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乳腺癌转移是造成患者死亡的主要原因之一。本实验室前期研究发现，花生四烯酸 (Arachidonic Acid，AA)代谢可能与乳腺癌细胞高增殖和迁移的作用密切相关。本研究针对花生四烯酸代谢与上述高转移乳腺癌细胞增殖和迁移信号通路的关系进行了深入细致的研究。
我们首先应用蛋白质组学方法对MCF-7与LM-MCF-7细胞之间差异表达的蛋白进行了检测。经二维电泳、质谱分析检测后，发现了8个有意义的蛋白质点，其中甘油磷酸激酶Ⅰ (phosphoglycerate kinase 1)、磷酸甘油醛异构酶(triosephosphate isomerase)、烯醇酶( enolase) 和磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)等四个蛋白与细胞的糖代谢途径有密切的关系。文献报道花生四烯酸代谢是糖代谢的重要组成部分，上述结果从蛋白水平上提示AA代谢可能与乳腺癌转移相关。因此，我们进一步研究了AA代谢与高转移乳腺癌细胞增殖和迁移信号途径Gi/o/PLC/PKC/ERK1/2/MLCK/p-MLC的关系。我们实验室发现，p-ERK1/2是上述乳腺癌细胞高增殖和迁移相关信号途径的关键信号因子，为此本研究进一步应用免疫印迹验证了P-ERK1/2在LM-MCF-7、MDA-MB-231)及MCF-7细胞中表达的差异。结果显示，与低转移的乳腺癌细胞系MCF-7细胞相比，p-ERK1/2的水平在高转移的乳腺癌细胞系LM-MCF-7和MDA-MB-231中明显增高。
为了进一步研究AA代谢与LM-MCF-7细胞高转移的关系，我们通过Western blot实验，分别检测了cPLA2、COX、LOX和P450的抑制剂AACOCF3、 Indomethacin(Indo)、NDGA和SKF525A对LM-MCF-7细胞中p-ERK1/2水平的影响。结果显示，与从释放有关的cPLA2及COX和LOX抑制剂可明显下调LM-MCF-7细胞中p-ERK1/2的水平，表明AA代谢相关的cPLA2、COX和LOX与上述乳腺癌高增殖和迁移信号途径相关；应用RT-PCR和免疫印迹实验对LM-MCF-7和MDA-MB-231与MCF-7细胞进行比较，结果发现高转移细胞中cPLA2，COX-2以及5-LOX的mRNA水平和蛋白水平的表达明显上调，进一步证实了上述结果。
文献报道Gi/o和p-ERK1/2可以激活cPLA2，从而促进AA的释放和代谢。为了研究上述Gi/o/PLC/PKC/p-ERK1/2信号途径是否与促进从的释放和代谢有关，我们分别应用上述各信号的抑制剂PTX、Calphostin C 和PD98059作用LM-MCF-7细胞，检测其对AA释放和代谢酶的影响。免疫印迹结果显示，上述抑制剂均可以明显抑制cPLA2，COX-2以及5-LOX的表达，表明p-ERK1/2可以激活cPLA2，促进AA的释放，进而促进COX-2和5-LOX的代谢，同时提示COX-2和15-LOX的代谢产物可通过作用Gi/o蛋白，激活下游相关信号途径，从而促进乳腺癌细胞的增殖和迁移。为了证实COX-2和5-LOX的代谢产物是通过分泌到细胞外后再激活Gi/o蛋白等信号途径而发挥作用的，我们应用高转移的LM-MCF-7细胞的条件培养液作用低转移的MCF-7细胞，发现其可浓度依赖地增加MCF-7细胞中p-ERK1/2的水平，这一增强作用也可被PTX抑制。实验室前期研究发现，p-ERK1/2可通过激活肌球蛋白轻链激酶MLCK增强肌球蛋白轻链磷酸化(p-MLC)，进而促进细胞的迁移，而通常p-MLC是与肌动蛋白相互作用进行迁移的。为了从形态学上提供AA代谢与乳腺癌细胞增殖和迁移相关的实验依据，分别应用Gi/o、PKC和ERK的抑制剂和LM-MCF-7细胞条件培养液作用MCF-7细胞，经罗丹明荧光染色，结果显示上述抑制剂均可使 MCF-7细胞的体积发生变形缩小，肌动蛋白在细胞中发生重新分布，表现为细胞边缘的肌动蛋白明显减少，无明显伪足形成。我们进一步应用外源的AA作用MCF-7细胞，发现肌动蛋白在细胞边缘聚集，有明显伪足形成。但分别应用COX-2 抑制剂、LOX抑制剂和Gi/o蛋白抑制剂作用LM-MCF-7细胞后；再加入外源的AA作用MCF-7细胞，结果显示，细胞发生皱缩，肌动蛋白多分布在细胞核周围，无伪足形成。以上结果进一步证实，不是AA本身而是COX-2和5-LOX的代谢产物通过作用Gi/o蛋白激活下游相关信号途径促进乳腺癌细胞迁移的。
综上所述，我们应用蛋白质组学方法，在具有高低不同转移能力的乳腺癌细胞系中筛选出与乳腺癌转移密切相关的蛋白，为研究花生四烯酸代谢与上述高转移乳腺癌细胞增殖和迁移信号通路的关系提供了线索。信号途径研究结果表明，AA的代谢与乳腺癌细胞的增殖和迁移密切相关，AA经COX和LOX代谢的产物可激活Gi/o/PLC/PKC/ERK1/2/MLCK/p-MLC信号途径，同时ERK1/2也可激活cPLA2，从而进一步促进AA的释放和代谢。上述研究进一步阐明了乳腺癌转移的分子机制，为乳腺癌转移的早期诊断、预防和治疗奠定了理论基础。