王炎研究员团队围绕中医情志应激在肿瘤中发生发展中的作用展开研究,深度挖掘中医传统情志理论及方药,聚焦肿瘤患者身心健康,不断在中医药防治大肠癌领域取得新进展。前期研究团队已证实,中药复方小柴胡汤及逍遥散等柴胡类方可以调控肠道菌群从而缓解情志应激下的大肠癌进展。基于此,团队进一步对情志应激如何促进大肠癌发展进行了深入的机制研究,并以“Chronic stress promotes colorectal cancer progression by enhancing glycolysis through β2-AR/CREB1 signal pathway”为题在国际学术期刊International Journal of Biological Sciences(Q1区 IF 9.2)发表论文。本研究利用病证结合小鼠模型,创新性阐述慢性情志应激通过肾上腺素激活β2-AR/PKA/CREB1信号通路,促使肿瘤细胞代谢重编程,进而导致大肠癌进展的作用机制。本研究为中医情志理论指导临床中医药防治大肠癌的全程化、精准化诊疗方案的制定提供了科学依据。
作者首先建立了慢性情志应激下小鼠大肠癌病证结合模型,证实慢性情志应激引起小鼠行为学的改变,促进了大肠癌的肿瘤生长的作用。并且将体内经过慢性情志应激后肿瘤细胞重新接种到正常小鼠体内,其仍具有持续快速增殖的特性,提示了慢性情志应激可以驯化肿瘤细胞。激素水平检测发现,体内肾上腺素水平明显升高,而肾上腺素处理明显促进大肠癌细胞增殖。进一步结合非靶向代谢组学和靶向代谢组学分析发现,慢性情志应激引起糖酵解相关代谢物的改变,包括增强细胞的葡萄糖吸收、乳酸分泌和细胞外酸化率,并且可以提高糖酵解相关代谢酶的表达水平等。而采用糖酵解抑制剂处理后,明显阻断了慢性情志应激对大肠癌细胞增殖和肿瘤生长的促进作用,证明代谢重编程对于慢性情志应激下大肠癌进展的关键作用。
基于上述发现,进一步开展糖酵解在慢性情志应激引起的激素水平改变中的作用研究。首先,肾上腺素受体中β2-AR (ADRB2)是大肠癌细胞中表达的主要AR,慢性情志应激显著上调了β2-AR的mRNA和蛋白表达水平。对肾上腺素发挥功能的主要下游蛋白CREB1检测发现,慢性情志应激组的CREB1的磷酸化水平明显增加,并且肾上腺素处理可以明显促进CREB1的磷酸化,而β2-AR拮抗剂明显抑制CREB1磷酸化。前述代谢组学结果提示,应激组cAMP水平明显提高,而cAMP可以激活PKA。作者进一步通过体内外实验及挽救验证了阻断β2-AR/PKA/CREB1信号通路,可以抑制慢性情志应激引起的大肠癌肿瘤进展的机制。最后,研究发现干预β2-AR/CREB1可以明显抑制慢性情志应激引起的糖酵解相关代谢酶的表达改变,荧光素酶报告基因实验和染色质免疫共沉淀实验均提示慢性情志应激可以增强CREB1与GLUT1、HK2和PFKP启动子的结合。综上,本研究发现慢性情志应激可以通过β2-AR/PKA/CREB1信号通路增强糖酵解相关代谢酶的表达促进大肠癌肿瘤进展。
本项工作从肿瘤代谢重编程的角度阐述了慢性情志应激与大肠癌进展的关系,提示靶向糖酵解及β2-AR信号通路可以作为情志应激相关大肠癌治疗的手段,为大肠癌的临床治疗提供了新的思路,具有重要的临床应用价值。