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目的:甲状腺癌的发病率逐年攀升,其中大部分为乳头状甲状腺癌(papillarythyroid cancer,PTC)。在对甲状腺癌基因突变筛查的研究中发现BRAF(B-type Rafkinase)基因突变是PTC中常见的分子事件。随后研究中发现BRAF基因突变主要发生在PTC和乳头状癌源性的未分化癌中,且与甲状腺癌大小、腺外侵犯、淋巴结转移、复发等不良征象相关。目前,BRAF基因突变已经逐步用于PTC的临床诊断、风险评估以及靶向治疗。依据瓦伯格效应,恶性肿瘤的能量代谢方式与正常细胞相比明显不同,不论缺氧与否,肿瘤细胞均会以糖酵解为主要供能方式,并出现线粒体呼吸功能降低。随后,人们针对恶性肿瘤这种独特的能量代谢特征进行了深入的研究。如今,越来越多的研究表明以肿瘤能量代谢为靶点可以为肿瘤的诊断和治疗提供新的契机。既往研究发现在甲状腺癌中同样存在糖代谢的异常,其机制不仅在于与糖代谢相关酶表达的异常,并且可能与BRAF基因突变状态有关。本研究旨在探讨BRAF基因突变与甲状腺癌糖代谢异常的联系,并分析BRAF基因突变对甲状腺癌糖代谢作用的可能机制。 方法:收集人乳头状甲状腺癌组织60例及癌对侧正常甲状腺组织30例,应用免疫组织化学方法检测甲状腺组织中糖代谢关键蛋白丙酮酸脱氢酶激酶1(pyruvatedehydrogenase kinase-1,PDK1)和乳酸脱氢酶A(lactic dehydrogenase A,LDHA)的表达情况;应用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术和直接测序的方法,对PTC组织中BRAF突变情况进行检测,并分析BRAF突变与PDK1和LDHA表达的联系;体外培养人甲状腺癌细胞系K1、BCPAP和8505c,应用BRAFsiRNA转染抑制BRAF基因表达;Western blot检测转染后BRAF、p-Erk和Erk的表达变化。MTT法检测转染后细胞增殖能力的变化;Seahorse能量代谢分析仪检测转染后线粒体呼吸及糖酵解水平的变化;Western blot检测转染后PDK1、LDHA和M2型丙酮酸激酶(pyruvate kinase M2,PKM2)在蛋白水平表达变化。 结果:⑴PTC组织中PDK1和LDHA表达明显高于正常组织。且PTC组织中PDK1和LDHA的表达与BRAF突变状态有关。⑵BRAF基因转染后,BRAF蛋白表达下调且存在Erk磷酸化水平降低。⑶BRAF基因转染后细胞增殖能力明显降低,转染48小时后K1、BCPAP、8505c细胞的增殖水平分别下降41%、29%、25%(P<0.05)。⑷BRAF基因可影响K1、BCPAP和8505c细胞能量代谢,转染后细胞的基础呼吸水平、ATP生成量、糖酵解水平均明显下降(P<0.05),基础细胞外酸度(extracellular acidification rate,ECAR)未见明显改变(P>0.05)。⑸转染后,各组细胞中PDK1、LDHA、PKM2表达水平未见明显改变(P>0.05)。 结论:①与正常甲状腺组织相比,PTC中PDK1和LDHA表达增加,且表达与BRAF基因突变状态密切相关,提示PTC中BRAF基因突变与糖代谢关键酶的表达有关。②BRAF基因沉默可以抑制甲状腺癌细胞系K1、BCPAP和8505c增殖,并且可抑制甲状腺癌细胞系糖酵解和线粒体呼吸,提示BRAF基因确实与甲状腺癌细胞增殖和能量代谢有关。③BRAF基因与糖代谢关键酶PDK1、LDHA和PKM2的蛋白表达未见明显相关。提示BRAF基因虽然可能通过活化MAPK信号通路和细胞糖代谢进而促进细胞生长,但急性抑制尚未引起上述糖代谢关键酶表达下降。BRAF基因联合糖代谢抑制可能成为治疗甲状腺癌新的有效途径,而其具体机制仍有待于更深入的研究。