较采用 Mann Whitney 检验, 多组之间比较采用单因素方差分析,

3 128 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1) 数据以 x±s 珋表示 2 结果 DG 抑制白血病细胞的增殖活性 2 DG 能够抑制白血病 K562 及 K562/ADM 细胞的增殖, 且呈时间 - 剂量依赖关系 (Fig1) 2 DG 处理 24h 和 48h 后,K562 细胞的 IC 50 分别为 (8 79±0 82) mmol L -1 和 (4 31±0 80)mmol L -1,K562/ADM 细胞为 (22 45±1 20)mmol L -1 和 (8 58±0 35) mmol L -1 2 DG 对 K562 细胞的增殖抑制活性强于 K562/ADM 细胞 Fig1 Inhibitoryefectsof2 DG onleukemiak562 sensitivecelsandk562/adm resistantcels A:K562cels;B:K562/ADM cels DG 抑制 HK 活性降低葡萄糖有氧糖酵解流量 K562/ADM 细胞的 HK 活性明显高于 K562 细胞 (P<0 01), 其活性分别为 (78 87±6 08)U g -1 Pro 和 (39 94±1 74)U g -1 Pro 2 DG 能降低两种细胞的 HK 活性, 且对 K562/ADM 细胞 HK 活性的抑制作用更为明显 (Fig2) 糖代谢流量检测结果表明 2 DG 明显降低 K562/ADM 细胞和 K562 细胞的葡萄糖消耗量及乳酸产量, 但对 K562/ADM 细胞的抑制率略低于 K562 细胞 (Fig2), 可能是由于 K562/ADM 细胞的基础有氧糖酵解高于 K562 细胞的缘故上述结果提示 2 DG 能够通过抑制己糖激酶活性而降低糖酵解流量, 减低细胞能量供应此外 Fig2 显示 2 DG 与 ADM 联合可进一步降低细胞葡萄糖消耗和乳酸生成, 提示 2 DG 联合 ADM 干扰糖有氧酵解可能增敏化疗药物对白血病细胞的抑制效应 DG 增强 K562/ADM 细胞对 ADM 的敏感性如 Fig3A 和 3B 所示, 应用 2 DG 抑制 HK 活性均可明显增强 K562/ADM 细胞和 K562 细胞对 ADM 的敏感性与单用 ADM 相比,0 5mmol L -1 和 2mmol L -1 2 DG 与 ADM 联合应用后 K562 细胞增殖抑制率分别平均增高 (1 36±0 44) 倍和 (1 90±0 86) 倍, 而 K562/ADM 耐药细胞增殖抑制率则平均增高 (2 44±0 34) 倍和 (4 96±0 76) 倍, 2 DG 对 K562/ADM 细胞的增敏效果高于 K562 细胞 (P<0 01,Fig3C) 提示 2 DG 抑制有氧糖酵解是降低 K562/ADM 细胞耐药性的有效途径 DG 联合 ADM 抑制 ADM 诱发的 mtor 表达和磷酸化增高如 Fig4 所示,2 DG 的应用可以增加 K562 和 K562/ADM 细胞 mtor 表达及磷酸化 (p mtor) 同时发现,ADM 明显增强 K562/ ADM 细胞 mtor 的表达和磷酸化, 但仅轻度影响 K562 细胞经 ADM 处理后,K562/ADM 细胞 mtor 及 p mtor 水平分别提高 (3 56±0 14) 倍及 (3 33±0 22) 倍, 而 K562 细胞仅增高 (1 68± 0 05) 倍和 (1 96±0 06) 倍尽管 2 DG 和 ADM 单独应用均可诱导 K562 细胞和 K562/ADM 细胞 mtor 表达及磷酸化 (p mtor) 增高, 但二者联合应用却可明显抵抗单一用药引起的 mtor 表达及磷酸化增高, 以 K562/ADM 耐药细胞尤为明显联合应用 ADM 和 2 DG, 细胞 mtor 表达及磷酸化水平均被抑制至接近基础水平 GLUT 4 是细胞摄入葡萄糖的重要转运蛋白, 也是 mtor 信号通路的下游底物分子 [8-9] Fig4 显示,K562/ADM 细胞 GLUT 4 的表达水平高于 K562 敏感细胞 (P<0 05) ADM 单独或与 2 DG 联合应用, 均对 K562 细胞 GLUT 4 的表达无明显影响, 但两者联合用药则明显降低 K562/ADM 细胞 GLUT 4 的表达水平上述结果提示 2 DG 联合 ADM 降低细胞 mtor p mtor 和 GLUT 4 表达, 减低细胞葡萄糖的摄入, 从而抑制细胞糖酵解供能, 可能是其增强白血病耐药细胞药物敏感性的重要作用机制 3 讨论

4 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1) 129 与正常细胞相比肿瘤细胞具有高消耗葡萄糖和偏好糖酵解供能的特点, 有氧糖酵解是肿瘤细胞能量代谢的重要特征, 肿瘤细胞的生长增殖和侵袭等恶性表型高度依赖增强的有氧糖酵解 [1-4] 据此提出了采用阻断糖酵解途径的策略抗肿瘤的思路 2 DG 作为天然葡萄糖的类似物可被肿瘤细胞高度摄取, 能够和葡萄糖竞争性结合己糖激酶, 但不能转化为磷酸果糖而使得糖酵解停止, 同时消耗大量己糖 Fig2 Efectsof2 DG aloneorcombinedwithadm onaerobicglycolysis inleukemiak562sensitivecelsandk562/adm resistantcels(48h) A,B,C:K562cels,D,E,F:K562/ADM cels. P<0 05, P<0 01vsADM alonegroup; # P<0 05, ## P<0 01vs2 DG/0 5mmol L -1 treatedgroup; P<0 05, P<0 01vsControl

5 130 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1) Fig3 2 DG increasessensitivityofk562/adm andk562celstoadm(48h) A:K562cels;B:K562/ADM cels;c:thecomparisonofincreased foldsofinhibitoryratebetween K562/ADM and K562 cels P < 0 05, P<0 01vscombinationofADM and2 DGwithADM alone, # P<0 05, ## P<0 01vsK562withK562/ADM cels. 激酶, 造成细胞内 ATP 生成减少, 细胞内能量缺失而抑制肿瘤生长及促进肿瘤细胞凋亡 [3-4] 本文研究证实己糖激酶抑制剂 2 DG 能够抑制白血病 K562 敏感细胞和 K562/ADM 耐药细胞的增殖,2 DG 联合阿霉素能够明显提高白血病多药耐药 K562/ADM 细胞对阿霉素的敏感性, 克服其耐药性 2 DG 抑制 HK 活性会导致糖酵解和磷酸戊糖途径的双重抑制, 前者的抑制可以减少细胞对葡萄糖的摄取, 限制能量的产生, 同时降低乳酸分泌, 增加细胞外环境 ph, 下调 H + ATP 相偶联的酶和转运蛋白的功能, 增加细胞对药物的吸收和效率 ; 后者的抑制减少了细胞增殖所需的关键分子 5 磷酸核糖合成, 限制核酸的合成速度, 同时还能够减少 NADPH 的合成, 降低细胞对药物的解毒能力和对氧化损伤的防御能力 [3-4] 2 DG 通过抑制 HK 活性进而阻断糖酵解途径降低细胞内 ATP 的生成, 影响细胞增殖 - 死亡相关信号通路是其抗肿瘤作用的主要机制 1958 年 Landau 等首次报道 2 DG 的抗肿瘤作用, 但长期以来 2 DG 单一用药疗效较差, 用药剂量较高, 严重限制了其临床推广和应用 [4] 有关 2 DG 对耐药性肿瘤细胞作用的研究更为少见依赖 ABC 转运蛋白家族成员介导的主动药物外排是肿瘤耐药现象发生的主要机制, 研究报道 2 DG 对化疗药物具有增敏效应, 并逆转耐药细胞的耐药性, 其机制可能与细胞药物转运蛋白表达减少 ATP 生成降低进而抑制药物转运蛋白的泵出功能有关 [4,6,7] 此外, 研究发现肿瘤中普遍存在 PI3K/ AKT/mTOR 信号通路的异常活化,PI3K 和 mtor 协同调控肿瘤的生长增殖和耐药等特性,mTOR 是细胞内诸多信号通路的交汇点, 是细胞营养摄取能量代谢增殖生长和分化等的综合性控制节点 [10-13] 异常活化的 mtor 可经转录因子 c Myc HIF 1(hypoxia induciblefactor 1) 等调控细胞糖酵解过程的代谢酶活性及转运体功能 [9-10], 通过代谢代偿凋亡抵抗等多种方式增强细胞的生长或增殖能力, 导致肿瘤细胞抵抗药物的杀伤效应 [12-14] 本研究发现低剂量 2 DG 单独应用能够促进 mtor 表达及磷酸化 (p mtor), 这可能是导致 2 DG 单一用药疗效较差用药剂量较高的原因 ; 同时 ADM 明显增强 K562/ADM 细胞 mtor 表达和磷酸化水平, 提示该信号分子的高表达和激活可能与 K562/ADM 细胞耐药性的发生密切相关 mtor 高表达和活化后, 经由其下游代谢相关分子介导, 代偿性的导致有氧糖酵解流量增加, 有氧糖酵解的增强又可以通过迅速产生 ATP 酸化细胞外环境加强核酸蛋白质合成的中间代谢产物等多种方式引起肿瘤细胞对化疗药物的抵抗 [3-4] 本文证实 2 DG 与 ADM 联合应

6 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1) 131 Fig4 ExpresionandphosphorylationofmTORandGLUT 4expresion ink562/adm andk562celstreatedwith2 DG and/oradm A,B,C,D:mTOR,p mtorandglut 4levelsinK562;E,F,G,H:mTOR,p mtorandglut 4levelsinK562/ADM. P<0 05, P<0 01 vscontrolgroup; # P<0 05, ## P<0 01vsADM alonegroup 用可明显抵抗 ADM 诱发的 K562/ADM 细胞 mtor 表达和磷酸化增强, 降低 mtor 信号通路下游分子 GLUT 4 的表达, 抵抗肿瘤细胞的代谢代偿, 协同性地提高该耐药细胞对阿霉素的敏感性逆转其耐药性尽管 2 DG 作为经典的 HK 抑制剂被使用, 但其对细胞作用的机制复杂, 有报道称 2 DG 还具有激活 AMPK 抑制自噬抑制细胞的糖基化干扰蛋白质的组装等作用 [15] 因此,2 DG 增强肿瘤细胞药物敏感性的确切分子机制尚有待进一步研究综上所述, 与亲本细胞相比, 白血病 K562/ADM 耐药细胞 HK 活性和有氧糖酵解增强,2 DG 不仅通过竞争性抑制 HK 活性干扰糖酵解途径, 而且能抑制 ADM 诱导的 mtor 高表达和磷酸化介导的代谢代偿, 而抑制 K562/ADM 耐药细胞的增殖和降低其耐药性, 增强白血病耐药细胞对化疗药物的敏感性 ( 致谢 : 本文实验在兰州大学基础医学院甘肃省新药临床前研究重点实验室完成, 在此表示由衷的感谢 ) 参考文献 : [1] VanderHeidenM G,CantleyLC,ThompsonCB.Understanding thewarburgefect:themetabolicrequirementsofcelproliferation [J].Science,2009,324(5930): [2] HsuPP,SabatiniDM.Cancercelmetabolism:Warburgandbe yond[j].cel,2008,134: [3] HamanakaRB,ChandelNS.Targetingglucosemetabolism for cancertherapy[j].jexpmed,2012,209(2): [4] ZhaoY,ButlerEB,TanM.Targetingcelularmetabolism toim provecancertherapeutics[j].celdeathdis,2013,4:e532. [5] ZhangXY,AiZY,ChenJ,etal.Glycometabolicadaptationme diatestheinsensitivityofdrug resistantleukaemiak562/adm celstoadriamycinviatheakt mtor/c Mycpathway[J].Mol MedRep,2016:inpres. [6] 申勇, 孙伟莉, 袁超, 等.99mTc MIBI 评价 2 脱氧 D 葡萄糖对鼻咽癌耐药株多药耐药的逆转作用及机制 [J]. 中国药理学通报,2015,31(10): [6] ShenY,SunW L,YuanC,etal.Evaluationofreversalefectof2 DGonmultidrugresistancebydetectinguptakeof99mTc MIBIin HNE 1/DDPcels[J].ChinPharmacolBul,2015,31(10): [7] 程秀, 刘浩, 方琳, 等.2 DG 增强乳腺癌细胞对阿霉素化疗敏感性的作用 [J]. 中国药理学通报,2010,26(10): [7] ChengX,LiuH,FangL,etal.2 DGenhanceschemosensitivityof breastcancercelstoadriamycin[j].chinpharmacolbul,2010, 26(10): [8] ChenW,GueronM.Theinhibitionofbovinehearthexokinaseby 2 deoxy D glucose 6 phosphate:characterizationby31pnmrand metabolicimplications[j].biochimie,1992,74(9-10): [9] YeungSJ,PanJ,LeeMH.Rolesofp53,MYCandHIF 1inreg

7 132 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2017Jan;33(1) ulatingglycolysis theseventhhalmarkofcancer[j].celmollife Sci:CMLS,2008,65(24): [10] DuvelK,YeciesJL,MenonS,etal.Activationofametabolic generegulatorynetworkdownstreamofmtorcomplex1[j].mol Cel,2010,39(2): [11] MartinDE,HalMN.TheexpandingTORsignalingnetwork[J]. CurOpinCelBiol,2005,17(2): [12] CerelaC,GaigneauxA,DicatoM,DiederichM.Antagonisticrole ofnaturalcompoundsinmtor mediatedmetabolicreprogramming [J].CancerLet,2015,356(2PtA): [13] 王传振, 马淑梅, 石群, 等.2 脱氧葡萄糖联合雷帕霉素诱导结肠癌 HCT 116 细胞的凋亡作用研究 [J]. 世界临床药物, 2015,36(6): [13]WangCZ,MaSM,ShiQ,etal.Anti tumorefectof2 deoxy D glucosecombinedwithrapamycinagainstthecoloncancerhct 116cellines[J].WorldClinDrugs,2015,36(6): [14]EstanMC,CalvinoE,deBlasE,etal.2 Deoxy D glucosecooper ateswitharsenictrioxidetoinduceapoptosisinleukemiacels:in volvementofigf 1R regulatedakt/mtor,mek/erkandlkb 1/AMPKsignalingpathways[J].Biochem Pharmacol,2012,84 (12): [15] ChenK,XuX,KobayashiS,etal.Caloricrestrictionmimetic2 deoxyglucoseantagonizesdoxorubicin inducedcardiomyocytedeath bymultiplemechanisms[j].jbiolchem,2011,286(25): Deoxyglucoseimprovessensitivityofleukemia drug resistantk562/adm celstoadriamycinbyblockingaerobicglycolysis ZHANGXue yan 1,AIZi ying 1,GOUZe peng 2,CHENJing 1,YIJuan 1,ZHAOHuai shun 1,WEIHu lai 1 (1.SchoolofBasicMedicalScience,LanzhouUniversity,KeyLaboratoryofPreclinicalStudyforNewDrugsofGansuProvince, Lanzhou ,China;2.OutpatientDepartment,InstitutionHospitalofLanzhouMilitaryRegion,Lanzhou ,China) Abstract:Aim Toinvestigatetheefectof2 deoxy D glucose(2 DG)onthesensitivityofleukemiamulti drugresistantk562/admcelstoadriamycinbyinhib itingglycolyticpathwayaswelasitsmolecularmecha nisms.methods Theleukemiadrug resistantk562/ ADM celsandparentalk562celswereusedasthe targetcelmodels.thecelproliferatingactivitywas asesedwithanmttcolorimetricasay,andthegly colysisincludingglucoseconsumption,lactateexport, andhexokinaseactivitywasdeterminedbyglucose, lacticacidandhexokinase(hk)testingkits.theex presionandphosphorylationofmammaliantargetof rapamycin(mtor)andglucosetransporter 4(GLUT 4)expresionwereanalyzedbywesternblot.Results K562/ADM drug resistantcelsposesedhigherhk activity,glut 4expresionlevelandaerobicglycolic ability than K562 sensitive cels. 2 DG treatment markedlyinhibitedhk activity,glucoseconsumption, andlactateexportbothink562celsandk562/adm cels,andsuppresedtheproliferationofthetwocels inatime andconcentration dependentmanner.low concentrationof2 DGoradriamycincouldincreasethe expresionandphosphorylationofmtor.however, theco administrationof2 DGandadriamycinmarkedly counteracted adriamycin mediated enhancement of mtorexpresionandphosphorylationanddown regu latedglut 4expresioninK562/ADM cels,and2 DGdramaticalyimprovedthesensitivityofK562/ADM celstocytotoxicity.conclusion 2 DG inhibitsthe proliferationofdrug resistantk562/admcelsanden hancesthesensitivitytoadriamycinbyblockingaerobic glycolysispathwaythroughinhibitinghexokinaseactivi ty,counteractingadriamycin stimulatedincreasedex presionandphosphorylationofmtoranddownregu latingglut 4expresion. Keywords:2 deoxy D glucose;adriamycin;multidrug resistance;aerobicglycolysis;mtor;glut 4;leuke mia

12 (autophagy),imagej,,, 3 [1-4] (self-eating) Transwelinvasion, 20μmol L -1 LY A549 [5] PI3K/AKT 24h,PBS, [6-8],, ml -1 ( ) 600μL

12 (autophagy),imagej,,, 3 [1-4] (self-eating) Transwelinvasion, 20μmol L -1 LY A549 [5] PI3K/AKT 24h,PBS, [6-8],, ml -1 ( ) 600μL ( )2017 57 5JournalofNanchangUniversity(MedicalSciences)2017,Vol.57No.5 11 LY294002, (, 330006) : LY294002 PI3K/AKT 0 10 15 20 25 30μmol L -1 LY294002(LY294002 ) A549,PBS CCK8 LY294002 A549 ; Westernblot