二甲双胍通过PI3K/AKT/GSK3β信号通路对肺癌A549细胞增殖的影响

doi:10.13481/j.1671-587X.20210313

摘要/Abstract

摘要： 目的

探讨二甲双胍对非小细胞肺癌A549细胞增殖的影响，并阐明其可能的作用机制。

方法

将肺癌A549细胞分为对照组和不同浓度（1、2、4、8、16和32 mmol·L^－1）二甲双胍组，MTT法检测作用24、48和72 h后各组A549细胞增殖率，克隆形成实验检测各组A549细胞克隆形成数，细胞划痕实验检测各组A549细胞迁移率，RT-PCR法检测各组A549细胞中磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）、蛋白激酶B（AKT）和糖原合成激酶3β（GSK3β）mRNA表达水平，Western blotting法检测各组A549细胞中PI3K、磷酸化PI3K（p-PI3K）、AKT、磷酸化AKT（p-AKT）、GSK3β和磷酸化GSK3β（p-GSK3β）蛋白表达水平。

结果

与对照组比较，作用24、48和72 h后，不同浓度二甲双胍组A549细胞增殖率降低（P<0.05）；与对照组比较，2和8 mmol·L^－1二甲双胍组A549细胞克隆形成数降低（P<0.05）；与对照组比较，2和8 mmol·L^－1二甲双胍组A549细胞迁移率降低（P<0.05）；与对照组比较，2和8 mmol·L^－1二甲双胍组A549细胞中PI3K、AKT和GSK3β mRNA表达水平明显降低（P<0.05）；与对照组比较，2和8 mmol·L^－1二甲双胍组A549细胞中PI3K、p-PI3K、p-AKT和p-GSK3β蛋白表达水平明显降低（P<0.05）。

结论

二甲双胍可抑制肺癌A549细胞增殖和迁移，其机制可能与抑制PI3K/AKT/GSK3β信号通路有关。

关键词: 肺肿瘤, 二甲双胍, 增殖, 迁移, PI3K/AKT/GSK3β信号通路

Abstract: Objective

To investigate the effect of metformin on the proliferation of the non-small cell lung cancer A549 cells ，and to clarify its possible mechanism.

Methods

The A549 cells were divided into control group and different concentrations （1， 2， 4， 8， 16 and 32 mmol·L^－1） of metformin groups.MTT method was used to detect the proliferation rates of A549 cells in various groups after treated for 24， 48 and 72 h； clone formation experiment was used to detect the clone formation number of A549 cells in various groups； cell scratch test was used to detect the migration rates of A549 cells in various groups； RT-PCR method was used to detect the expression levels of phosphoinositide-3-kinase （PI3K）， protein kinase B （AKT）， and glycogen-synthase kinase-3β （GSK3β） mRNA in the A549 cells in various groups； Western blotting method was used to detect the expression levels of PI3K， PI3K（p-PI3K）， AKT， phosphorylated AKT（p-AKT）， GSK3β ，and phosphorylated GSK3β （p-GSK3β） proteins in the A549 cells in various groups.

Results

Compared with control group， the proliferation rates of lung cancer A549 cells in different concentrations of metformin groups after treated for 24， 48 and 72 h were decreased （P<0.05）； compared with control group， the number of clone formation in the A549 cells in 2 and 8 mmol·L^－1 metformin groups was decreased （P<0.05）； compared with control group， the migration rates of the A549 cells in 2 and 8 mmol·L^－1 metformin groups were decreased （P<0.05）； compared with control group， the expression levels of PI3K， AKT and GSK3β mRNA in the A549 cells in 2 and 8 mmol·L^－1 metformin groups were significantly decreased （P<0.05）； compared with control group， the expression levels of PI3K， p-PI3K， p-AKT， and p-GSK3β proteins in the A549 cells in 2 and 8 mmol·L^－1 metformin groups were significantly decreased （P<0.05）.

Conclusion

Metformin can inhibit the proliferation and migration of lung cancer A549 cells， and its mechanism may be related to the inhibition of PI3K/AKT/GSK3β signaling pathway.

Key words: lung cancer, metformin, proliferation, migration, PI3K/AKT/GSK3β signaling pathway

中图分类号:

R734.2

穆春青, 周磊, 赵楠, 王红, 李智. 二甲双胍通过PI3K/AKT/GSK3β信号通路对肺癌A549细胞增殖的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 637-643.

Chunqing MU, Lei ZHOU, Nan ZHAO, Hong WANG, Zhi LI. Effect of metformin on proliferation of lung cancer A549 cells through PI3K/AKT/GSK3β signaling pathway[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2021, 47(3): 637-643.

图/表 8

表1

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参考文献

1	TORRE L A， SIEGEL R L， JEMAL A. Lung cancer statistics［J］. Adv Exp Med Biol， 2016， 893（2）： 1-19.
2	HIRSCH F R， SCAGLIOTTI G V， MULSHINE J L， et al. Lung cancer： current therapies and new targeted treatments［J］. Lancet， 2017， 389（10066）： 299-311.
3	章必成，朱波. 晚期非小细胞肺癌化学治疗的现状与未来［J］. 医药导报， 2018， 37（5）： 531-535.
4	DILMAN V M. Age-associated elevation of hypothalamic， threshold to feedback control， and its role in development， ageine， and disease［J］. Lancet， 1971， 1（7711）： 1211-1219.
5	ARRIETA O， VARELA-SANTOYO E， SOTO-PEREZ-DE-CELIS E， et al. Metformin use and its effect on survival in diabetic patients with advanced non-small cell lung cancer［J］. BMC Cancer， 2016， 16： 633.
6	YAO L， LIU M K， HUANG Y L， et al. Metformin use and lung cancer risk in diabetic patients： a systematic review and meta-analysis［J］. Dis Markers， 2019， 2019： 6230162.
7	CHUANG M C， YANG Y H， TSAI Y H， et al. Survival benefit associated with metformin use in inoperable non-small cell lung cancer patients with diabetes： a population-based retrospective cohort study［J］. PLoS One， 2018， 13（1）： e0191129.
8	YU C X， JIAO Y， XUE J， et al. Metformin sensitizes non-small cell lung cancer cells to an epigallocatechin-3-gallate （EGCG） treatment by suppressing the Nrf2/HO-1 signaling pathway［J］. Int J Biol Sci， 2017， 13（12）： 1560-1569.
9	谢建将，陈敏东，陈曲海，等. 二甲双胍对肺癌A549细胞增殖、迁移、侵袭能力及乳酸生成的影响［J］. 肿瘤学杂志， 2018， 24（4）： 323-327.
10	GUO Q Q， LIU Z Y， JIANG L L， et al. Metformin inhibits growth of human non-small cell lung cancer cells via liver kinase B-1-independent activation of adenosine monophosphate-activated protein kinase［J］. Mol Med Rep， 2016， 13（3）： 2590-2596.
11	ZHOU X H， LIU S S， LIN X M， et al. Metformin inhibit lung cancer cell growth and invasion in vitro as well as tumor formation in vivo partially by activating PP2A［J］. Med Sci Monit， 2019， 25： 836-846.
12	STOROZHUK Y， HOPMANS S N， SANLI T， et al. Metformin inhibits growth and enhances radiation response of non-small cell lung cancer （NSCLC） through ATM and AMPK［J］. Br J Cancer， 2013， 108（10）： 2021-2032.
13	LI L， WANG Y， PENG T， et al. Metformin restores crizotinib sensitivity in crizotinib-resistant human lung cancer cells through inhibition of IGF1-R signaling pathway［J］. Oncotarget， 2016， 7（23）： 34442-34452.
14	LUO Z， ZHU T， LUO W， et al. Metformin induces apoptotic cytotoxicity depending on AMPK/PKA/GSK-3β-mediated c-FLIP_L degradation in non-small cell lung cancer［J］. Cancer Manag Res， 2019， 11： 681-689.
15	AHMAD S， KHAN M Y， RAFI Z， et al. Oxidation， glycation and glycoxidation-The vicious cycle and lung cancer［J］. Semin Cancer Biol， 2018， 49： 29-36.
16	杜雯雯,黄建安.基于程序性死亡受体-1及其配体为靶点的肺癌免疫治疗新进展[J].中国实用内科杂志,2019,39(5):403-406.
17	DECENSI A， PUNTONI M， GOODWIN P， et al. Metformin and cancer risk in diabetic patients： a systematic review and meta-analysis［J］. Cancer Prev Res （Phila）， 2010， 3（11）： 1451-1461.
18	MALLIK R， CHOWDHURY T A. Metformin in cancer［J］. Diabetes Res Clin Pract， 2018， 143： 409-419.
19	李瑞阳，林芷伊，李晶，等. 化疗联合二甲双胍治疗前后非小细胞肺癌患者外周血中IGF-1和mTOR表达变化及其疗效分析［J］. 吉林大学学报（医学版）， 2020， 46（1）： 108-115.
20	RADENKOVIC S， KONJEVIC G， JURISIC V， et al. Values of MMP-2 and MMP-9 in tumor tissue of basal-like breast cancer patients［J］. Cell Biochem Biophys， 2014， 68（1）： 143-152.
21	DONG J Y， PENG H， YANG X L， et al. Metformin mediated microRNA-7 upregulation inhibits growth， migration， and invasion of non-small cell lung cancer A549 cells［J］. Anticancer Drugs， 2020， 31（4）： 345-352.
22	QIU M， XUE C Y， ZHANG L Y. Piperine alkaloid induces anticancer and apoptotic effects in cisplatin resistant ovarian carcinoma by inducing G2/M phase cell cycle arrest， caspase activation and inhibition of cell migration and PI3K/Akt/GSK3β signalling pathway［J］. J BUON， 2019， 24（6）： 2316-2321.
23	FU Q F， HUANG Y H， GE C L， et al. SHIP₁ inhibits cell growth， migration， and invasion in non?small cell lung cancer through the PI3K/AKT pathway［J］. Oncol Rep， 2019， 41（4）： 2337-2350.
24	ZHANG L， LIU B H. Sapylin inhibits lung cancer cell proliferation and promotes apoptosis by attenuating PI3K/AKT signaling［J］.J Cell Biochem，2019，120（9）： 14679-14687.
25	吴爱兵，黎明春，麦宗炯，等. CK2α通过PI3K/Akt/GSK-3β信号通路调控肺腺癌A549细胞的侵袭及迁移［J］. 中国肺癌杂志， 2017， 20（4）： 233-238.
26	刘少鹏，张琪，张红梅，等. 二甲双胍对人结肠癌HT29细胞的抑制作用及可能机制［J］. 福建医科大学学报， 2018， 52（1）： 7-11.

Group		Proliferation rate of A549 cells
Group	（t/d） 24		48	72
Control		100.00±0.00	100.00±0.00	100.00±0.00
Metformin (mmol·L^－1)
1		96.95±1.88^*	91.09±0.41^*	91.54±4.25^*
2		91.80±1.23^*	87.87±3.46^*	81.91±1.00^*
4		87.01±8.19^*	84.13±1.06^*	76.24±0.22^*
8		84.46±1.61^*	74.79±0.41^*	60.32±2.98^*
16		81.90±6.79^*	67.20±2.00^*	52.99±2.13^*
32		79.60±1.37^*	57.04±3.77^*	22.68±0.30^*

[1]	母润红, 刘馨竹, 林睿, 李雨澎, 王璐瑶, 王春雨, 郭笑. PRDX6过表达对肝癌细胞增殖、侵袭和迁移的影响及其分子机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 559-565.
[2]	刘翠兰, 李建军, 姜贺, 刘晶, 王丹, 李晨, 赵娣. 尿石素B对人神经胶质瘤U118 MG细胞生物学行为的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 566-574.
[3]	李希宁, 翁伟, 沈哲源, 豆晓杰, 赵宇, 闵继康. mTOR磷酸化水平对成骨MC3T3E1细胞增殖、自噬和分化的作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 575-586.
[4]	冯佳, 徐海婵, 温健, 吴泽华, 陈琦. 桦木酸通过调控JAK2/STAT3信号通路对骨髓瘤细胞增殖和凋亡的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 615-622.
[5]	谢磊, 刘晓丽, 葛静, 李亚威. 黄芩苷联合二甲双胍对多囊卵巢综合征大鼠内分泌、炎症因子和胰岛素抵抗的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 623-629.
[6]	李晓辉, 瞿紫微, 卢昕, 孟庆彬, 陈华涛, 任骏, 谭成沛. 骨髓间充质干细胞来源性外泌体携带miR-196b-5p对结肠癌细胞生物学特性的调控作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 660-668.
[7]	杨颖, 赵伟, 吕丹. C19ORF12对胃癌MKN45细胞增殖和化疗药敏感性的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(3): 687-693.
[8]	楼张琪,余起帆,申雪知,陈泓卿,罗煜烽,陈千叶,郑国芬,丁悦敏,张雄. 孕鼠DEHP暴露对子代神经行为的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 323-329.
[9]	唐浩轩,孟楠峰,杜美玲,王伟,何涛. 新型VEGF单克隆抗体与全反式维甲酸联合应用对乳腺癌MCF-7细胞增殖的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 344-351.
[10]	王暖,杨丽娟,代娟娟,王爱丽,武艳,刘成霞. MARCH1通过PI3K/AKT信号通路对人胃癌细胞迁移和侵袭的促进作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 352-359.
[11]	王景,刘晶,魏旭静,杜亚飞,房桂英,李林. 冬凌草甲素对子宫内膜癌HEC-1B细胞增殖、迁移和侵袭及lncRNA CCAT1表达的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 384-389.
[12]	赵琪,何长海,王志,王雪峰,刘晓飞. 敲低ALKBH3对膀胱癌细胞生长、迁移与肿瘤血管生成的抑制作用及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(2): 397-406.
[13]	张春英,阴广维,尤鸣达,陈红,胡耀杰,李岩冰,陈春悠. siRNA 靶向沉默TAK1基因对甲状腺癌细胞增殖、迁移和p38 MAPK信号通路的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 110-117.
[14]	裴永彬,王桂琦,李卫,姜霞,姜海波,赵增仁. 姜黄素对结直肠癌小鼠肿瘤生长的抑制作用及其PTEN/PI3K/Akt信号通路机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 145-151.
[15]	黄静,丁明,朱晓莉,陈平圣,韩淑华. 肺上皮样血管内皮瘤并发慢性阻塞性肺疾病1例报告及文献复习[J]. 吉林大学学报(医学版), 2021, 47(1): 196-202.