铁死亡在结直肠癌再生细胞放疗抵抗中的作用及其可能的机制

目的:探讨铁死亡在结直肠肿瘤再生细胞放疗抵抗中的功能和机制。方法:采用二维常规条件培养结肠癌HCT116细胞(Control细胞),同时通过机械力方法在三维纤维蛋白软胶中培养并筛选出具有高致瘤能力的肿瘤再生细胞(TRC);用不同剂量(2、4、6、8 Gy)的X-射线照射Control细胞和TRC,并通过MTS、细胞克隆实验分别检测各组细胞的存活率和增殖能力;Control细胞和TRC在采用铁死亡诱导剂(Erastin)和X-射线分别处理后,用C11-BODIPY试剂进行染色,通过共聚焦显微镜和流式细胞术观察并测定细胞的脂质过氧化水平。用qPCR法检测X-射线照射、Erastin处理对Control细胞和TRC中铁死亡相关基因谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)和酰基辅酶a合成酶长链家族成员4(ACSL4)表达的影响,用WB法检测对细胞中铁死亡相关蛋白GPX4、ACSL4表达的影响。结果:从纤维蛋白软胶中培养并筛选出高干性的TRC;用不同剂量(2、4、6、8 Gy)的X-射线照射后,Control细胞存活率较TRC显著降低(P<0.05),且Control细胞的克隆大小和数量较TRC显著降低(均P<0.05);Control细胞采用不同剂量X-射线(4、8 Gy)照射及用Erastin处理后,X-射线处理组细胞脂质过氧化水平较未处理组细胞显著升高(P<0.05),Erastin处理组细胞脂质过氧化水平较DMSO处理组细胞显著升高(P<0.05),而TRC各处理组间无显著差异(均P>0.05)。机制研究发现,TRC中GPX4和ACSL4在铁死亡诱导条件(X-射线照射或Erastin处理)下较Control细胞呈现出有助于抵抗的表达模式,即GPX4持续上调、ACSL4持续下调,且表现为Erastin剂量依赖性。结论:结直肠TRC可能通过高表达GPX4、低表达ACSL4来抵抗铁死亡,从而抵抗放疗。