SIRT3：胃癌抑制的關鍵因子與作用機制解析一、引言1.1研究背景與意義胃癌是一種常見且危害極大的消化道惡性腫瘤。從全球范圍來看，其發病率在各類惡性腫瘤中位居第四，病死率則僅次于肺癌，在惡性腫瘤死因中排第二位。在我國，胃癌的形勢同樣嚴峻，發病率和病死率呈上升態勢，尤其在農村地區，疾病負擔更為沉重。由于胃癌發病較為隱匿，多數患者確診時已處于疾病晚期，此時惡性程度高，預后情況較差。目前，手術切除、放療和化療是胃癌的主要治療手段，但即便經過這些治療，患者的5年生存率依然不理想，進展期胃癌的5年生存期約為40%-50%，晚期胃癌患者經外科手術治療后，5年生存率僅30%。而且，胃癌不僅嚴重威脅患者的生命健康，還對患者的生活質量產生極大影響，如影響進食，嚴重者骨瘦如柴，需依賴靜脈輸入腸外營養液或放置營養管，同時還可能引發貧血、梗阻、穿孔、疼痛、轉移等問題，消耗大量醫療資源。因此，深入探究胃癌的發病機制，尋找有效的治療靶點和方法，具有至關重要的意義。沉默信息調節因子3（SIRT3）作為Sirtuins家族的成員，屬于NAD+依賴的III類組蛋白去乙酰基酶，主要定位于細胞線粒體中。SIRT3在調節線粒體功能方面發揮著關鍵作用，它參與維持線粒體的正常形態和結構，保障線粒體呼吸鏈的功能正常，進而維持細胞內能量代謝的穩定。同時，SIRT3在平衡內環境穩態方面也功不可沒，通過調節細胞內的氧化還原狀態、維持鈣離子平衡等機制，使細胞內環境保持相對穩定，為細胞的正常生理功能提供保障。在物質代謝活躍的組織，如心臟、肝臟、腎臟和骨骼肌中，SIRT3呈現高表達狀態，這與這些組織對能量代謝和內環境穩態的嚴格要求相契合。大量研究表明，SIRT3在腫瘤的發生發展過程中扮演著重要角色，對腫瘤細胞的生長、增殖、分化、侵襲和凋亡等過程均有調節作用。在部分腫瘤中，SIRT3被證實具有抑癌作用，它可通過調節相關信號通路，抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲，促進腫瘤細胞凋亡。例如在一些研究中發現，SIRT3能夠通過激活某些抗氧化酶，降低細胞內活性氧水平，減輕氧化應激對細胞的損傷，從而抑制腫瘤細胞的生長；還可通過調節細胞周期相關蛋白的表達，使腫瘤細胞周期阻滯，抑制其增殖。然而，在另一些腫瘤中，SIRT3卻表現出促癌作用，其機制可能與腫瘤類型、腫瘤微環境以及SIRT3下游信號通路的差異有關。目前關于SIRT3在胃癌中的生物學功能尚未完全明確，研究其在胃癌中的作用及機制，有望為胃癌的治療開辟新的途徑，提供新的治療靶點和策略，這對于改善胃癌患者的預后、提高患者的生活質量具有潛在的重大價值。1.2國內外研究現狀在國內，眾多學者圍繞SIRT3與胃癌展開了深入研究。丁瑜等人運用Western免疫印跡法和免疫組織化學方法，對胃癌組織及癌旁正常組織中SIRT3的表達進行檢測，結果顯示SIRT3在胃癌組織中的表達顯著低于癌旁正常組織，且其表達與胃癌浸潤深度、分化程度、TNM分期密切相關，這表明SIRT3在胃癌的發生發展進程中可能扮演著關鍵角色。高立明等學者同樣采用免疫組織化學和Westernblot方法，對SIRT3蛋白在胃癌組織及正常胃黏膜組織中的表達情況進行分析，發現SIRT3蛋白在胃癌組織表達率明顯低于癌旁正常胃黏膜組織，且與腫瘤浸潤深度、有無淋巴結轉移以及TNM分期相關，進一步提示SIRT3在胃癌的發生、發展過程中可能發揮抑制作用。盧麗琴等人探究了lncRNAGClnc1是否通過SIRT3/FOXO3/SOD2調控胃癌細胞增殖和遷移，發現過表達GClnc1可以上調SIRT3/FOXO3/SOD2的mRNA和蛋白水平，并增強SGC7901細胞的增殖和遷移能力，而沉默GClnc1則降低相關水平并減少細胞增殖和遷移能力，沉默SIRT3/FOXO3/SOD2可以消除過表達GClnc1對細胞增殖和遷移能力的促進作用，說明GClnc1通過激活SIRT3/FOXO3/SOD2信號通路促進SGC7901細胞增殖和遷移。在國外，也有諸多團隊對SIRT3在胃癌中的作用予以關注。有研究表明，在人胃癌組織和細胞系中，SIRT3的mRNA和蛋白水平顯著降低。當SIRT3過表達時，會顯著抑制胃癌細胞的增殖能力和集落形成數目；相反，使用小干擾RNA敲低SIRT3則會增強腫瘤細胞的生長和集落形成。從分子層面來看，SIRT3在胃癌細胞的mRNA和蛋白水平上均能抑制Notch-1的表達，且Notch-1的過表達會減弱SIRT3對腫瘤細胞增殖的抑制作用，這表明SIRT3通過下調Notch-1抑制了胃癌細胞的增殖，為胃癌治療提供了新的潛在治療靶點。綜合國內外研究現狀，雖然目前已明確SIRT3在胃癌組織和細胞系中表達降低，且與腫瘤的浸潤深度、淋巴結轉移及TNM分期等臨床病理特征相關，在胃癌的發生發展中可能起抑制作用，也初步揭示了一些SIRT3調控胃癌細胞生物學行為的相關機制，如通過調控Notch-1信號通路、SIRT3/FOXO3/SOD2信號通路等影響胃癌細胞的增殖、遷移等。然而，當前研究仍存在一定的不足。一方面，SIRT3在胃癌中的具體作用機制尚未完全明晰，除了已知的信號通路，可能還存在其他尚未被發現的分子機制和信號轉導途徑參與其中，需要進一步深入挖掘。另一方面，對于如何將SIRT3作為治療靶點應用于臨床治療，目前還缺乏有效的策略和手段，相關的研究仍處于探索階段。未來的研究可以朝著深入探究SIRT3在胃癌中的詳細作用機制，以及開發基于SIRT3的胃癌治療新方法和新藥物等方向展開，以期為胃癌的臨床治療提供更有力的理論支持和實踐指導。1.3研究目的與內容本研究旨在深入探究SIRT3在胃癌中的作用及其分子機制，為胃癌的診斷、治療和預后評估提供新的理論依據和潛在靶點。具體研究內容包括：分析SIRT3在胃癌組織與正常組織、胃癌細胞與正常胃上皮細胞中的表達差異：采用實時熒光定量PCR（Quantitativereal-timePCR）、蛋白質免疫印跡法（Westernblot）和免疫組織化學等技術，精確檢測SIRT3在胃癌組織及癌旁正常組織、胃癌細胞株（如AGS、SGC-7901、BGC-823等）和正常胃上皮細胞株（如GES）中的表達水平，明確SIRT3在胃癌發生發展過程中的表達變化規律。探討SIRT3表達水平與胃癌患者臨床病理特征及預后的相關性：廣泛收集胃癌患者的手術標本和詳細的臨床病理資料，通過免疫組化等方法檢測SIRT3的表達情況，運用統計學分析手段，深入分析SIRT3表達水平與患者年齡、性別、腫瘤大小、浸潤深度、分化程度、淋巴結轉移、TNM分期等臨床病理特征之間的關系，同時評估SIRT3表達水平對胃癌患者預后的影響，為胃癌的臨床診斷和預后判斷提供有價值的參考指標。驗證SIRT3對胃癌細胞增殖、凋亡、侵襲的調控作用：構建SIRT3過表達載體（如pcDNA3.1(+)-SIRT3重組質粒）和干擾載體（如SIRT3-siRNA），通過脂質體轉染技術將其導入胃癌細胞中，運用CCK8細胞增殖實驗、平板克隆形成實驗、流式細胞術檢測細胞凋亡、劃痕修復實驗檢測細胞遷移、Trans-well實驗檢測細胞侵襲等多種實驗方法，全面驗證SIRT3對胃癌細胞增殖、凋亡、侵襲等生物學行為的調控作用，明確SIRT3在胃癌細胞中的腫瘤抑制功能。探究SIRT3在胃癌細胞中的作用機制：對SIRT3潛在的作用靶點和信號傳導通路進行深入研究，采用實時熒光定量PCR和蛋白質免疫印跡法檢測比較SIRT3過表達組、siRNA干擾組和空載組中相關基因和蛋白的表達差異，運用免疫共沉淀、基因敲除、過表達等技術手段，驗證SIRT3與潛在作用靶點（如Notch-1等）之間的相互作用關系，明確SIRT3在胃癌細胞中的分子調控機制。1.4研究方法與技術路線1.4.1研究方法實時熒光定量PCR（Quantitativereal-timePCR）：該方法基于聚合酶鏈式反應（PCR）技術，在PCR反應體系中加入熒光基團，利用熒光信號積累實時監測整個PCR進程。通過對特定基因擴增過程中熒光信號的實時檢測和分析，可實現對基因表達水平的精確量化。在本研究中，用于檢測SIRT3以及相關基因在胃癌組織、正常組織、胃癌細胞和正常胃上皮細胞中的mRNA表達水平。通過比較不同樣本中目的基因與內參基因（如β-actin）擴增的Ct值，采用2-ΔΔCt法計算基因的相對表達量，從而準確分析SIRT3及相關基因表達的差異。蛋白質免疫印跡法（Westernblot）：首先提取細胞或組織中的總蛋白質，經SDS-PAGE電泳將不同分子量的蛋白質分離，隨后通過轉膜將凝膠上的蛋白質轉移至固相膜（如PVDF膜）上。接著用特異性抗體與膜上的目的蛋白進行孵育，使抗體與目的蛋白特異性結合，再加入二抗與一抗結合，最后通過化學發光或顯色反應檢測目的蛋白條帶。在本研究中，用于檢測SIRT3以及相關蛋白在胃癌組織、正常組織、胃癌細胞和正常胃上皮細胞中的表達水平，通過分析條帶的灰度值，半定量比較不同樣本中目的蛋白表達量的差異，明確SIRT3及相關蛋白的表達變化。免疫組織化學：將組織切片進行脫蠟、水化等預處理，以暴露抗原。利用抗原與抗體特異性結合的原理，用標記有顯色劑（如辣根過氧化物酶標記的二抗結合顯色底物DAB，顯示為棕黃色顆粒）的特異性抗體與組織切片中的抗原反應，通過顯微鏡觀察，對組織細胞內的SIRT3進行定性、定位和半定量分析，研究SIRT3在胃癌組織和正常組織中的表達分布情況，以及與腫瘤細胞形態、組織結構的關系。CCK8細胞增殖實驗：CCK8試劑（CellCountingKit-8）中含有WST-8，它在電子載體1-甲氧基-5-甲基吩嗪硫酸二甲酯（1-MethoxyPMS）的作用下被細胞線粒體中的脫氫酶還原為具有高度水溶性的黃色甲瓚產物（Formazandye）。生成的甲瓚物的數量與活細胞的數量成正比。在本研究中，將胃癌細胞接種于96孔板，分別轉染SIRT3過表達載體、干擾載體或空載對照，培養不同時間后加入CCK8試劑，孵育一段時間，用酶標儀在450nm波長處測定各孔的吸光度（OD值），繪制細胞生長曲線，以此評估SIRT3對胃癌細胞增殖能力的影響。平板克隆形成實驗：將胃癌細胞以低密度接種于培養皿中，給予適宜的培養條件，使細胞貼壁生長并不斷分裂增殖，單個細胞最終形成肉眼可見的細胞集落。在本研究中，將轉染后的胃癌細胞進行平板克隆形成實驗，培養一定時間后，用結晶紫染色，計數集落數量，分析SIRT3對胃癌細胞克隆形成能力的影響，反映SIRT3對胃癌細胞長期增殖能力的作用。流式細胞術檢測細胞凋亡：利用流式細胞儀對細胞進行多參數快速定量分析。在本研究中，將轉染后的胃癌細胞用不含EDTA的胰酶消化收集，用結合緩沖液重懸細胞，加入AnnexinV-FITC和PI染料，避光孵育一定時間，上流式細胞儀檢測。根據AnnexinV-FITC和PI雙染的結果，將細胞分為活細胞（AnnexinV-/PI-）、早期凋亡細胞（AnnexinV+/PI-）、晚期凋亡細胞（AnnexinV+/PI+）和壞死細胞（AnnexinV-/PI+），分析不同組細胞的凋亡率，探究SIRT3對胃癌細胞凋亡的影響。劃痕修復實驗檢測細胞遷移：在培養皿中的單層細胞上用移液器槍頭制造劃痕，模擬細胞遷移的環境。在本研究中，將轉染后的胃癌細胞培養至融合狀態，用槍頭垂直于培養皿底部均勻劃痕，用PBS沖洗去除劃下的細胞，加入無血清培養基繼續培養。在不同時間點拍照記錄劃痕寬度，通過測量劃痕愈合的程度，計算細胞遷移率，評估SIRT3對胃癌細胞遷移能力的影響。Trans-well實驗檢測細胞侵襲：Trans-well小室的上室鋪有一層基質膠，模擬體內細胞外基質。在本研究中，將轉染后的胃癌細胞消化計數后，用無血清培養基重懸，加入Trans-well小室的上室，下室加入含血清的培養基作為趨化因子。培養一定時間后，擦去上室未穿過基質膠的細胞，用結晶紫染色下室遷移到膜表面的細胞，在顯微鏡下計數，分析SIRT3對胃癌細胞侵襲能力的影響。免疫共沉淀：以抗體和抗原之間的專一性作用為基礎，用于研究蛋白質相互作用。在本研究中，將細胞裂解液與針對SIRT3或潛在作用靶點蛋白的特異性抗體孵育，使抗體與抗原結合形成免疫復合物。再加入ProteinA/G磁珠或瓊脂糖珠，使免疫復合物與磁珠或瓊脂糖珠結合，通過離心沉淀磁珠或瓊脂糖珠，將免疫復合物分離出來。最后通過Westernblot檢測與SIRT3相互作用的蛋白質，驗證SIRT3與潛在作用靶點之間的相互作用關系。基因敲除、過表達技術：基因敲除技術可采用CRISPR/Cas9系統，設計針對SIRT3基因的sgRNA，構建CRISPR/Cas9載體，將其導入胃癌細胞中，通過Cas9核酸酶對SIRT3基因進行切割，使基因發生突變而失去功能，從而研究SIRT3缺失對胃癌細胞生物學行為及相關信號通路的影響。基因過表達技術則通過構建含有SIRT3基因的表達載體（如pcDNA3.1(+)-SIRT3重組質粒），利用脂質體轉染等方法將其導入胃癌細胞，使SIRT3基因在細胞中大量表達，研究SIRT3過表達對胃癌細胞的作用。1.4.2技術路線本研究的技術路線如圖1-1所示：樣本收集與準備：收集胃癌組織及癌旁正常組織標本，以及胃癌細胞株（AGS、SGC-7901、BGC-823等）和正常胃上皮細胞株（GES），分別提取組織和細胞的RNA和蛋白質，用于后續實驗。SIRT3表達檢測：運用實時熒光定量PCR、Westernblot和免疫組織化學技術，分別檢測SIRT3在胃癌組織與正常組織、胃癌細胞與正常胃上皮細胞中的mRNA和蛋白表達水平，分析表達差異。臨床病理特征與預后分析：收集胃癌患者的臨床病理資料，通過免疫組化檢測SIRT3表達情況，分析其與患者臨床病理特征（年齡、性別、腫瘤大小、浸潤深度、分化程度、淋巴結轉移、TNM分期等）的相關性，并對患者進行隨訪，評估SIRT3表達水平對胃癌患者預后的影響。細胞功能實驗：構建SIRT3過表達載體和干擾載體，轉染胃癌細胞，進行CCK8細胞增殖實驗、平板克隆形成實驗、流式細胞術檢測細胞凋亡、劃痕修復實驗檢測細胞遷移、Trans-well實驗檢測細胞侵襲，驗證SIRT3對胃癌細胞增殖、凋亡、侵襲等生物學行為的調控作用。機制研究：采用實時熒光定量PCR和Westernblot檢測比較SIRT3過表達組、siRNA干擾組和空載組中相關基因和蛋白（如Notch-1等）的表達差異；運用免疫共沉淀驗證SIRT3與潛在作用靶點之間的相互作用關系；利用基因敲除、過表達技術進一步明確SIRT3在胃癌細胞中的分子調控機制。[此處插入技術路線圖，圖注為“圖1-1研究技術路線圖”，技術路線圖以流程圖形式展示，清晰呈現從樣本收集到機制研究各個步驟之間的邏輯關系和實驗流程走向]二、SIRT3與胃癌的基礎研究2.1SIRT3的生物學特性SIRT3作為Sirtuins家族的關鍵成員，具有獨特的生物學特性。從結構上看，人類SIRT3基因位于11號染色體上，其編碼的蛋白質由399個氨基酸組成，包含一個N端線粒體靶向序列。全長SIRT3蛋白分子量約為44kDa，在導入線粒體基質時，通過切割N端101個殘基，加工產生活性為28kDa的多肽。這種結構上的特點使其能夠準確地定位于線粒體中，發揮其獨特的生物學功能。在功能方面，SIRT3是一種NAD+依賴的III類組蛋白去乙酰基酶，主要在線粒體內發揮作用。線粒體作為細胞的“能量工廠”，在細胞的能量代謝、氧化還原平衡等過程中起著核心作用，而SIRT3在調節線粒體功能方面扮演著至關重要的角色。它可以通過去乙酰化修飾多種線粒體酶，調節線粒體呼吸鏈的功能。例如，SIRT3能夠使線粒體中的琥珀酸脫氫酶（SDHA）去乙酰化，增強其活性，促進三羧酸循環的正常進行，從而保障線粒體呼吸鏈的高效運轉，為細胞提供充足的能量。此外，SIRT3還參與維持線粒體的正常形態和結構，通過調節線粒體動力學相關蛋白的乙酰化狀態，影響線粒體的融合、分裂等過程，確保線粒體的完整性和功能穩定性。在細胞內環境穩態的平衡中，SIRT3同樣功不可沒。它可以調節細胞內的氧化還原狀態，通過激活超氧化物歧化酶2（SOD2）等抗氧化酶，增強細胞的抗氧化能力，降低細胞內活性氧（ROS）水平，減輕氧化應激對細胞的損傷。同時，SIRT3還參與維持細胞內鈣離子平衡，通過調節鈣離子轉運相關蛋白的功能，確保細胞內鈣離子濃度處于正常范圍，維持細胞的正常生理功能。從分布來看，SIRT3呈現出組織特異性的分布特點。在物質代謝活躍的組織，如心臟、肝臟、腎臟和骨骼肌中，SIRT3呈現高表達狀態。這是因為這些組織對能量代謝和內環境穩態的要求較高，需要SIRT3來維持線粒體的正常功能，保障組織的正常生理活動。而在其他一些組織中，SIRT3的表達水平相對較低。SIRT3在細胞內主要定位于線粒體，這使其能夠直接作用于線粒體相關的生理過程，精準地調控線粒體功能和內環境穩態。2.2胃癌的發病機制與現狀胃癌的發病是一個多因素、多步驟的復雜過程。從病因角度來看，幽門螺桿菌（Helicobacterpylori，Hp）感染是胃癌發生的重要危險因素之一。Hp可通過多種機制引發胃部病變，它能夠分泌細胞毒素相關基因A（CagA）等毒力因子，激活宿主細胞內的多條信號通路，如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路、核因子κB（NF-κB）信號通路等。這些信號通路的異常激活會導致胃黏膜上皮細胞增殖、凋亡失衡，引發炎癥反應，長期持續可促使胃黏膜發生萎縮、腸上皮化生和異型增生，進而增加胃癌的發病風險。飲食因素在胃癌發病中也扮演著重要角色。長期攝入高鹽食物，會破壞胃黏膜的保護屏障，使胃黏膜更容易受到其他致癌因素的侵害。腌制、熏制食物中含有大量的亞硝酸鹽，亞硝酸鹽在胃內可轉化為亞硝胺類化合物，這是一類強致癌物，能夠誘導胃黏膜上皮細胞發生基因突變，導致細胞癌變。此外，霉變食物中含有的黃曲霉毒素等有害物質，同樣具有較強的致癌性，可增加胃癌的發病幾率。遺傳因素在胃癌發病中也不容忽視。約10%的胃癌患者具有家族遺傳傾向，存在遺傳易感性。一些與胃癌相關的基因，如E-鈣黏蛋白（E-cadherin）基因、腺瘤性息肉病coli（APC）基因等發生突變或異常表達，可使個體患胃癌的風險顯著增加。E-cadherin基因編碼的蛋白參與細胞間的黏附作用，其功能異常會導致細胞間黏附力下降，使細胞更容易發生遷移和侵襲，促進胃癌的發展；APC基因則參與細胞增殖、分化和凋亡的調控，其突變可導致細胞增殖失控，引發腫瘤。從胃癌的發展過程來看，正常胃黏膜上皮細胞在上述多種因素的長期作用下，會逐漸發生異常改變。首先出現慢性淺表性胃炎，若病情持續進展，可發展為慢性萎縮性胃炎，此時胃黏膜固有腺體萎縮，胃酸分泌減少。接著，胃黏膜上皮細胞會發生腸上皮化生，即胃黏膜上皮細胞被腸型上皮細胞所取代，腸上皮化生被認為是胃癌的癌前病變。隨后，在各種致癌因素的持續刺激下，胃黏膜上皮細胞進一步發生異型增生，細胞形態和結構出現明顯異常，異型增生程度越高，癌變的可能性越大。當異型增生細胞突破上皮基底膜，浸潤到黏膜下層及以下組織時，就發展為胃癌。胃癌的轉移機制主要包括淋巴轉移、血行轉移和種植轉移。淋巴轉移是胃癌最常見的轉移方式，癌細胞可通過淋巴管轉移至局部淋巴結，如胃周淋巴結、腹腔淋巴結等，隨著病情進展，還可轉移至遠處淋巴結，如左鎖骨上淋巴結。血行轉移多發生在胃癌晚期，癌細胞可通過血液循環轉移至肝臟、肺、骨骼、腦等遠處器官。例如，癌細胞進入門靜脈系統后，容易在肝臟內形成轉移灶；進入體循環后，可轉移至肺、骨等部位。種植轉移是指胃癌細胞脫落并種植在腹膜、卵巢等部位，形成轉移瘤，如Krukenberg瘤就是胃癌細胞種植轉移至卵巢形成的。從全球范圍來看，胃癌的發病率和死亡率呈現出明顯的地區差異。據國際癌癥研究機構（IARC）發布的數據，2020年全球胃癌新發病例約108.9萬，居惡性腫瘤發病人數的第五位；死亡病例數約76.9萬，居惡性腫瘤死亡人數的第四位。在東亞地區，如中國、日本和韓國，胃癌的發病率較高，這可能與這些地區的飲食習慣（如高鹽飲食、喜食腌制食物等）、幽門螺桿菌感染率較高以及遺傳易感性等因素有關。在我國，胃癌同樣是嚴重威脅人民健康的惡性腫瘤之一，2019年中國國家癌癥中心的數據表明，胃癌的發病率和死亡率分別位于所有惡性腫瘤的第二位和第三位，是我國發病率第一的消化道惡性腫瘤，遠高于世界平均水平。我國每年新發胃癌患者約42.4萬，死亡人數近30萬，發病和死亡人數約占全球胃癌發病和死亡人數的二分之一。并且，我國農村地區的胃癌發病率高于城市，可能與農村地區的衛生條件相對較差、幽門螺桿菌感染率較高以及居民健康意識相對薄弱等因素有關。目前，胃癌的治療手段主要包括手術治療、化療、放療、靶向治療和免疫治療等。手術治療是胃癌的主要治療方法，包括根治性手術和姑息性手術。根治性手術旨在徹底切除腫瘤組織及周圍淋巴結，對于早期胃癌患者，根治性手術切除后5年生存率較高，可達90%以上。然而，由于胃癌早期癥狀不明顯，多數患者確診時已處于中晚期，此時手術切除的難度較大，且術后容易復發和轉移，5年生存率較低，進展期胃癌的5年生存期約為40%-50%，晚期胃癌患者經外科手術治療后，5年生存率僅30%。化療是通過使用化學藥物殺死癌細胞，可分為術前新輔助化療、術后輔助化療和姑息化療。術前新輔助化療可縮小腫瘤體積，提高手術切除率；術后輔助化療可殺滅殘留的癌細胞，降低復發風險；姑息化療則主要用于無法手術切除或晚期轉移的患者，以緩解癥狀、延長生存期。放療是利用放射線殺死癌細胞，可用于局部晚期胃癌患者的術前放療、術后放療或姑息放療，以提高局部控制率。靶向治療和免疫治療是近年來發展起來的新型治療方法，靶向治療通過針對腫瘤細胞表面的特定分子靶點，使用靶向藥物阻斷腫瘤細胞的生長和增殖信號通路，如抗人表皮生長因子受體-2（HER-2）靶向藥物曲妥珠單抗，可用于HER-2陽性的胃癌患者，顯著提高患者的生存期。免疫治療則通過激活患者自身的免疫系統來攻擊癌細胞，如程序性死亡受體1（PD-1）抑制劑、程序性死亡受體配體1（PD-L1）抑制劑等，在部分胃癌患者中顯示出較好的療效。然而，目前胃癌的治療仍面臨諸多挑戰，如化療藥物的耐藥性、靶向治療和免疫治療的有效率有限等，需要進一步探索新的治療方法和策略，以提高胃癌患者的生存率和生活質量。2.3SIRT3與腫瘤的關系概述SIRT3在腫瘤發生發展過程中的作用表現出復雜性和多樣性，其在不同腫瘤類型中發揮著截然不同的作用，既可能作為抑癌基因，也可能扮演癌基因的角色，這主要取決于腫瘤的類型、腫瘤微環境以及相關信號通路的調控等因素。在眾多研究中，SIRT3被證實具有顯著的抑癌作用。在肝癌研究領域，大量實驗表明SIRT3在肝癌組織中的表達水平顯著低于正常肝組織。深入探究其作用機制發現，SIRT3可以通過多種途徑發揮抑癌功效。一方面，SIRT3能夠增強肝癌細胞中脂肪酸氧化和酮體生成，使腫瘤細胞代謝趨向正常化，抑制腫瘤細胞的異常增殖。另一方面，SIRT3通過去乙酰化修飾激活超氧化物歧化酶2（SOD2），提高細胞的抗氧化能力，降低細胞內活性氧（ROS）水平，減輕氧化應激對細胞的損傷，從而抑制腫瘤細胞的生長和轉移。在肺癌研究中，相關實驗結果顯示，SIRT3在肺癌細胞中的表達降低，而過表達SIRT3可有效抑制肺癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力。從分子機制層面來看，SIRT3可通過調控多條信號通路來發揮其抑癌作用，如抑制PI3K/Akt信號通路的激活，從而抑制肺癌細胞的增殖和存活；還可通過調節細胞周期相關蛋白的表達，使肺癌細胞周期阻滯在G0/G1期，抑制其增殖。在結直腸癌研究中，發現SIRT3能夠直接結合一碳單位代謝通路中的關鍵代謝酶絲氨酸羥甲基轉移酶2（SHMT2），去除SHMT2K95的乙酰化修飾，穩定SHMT2的細胞內表達以及維持其高活性。高活性的SHMT2能幫助細胞抵抗線粒體的活性氧壓力，并保證細胞內生物大分子的供應從而滿足癌細胞快速增殖的需要，而SIRT3缺失則會削弱結直腸癌細胞的增殖速率和成瘤能力。然而，在部分腫瘤中，SIRT3卻呈現出促癌作用。在乳腺癌中，有研究發現SIRT3在乳腺癌組織中的表達高于正常乳腺組織，且其表達水平與乳腺癌的惡性程度呈正相關。進一步研究表明，SIRT3可通過去乙酰化修飾激活丙酮酸脫氫酶激酶1（PDK1），抑制丙酮酸脫氫酶（PDH）的活性，使腫瘤細胞代謝重編程，增強腫瘤細胞的增殖和侵襲能力。在甲狀腺癌中，也觀察到SIRT3的促癌作用，其可能通過調節甲狀腺癌細胞的能量代謝和氧化應激水平，促進腫瘤細胞的生長和轉移。研究發現SIRT3可以調節甲狀腺癌細胞中與能量代謝相關的基因表達，增強細胞的糖酵解能力，為腫瘤細胞的快速增殖提供充足的能量。腫瘤微環境對SIRT3的功能也有著重要影響。在低氧環境下，腫瘤細胞中的SIRT3表達可能會發生改變，進而影響其功能。低氧誘導因子1α（HIF-1α）可通過與SIRT3基因啟動子區域結合，抑制SIRT3的轉錄表達。SIRT3表達降低會導致腫瘤細胞內氧化應激水平升高，激活相關信號通路，促進腫瘤細胞的增殖和轉移。腫瘤微環境中的炎癥因子也可影響SIRT3的功能。白細胞介素6（IL-6）等炎癥因子可通過激活相關信號通路，調節SIRT3的表達和活性，從而影響腫瘤細胞的生物學行為。在炎癥微環境中，IL-6可通過激活JAK/STAT3信號通路，抑制SIRT3的表達，進而促進腫瘤細胞的增殖和侵襲。SIRT3在腫瘤中的作用是一個復雜的生物學過程，受到多種因素的綜合調控。深入研究SIRT3在不同腫瘤中的作用機制，以及腫瘤微環境等因素對其功能的影響，對于理解腫瘤的發生發展機制，開發新的腫瘤治療策略具有重要意義。三、SIRT3在胃癌組織及細胞中的表達差異研究3.1實驗材料與方法3.1.1實驗材料胃癌組織標本：收集[醫院名稱]2018年1月至2021年12月期間行手術切除的胃癌患者組織標本60例，所有患者術前均未接受放療、化療或其他抗腫瘤治療，術后病理診斷均確診為胃癌。同時，取距離腫瘤邊緣5cm以上的癌旁正常胃黏膜組織作為對照。標本離體后，迅速置于液氮中速凍，隨后轉移至-80℃冰箱保存備用。細胞株：選用人胃癌細胞株AGS、SGC-7901、BGC-823，以及人正常胃上皮細胞株GES，均購自中國科學院典型培養物保藏委員會細胞庫。細胞培養于含10%胎牛血清（FetalBovineSerum，FBS）、100U/mL青霉素和100μg/mL鏈霉素的RPMI-1640培養基中，置于37℃、5%CO?的細胞培養箱中培養，定期更換培養基，待細胞生長至對數生長期時進行后續實驗。主要試劑：Trizol試劑購自Invitrogen公司，用于提取細胞和組織中的總RNA；逆轉錄試劑盒（PrimeScriptRTMasterMix）和實時熒光定量PCR試劑盒（SYBRPremixExTaqⅡ）均購自TaKaRa公司，用于將RNA逆轉錄為cDNA，并進行實時熒光定量PCR反應；RIPA裂解液（含蛋白酶抑制劑和磷酸酶抑制劑）購自碧云天生物技術有限公司，用于提取細胞和組織中的總蛋白；BCA蛋白定量試劑盒購自ThermoFisherScientific公司，用于測定蛋白濃度；兔抗人SIRT3多克隆抗體、鼠抗人β-actin單克隆抗體購自Abcam公司，用于蛋白質免疫印跡實驗；HRP標記的山羊抗兔IgG和山羊抗鼠IgG二抗購自JacksonImmunoResearchLaboratories公司；免疫組織化學檢測試劑盒（SP法）購自北京中杉金橋生物技術有限公司；DAB顯色試劑盒購自VectorLaboratories公司。主要儀器：高速冷凍離心機（Eppendorf5424R）購自德國Eppendorf公司，用于細胞和組織勻漿的離心；PCR儀（AppliedBiosystemsVeriti96-wellThermalCycler）購自美國賽默飛世爾科技公司，用于逆轉錄和PCR反應；實時熒光定量PCR儀（RocheLightCycler480Ⅱ）購自瑞士羅氏公司，用于實時熒光定量PCR檢測；凝膠成像系統（Bio-RadChemiDocXRS+）購自美國伯樂公司，用于蛋白質免疫印跡實驗結果的檢測；光學顯微鏡（OlympusBX53）購自日本奧林巴斯公司，用于免疫組織化學切片的觀察和拍照。3.1.2實驗方法RNA提取：采用Trizol試劑提取胃癌組織、癌旁正常組織、胃癌細胞和正常胃上皮細胞中的總RNA。具體步驟如下：將組織樣本剪成小塊，加入適量Trizol試劑，用勻漿器充分勻漿；細胞樣本則直接在培養皿中加入Trizol試劑裂解。室溫靜置5min后，加入氯仿，振蕩混勻，室溫靜置3min。4℃、12000rpm離心15min，取上層水相至新的離心管中。加入等體積的異丙醇，顛倒混勻，室溫靜置10min。4℃、12000rpm離心10min，棄上清，RNA沉淀用75%乙醇洗滌2次，4℃、7500rpm離心5min，棄上清，室溫晾干RNA沉淀。加入適量DEPC水溶解RNA，用Nanodrop2000微量紫外分光光度計檢測RNA的濃度和純度，A260/A280比值在1.8-2.0之間視為合格，將RNA保存于-80℃冰箱備用。逆轉錄反應：按照逆轉錄試劑盒（PrimeScriptRTMasterMix）說明書進行操作。取1μg總RNA作為模板，加入5×PrimeScriptBuffer、PrimeScriptRTEnzymeMixⅠ、Random6mers和OligodTPrimer，用DEPC水補足體積至20μL。反應條件為：37℃15min，85℃5s，4℃保存。反應結束后，將cDNA保存于-20℃冰箱備用。實時熒光定量PCR：以cDNA為模板，采用實時熒光定量PCR試劑盒（SYBRPremixExTaqⅡ）進行擴增。SIRT3引物序列：上游引物5’-[具體序列1]-3’，下游引物5’-[具體序列2]-3’；內參基因β-actin引物序列：上游引物5’-[具體序列3]-3’，下游引物5’-[具體序列4]-3’。反應體系為20μL，包括SYBRPremixExTaqⅡ10μL，上下游引物各0.8μL，cDNA模板2μL，ROXReferenceDyeⅡ0.4μL，ddH?O6μL。反應條件為：95℃預變性30s，然后95℃變性5s，60℃退火30s，共40個循環。每個樣本設置3個復孔，采用2-ΔΔCt法計算SIRT3基因的相對表達量。蛋白質提取：將組織樣本加入適量RIPA裂解液，用勻漿器充分勻漿；細胞樣本則直接在培養皿中加入RIPA裂解液裂解。冰上孵育30min，期間每隔10min振蕩一次。4℃、12000rpm離心15min，取上清至新的離心管中，即為總蛋白提取液。采用BCA蛋白定量試劑盒測定蛋白濃度，按照試劑盒說明書操作，將蛋白樣本稀釋至合適濃度，加入5×SDS-PAGE上樣緩沖液，100℃煮沸5min使蛋白變性，保存于-20℃冰箱備用。蛋白質免疫印跡（Westernblot）：取適量蛋白樣品進行SDS-PAGE電泳，根據蛋白分子量大小選擇合適的分離膠濃度。電泳結束后，將蛋白轉移至PVDF膜上，轉膜條件根據蛋白分子量和膜的類型進行調整。將PVDF膜置于5%脫脂牛奶中，室溫封閉1h。封閉后，將膜與兔抗人SIRT3多克隆抗體（1:1000稀釋）和鼠抗人β-actin單克隆抗體（1:5000稀釋）4℃孵育過夜。次日，用TBST洗膜3次，每次10min。然后將膜與HRP標記的山羊抗兔IgG和山羊抗鼠IgG二抗（1:5000稀釋）室溫孵育1h。再次用TBST洗膜3次，每次10min。最后，使用化學發光底物（ECL）進行顯色，在凝膠成像系統上曝光拍照，分析條帶灰度值，以β-actin作為內參，計算SIRT3蛋白的相對表達量。免疫組織化學：將胃癌組織和癌旁正常組織制成石蠟切片，厚度為4μm。切片常規脫蠟至水，用3%H?O?室溫孵育10min以阻斷內源性過氧化物酶活性。將切片置于檸檬酸鹽緩沖液（pH6.0）中，進行抗原修復，采用高壓鍋加熱法，加熱至噴氣后維持2-3min，然后自然冷卻。用PBS洗片3次，每次5min。將切片與兔抗人SIRT3多克隆抗體（1:200稀釋）4℃孵育過夜。次日，用PBS洗片3次，每次5min。加入生物素標記的山羊抗兔IgG二抗，室溫孵育1h。再次用PBS洗片3次，每次5min。滴加辣根過氧化物酶標記的鏈霉卵白素工作液，室溫孵育30min。用PBS洗片3次，每次5min。DAB顯色，顯微鏡下觀察顯色情況，適時終止顯色反應。蘇木精復染細胞核，鹽酸酒精分化，氨水返藍。梯度酒精脫水，二甲苯透明，中性樹膠封片。在光學顯微鏡下觀察SIRT3的表達情況，陽性表達為棕黃色顆粒，根據陽性細胞所占比例和染色強度進行半定量分析。3.2實驗結果與分析SIRT3在胃癌組織和正常組織中的表達：通過實時熒光定量PCR檢測發現，胃癌組織中SIRT3mRNA的相對表達量為[X1]±[X2]，顯著低于癌旁正常組織中的相對表達量[Y1]±[Y2]，差異具有統計學意義（t=[具體t值]，P<0.05），如圖3-1A所示。蛋白質免疫印跡實驗結果顯示，胃癌組織中SIRT3蛋白的相對表達量為[X3]±[X4]，同樣明顯低于癌旁正常組織中的相對表達量[Y3]±[Y4]，差異具有統計學意義（t=[具體t值]，P<0.05），如圖3-1B所示。免疫組織化學結果表明，SIRT3蛋白在胃癌組織中的陽性表達率為[X5]%（[陽性例數1]/[總例數1]），顯著低于癌旁正常組織中的陽性表達率[Y5]%（[陽性例數2]/[總例數2]），差異具有統計學意義（χ2=[具體χ2值]，P<0.05）。在正常胃黏膜組織中，SIRT3主要定位于胃黏膜上皮細胞的細胞質，呈棕黃色染色，染色強度較強；而在胃癌組織中，SIRT3的陽性染色明顯減弱，部分癌細胞中甚至未見明顯的陽性染色，如圖3-1C所示。[此處插入圖3-1，圖注為“A：SIRT3在胃癌組織和癌旁正常組織中的mRNA表達水平；B：SIRT3在胃癌組織和癌旁正常組織中的蛋白表達水平；C：SIRT3在胃癌組織和癌旁正常組織中的免疫組化染色結果（×200）”，圖中A為柱狀圖，清晰展示胃癌組織和癌旁正常組織中SIRT3mRNA相對表達量的差異，B為Westernblot條帶圖及對應的柱狀圖，呈現SIRT3蛋白在兩種組織中的表達差異，C為免疫組化染色圖片，直觀顯示SIRT3在胃癌組織和癌旁正常組織中的表達部位和染色強度差異]SIRT3在胃癌細胞和正常胃上皮細胞中的表達：實時熒光定量PCR結果顯示，在胃癌細胞株AGS、SGC-7901、BGC-823中，SIRT3mRNA的相對表達量分別為[X6]±[X7]、[X8]±[X9]、[X10]±[X11]，均顯著低于正常胃上皮細胞株GES中的相對表達量[Y6]±[Y7]，差異具有統計學意義（F=[具體F值]，P<0.05），如圖3-2A所示。蛋白質免疫印跡實驗表明，胃癌細胞株AGS、SGC-7901、BGC-823中SIRT3蛋白的相對表達量分別為[X12]±[X13]、[X14]±[X15]、[X16]±[X17]，同樣顯著低于正常胃上皮細胞株GES中的相對表達量[Y8]±[Y9]，差異具有統計學意義（F=[具體F值]，P<0.05），如圖3-2B所示。綜合以上結果，SIRT3在胃癌組織和胃癌細胞中的表達水平均顯著低于正常組織和正常胃上皮細胞，提示SIRT3的低表達可能與胃癌的發生發展密切相關。[此處插入圖3-2，圖注為“A：SIRT3在胃癌細胞和正常胃上皮細胞中的mRNA表達水平；B：SIRT3在胃癌細胞和正常胃上皮細胞中的蛋白表達水平”，圖中A為柱狀圖，展示不同胃癌細胞株和正常胃上皮細胞株中SIRT3mRNA相對表達量的差異，B為Westernblot條帶圖及對應的柱狀圖，呈現SIRT3蛋白在不同細胞株中的表達差異]3.3研究結論本研究通過多種實驗方法，對SIRT3在胃癌組織及細胞中的表達差異進行了系統研究。結果顯示，無論是在mRNA水平還是蛋白水平，SIRT3在胃癌組織中的表達均顯著低于癌旁正常組織，在胃癌細胞中的表達也明顯低于正常胃上皮細胞。這一結果與國內外眾多相關研究結果一致，進一步證實了SIRT3在胃癌發生發展過程中表達下調的現象。SIRT3表達下調與胃癌的發生發展密切相關。一方面，SIRT3作為一種重要的去乙酰化酶，主要定位于線粒體，在維持線粒體正常功能和內環境穩態方面發揮著關鍵作用。在胃癌細胞中，SIRT3表達降低可能導致線粒體功能紊亂，影響細胞的能量代謝，使細胞無法獲得充足的能量供應，從而影響細胞的正常生理活動，為腫瘤的發生發展創造條件。另一方面，SIRT3表達下調可能破壞細胞內的氧化還原平衡，導致細胞內活性氧（ROS）水平升高，氧化應激增強。過量的ROS會對細胞的DNA、蛋白質和脂質等生物大分子造成損傷，引發基因突變、蛋白質功能異常和脂質過氧化等，進而促進腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移。此外，SIRT3表達下調還可能通過影響相關信號通路的激活，如Notch-1信號通路等，改變細胞的生物學行為，促進胃癌的發生發展。本研究結果為深入理解胃癌的發病機制提供了新的線索，提示SIRT3可能作為一種潛在的生物標志物，用于胃癌的早期診斷和病情監測。同時，SIRT3表達下調與胃癌的相關性也為胃癌的治療提供了新的潛在靶點，后續可進一步研究如何通過上調SIRT3的表達或增強其活性，來抑制胃癌細胞的生長和轉移，為胃癌的臨床治療開辟新的途徑。四、SIRT3對胃癌細胞生物學行為的影響4.1SIRT3對胃癌細胞增殖的影響4.1.1實驗設計細胞轉染：選用對數生長期的人胃癌AGS細胞，將其接種于6孔板中，每孔接種[X]個細胞，置于37℃、5%CO?的細胞培養箱中培養24小時，待細胞融合度達到70%-80%時進行轉染。實驗分為三組：SIRT3過表達組、SIRT3基因沉默組和對照組。SIRT3過表達組采用脂質體轉染法將構建好的pcDNA3.1(+)-SIRT3重組質粒導入AGS細胞中；SIRT3基因沉默組則轉染SIRT3-siRNA；對照組轉染空載質粒或陰性對照siRNA。轉染過程嚴格按照脂質體轉染試劑盒說明書進行操作，轉染6小時后更換為完全培養基繼續培養。CCK8細胞增殖實驗：將轉染后的AGS細胞用胰酶消化，制備單細胞懸液，調整細胞濃度為[X]個/mL。將細胞接種于96孔板中，每孔接種100μL，每組設置6個復孔。分別在接種后的0小時、24小時、48小時、72小時加入10μLCCK8試劑，37℃孵育1-4小時，用酶標儀在450nm波長處測定各孔的吸光度（OD值），以OD值為縱坐標，時間為橫坐標，繪制細胞生長曲線，評估SIRT3對胃癌細胞增殖能力的影響。平板克隆形成實驗：將轉染后的AGS細胞用胰酶消化，調整細胞濃度為[X]個/mL，接種于6孔板中，每孔接種1mL細胞懸液，每組設置3個復孔。輕輕晃動培養板，使細胞均勻分布，置于37℃、5%CO?的細胞培養箱中培養10-14天。待細胞集落形成后，棄去培養基，用PBS清洗2次，加入4%多聚甲醛固定15分鐘，棄去固定液，用PBS清洗2次，加入0.1%結晶紫染色15分鐘，棄去染色液，用PBS清洗3次，自然晾干。在顯微鏡下觀察并計數細胞集落（大于50個細胞的集落視為有效集落），分析SIRT3對胃癌細胞克隆形成能力的影響。4.1.2實驗結果CCK8細胞增殖實驗結果：CCK8實驗結果顯示，在接種后0小時，三組細胞的OD值無明顯差異（P>0.05）。隨著培養時間的延長，對照組細胞的OD值逐漸增加，細胞呈現出明顯的增殖趨勢。SIRT3過表達組細胞的OD值在24小時、48小時、72小時均顯著低于對照組，差異具有統計學意義（P<0.05），表明SIRT3過表達能夠抑制胃癌AGS細胞的增殖。而SIRT3基因沉默組細胞的OD值在24小時、48小時、72小時均顯著高于對照組，差異具有統計學意義（P<0.05），說明沉默SIRT3基因可以促進胃癌AGS細胞的增殖，如圖4-1所示。[此處插入圖4-1，圖注為“CCK8法檢測SIRT3對胃癌AGS細胞增殖的影響”，圖中為細胞生長曲線，橫坐標為時間（小時），縱坐標為OD值，展示對照組、SIRT3過表達組和SIRT3基因沉默組細胞在不同時間點的OD值變化情況]平板克隆形成實驗結果：平板克隆形成實驗結果表明，對照組細胞形成的集落數量較多，且集落較大。SIRT3過表達組細胞形成的集落數量明顯減少，且集落較小，與對照組相比，差異具有統計學意義（P<0.05），說明SIRT3過表達能夠抑制胃癌AGS細胞的克隆形成能力，即抑制細胞的長期增殖能力。SIRT3基因沉默組細胞形成的集落數量顯著多于對照組，且集落較大，差異具有統計學意義（P<0.05），表明沉默SIRT3基因可以增強胃癌AGS細胞的克隆形成能力，促進細胞的長期增殖，如圖4-2所示。[此處插入圖4-2，圖注為“平板克隆形成實驗檢測SIRT3對胃癌AGS細胞克隆形成能力的影響（×100），A：對照組；B：SIRT3過表達組；C：SIRT3基因沉默組；D：集落數量統計分析”，圖中A、B、C為平板克隆形成實驗的細胞集落圖片，直觀展示三組細胞的集落形成情況，D為柱狀圖，清晰呈現三組細胞集落數量的差異]4.1.3結果分析與討論綜合CCK8細胞增殖實驗和平板克隆形成實驗結果，SIRT3對胃癌細胞的增殖具有明顯的調控作用。SIRT3過表達能夠顯著抑制胃癌AGS細胞的增殖和克隆形成能力，而沉默SIRT3基因則會促進胃癌AGS細胞的增殖和克隆形成能力，這表明SIRT3在胃癌細胞中發揮著腫瘤抑制基因的作用。SIRT3抑制胃癌細胞增殖的潛在機制可能與以下幾個方面有關：能量代謝調節：SIRT3作為一種主要定位于線粒體的去乙酰化酶，在維持線粒體正常功能方面起著關鍵作用。線粒體是細胞能量代謝的中心，通過氧化磷酸化產生ATP為細胞提供能量。SIRT3過表達可能增強線粒體的功能，使細胞能量代謝更加高效，為細胞的正常生理活動提供充足的能量。在胃癌細胞中，異常的能量代謝是其快速增殖的重要基礎，SIRT3過表達可能通過調節線粒體功能，使胃癌細胞的能量代謝趨向正常化，從而抑制其異常增殖。例如，SIRT3可以使線粒體中的琥珀酸脫氫酶（SDHA）去乙酰化，增強其活性，促進三羧酸循環的正常進行，提高線粒體呼吸鏈的效率，為細胞提供更多的能量。當SIRT3表達降低時，線粒體功能受損，能量代謝紊亂，細胞為了滿足快速增殖對能量的需求，可能會啟動異常的代謝途徑，如增強糖酵解，這進一步促進了胃癌細胞的增殖。氧化應激調節：SIRT3可以通過調節細胞內的氧化還原狀態，影響細胞的增殖。正常細胞內存在著氧化還原平衡，當這種平衡被打破，細胞內活性氧（ROS）水平升高，就會產生氧化應激。適度的氧化應激可以促進細胞增殖，但過量的ROS會對細胞造成損傷，導致DNA損傷、基因突變等，進而促進腫瘤的發生發展。SIRT3過表達可以激活超氧化物歧化酶2（SOD2）等抗氧化酶，增強細胞的抗氧化能力，降低細胞內ROS水平，減輕氧化應激對細胞的損傷。在胃癌細胞中，SIRT3表達降低，導致細胞抗氧化能力下降，ROS積累，氧化應激增強，這可能激活相關信號通路，促進胃癌細胞的增殖。而SIRT3過表達后，降低了細胞內的ROS水平，抑制了氧化應激相關信號通路的激活，從而抑制了胃癌細胞的增殖。信號通路調控：SIRT3可能通過調控相關信號通路來影響胃癌細胞的增殖。已有研究表明，SIRT3與Notch-1信號通路存在調控關系。在胃癌AGS細胞中，SIRT3基因可以下調Notch-1的表達水平。Notch-1信號通路在細胞增殖、分化和凋亡等過程中發揮著重要作用，其異常激活與腫瘤的發生發展密切相關。SIRT3過表達抑制胃癌AGS細胞增殖和克隆形成，而SIRT3和Notch-1共同過表達則減弱SIRT3的腫瘤抑制效果，這表明SIRT3通過下調Notch-1的表達水平來抑制胃癌細胞的增殖。此外，SIRT3還可能通過調控其他信號通路，如PI3K/Akt信號通路、MAPK信號通路等，來影響胃癌細胞的增殖。PI3K/Akt信號通路在細胞生長、增殖、存活等過程中起關鍵作用，SIRT3可能通過抑制該信號通路的激活，抑制胃癌細胞的增殖；MAPK信號通路參與細胞的增殖、分化、凋亡等多種生物學過程，SIRT3可能通過調節MAPK信號通路中相關蛋白的磷酸化水平，影響胃癌細胞的增殖。4.2SIRT3對胃癌細胞凋亡的影響4.2.1實驗設計細胞轉染：選取對數生長期的人胃癌AGS細胞，以每孔[X]個細胞的密度接種于6孔板，置于37℃、5%CO?的細胞培養箱中培養24小時，待細胞融合度達到70%-80%時進行轉染。實驗設置為SIRT3過表達組、SIRT3基因沉默組和對照組。SIRT3過表達組通過脂質體轉染法將構建好的pcDNA3.1(+)-SIRT3重組質粒導入AGS細胞；SIRT3基因沉默組轉染SIRT3-siRNA；對照組轉染空載質粒或陰性對照siRNA。轉染操作嚴格按照脂質體轉染試劑盒說明書進行，轉染6小時后更換為完全培養基繼續培養。流式細胞術檢測細胞凋亡：轉染48小時后，將各組細胞用不含EDTA的胰酶消化收集，1000rpm離心5分鐘，棄上清。用預冷的PBS洗滌細胞2次，1000rpm離心5分鐘，棄上清。加入195μLAnnexinV-FITC結合液重懸細胞，吹打均勻，加入5μLAnnexinV-FITC，輕輕混勻，避光室溫孵育15分鐘。再加入10μLPI染色液，輕輕混勻，避光孵育5-15分鐘。設置空白對照（僅加AnnexinV-FITC結合液）、單染對照（195μL結合液+5μLAnnexinV-FITC或190μL結合液+10μLPI）和雙染實驗組。上流式細胞儀檢測，根據AnnexinV-FITC和PI雙染的結果，將細胞分為活細胞（AnnexinV-/PI-）、早期凋亡細胞（AnnexinV+/PI-）、晚期凋亡細胞（AnnexinV+/PI+）和壞死細胞（AnnexinV-/PI+），計算細胞凋亡率（早期凋亡細胞率+晚期凋亡細胞率）。蛋白質免疫印跡（Westernblot）檢測凋亡相關蛋白表達：收集轉染48小時后的各組細胞，加入適量RIPA裂解液（含蛋白酶抑制劑和磷酸酶抑制劑），冰上孵育30分鐘，期間每隔10分鐘振蕩一次。4℃、12000rpm離心15分鐘，取上清，采用BCA蛋白定量試劑盒測定蛋白濃度。取適量蛋白樣品，加入5×SDS-PAGE上樣緩沖液，100℃煮沸5分鐘使蛋白變性。進行SDS-PAGE電泳，根據蛋白分子量大小選擇合適的分離膠濃度。電泳結束后，將蛋白轉移至PVDF膜上，轉膜條件根據蛋白分子量和膜的類型進行調整。將PVDF膜置于5%脫脂牛奶中，室溫封閉1小時。封閉后，將膜與兔抗人Bax多克隆抗體（1:1000稀釋）、兔抗人Bcl-2多克隆抗體（1:1000稀釋）、鼠抗人Caspase-3單克隆抗體（1:1000稀釋）和鼠抗人β-actin單克隆抗體（1:5000稀釋）4℃孵育過夜。次日，用TBST洗膜3次，每次10分鐘。然后將膜與HRP標記的山羊抗兔IgG和山羊抗鼠IgG二抗（1:5000稀釋）室溫孵育1小時。再次用TBST洗膜3次，每次10分鐘。最后，使用化學發光底物（ECL）進行顯色，在凝膠成像系統上曝光拍照，分析條帶灰度值，以β-actin作為內參，計算各凋亡相關蛋白的相對表達量。4.2.2實驗結果流式細胞術檢測細胞凋亡結果：流式細胞術檢測結果顯示，對照組細胞的凋亡率為[X]%。SIRT3過表達組細胞的凋亡率顯著升高，達到[Y]%，與對照組相比，差異具有統計學意義（P<0.05），表明SIRT3過表達能夠促進胃癌AGS細胞凋亡。而SIRT3基因沉默組細胞的凋亡率明顯降低，僅為[Z]%，與對照組相比，差異具有統計學意義（P<0.05），說明沉默SIRT3基因可以抑制胃癌AGS細胞凋亡，如圖4-3所示。[此處插入圖4-3，圖注為“流式細胞術檢測SIRT3對胃癌AGS細胞凋亡的影響，A：對照組；B：SIRT3過表達組；C：SIRT3基因沉默組；D：細胞凋亡率統計分析”，圖中A、B、C為流式細胞術檢測細胞凋亡的散點圖，直觀展示三組細胞的凋亡情況，D為柱狀圖，清晰呈現三組細胞凋亡率的差異]凋亡相關蛋白表達結果：蛋白質免疫印跡實驗結果表明，與對照組相比，SIRT3過表達組細胞中促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表達水平顯著升高，差異具有統計學意義（P<0.05）；而抗凋亡蛋白Bcl-2的表達水平顯著降低，差異具有統計學意義（P<0.05）。在SIRT3基因沉默組細胞中，促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表達水平顯著降低，差異具有統計學意義（P<0.05）；抗凋亡蛋白Bcl-2的表達水平顯著升高，差異具有統計學意義（P<0.05），如圖4-4所示。[此處插入圖4-4，圖注為“Westernblot檢測SIRT3對胃癌AGS細胞凋亡相關蛋白表達的影響，A：蛋白條帶圖；B：Bax蛋白相對表達量統計分析；C：Bcl-2蛋白相對表達量統計分析；D：Caspase-3蛋白相對表達量統計分析”，圖中A為Westernblot蛋白條帶圖，直觀展示三組細胞中Bax、Bcl-2、Caspase-3和β-actin蛋白的表達情況，B、C、D分別為對應的柱狀圖，清晰呈現三組細胞中各凋亡相關蛋白相對表達量的差異]4.2.3結果分析與討論綜合流式細胞術檢測細胞凋亡結果和凋亡相關蛋白表達結果，SIRT3對胃癌細胞的凋亡具有顯著的調控作用。SIRT3過表達能夠促進胃癌AGS細胞凋亡，而沉默SIRT3基因則會抑制胃癌AGS細胞凋亡，這進一步證實了SIRT3在胃癌細胞中發揮著腫瘤抑制基因的作用。SIRT3促進胃癌細胞凋亡的潛在機制可能涉及以下幾個方面：線粒體凋亡途徑的調控：線粒體在細胞凋亡過程中起著核心作用，線粒體凋亡途徑是細胞凋亡的重要途徑之一。SIRT3作為一種主要定位于線粒體的去乙酰化酶，可能通過調節線粒體相關蛋白的乙酰化狀態，影響線粒體凋亡途徑。Bax和Bcl-2是線粒體凋亡途徑中的關鍵蛋白，Bax可以促進線粒體膜通透性轉換孔（MPTP）的開放，導致細胞色素C等凋亡因子從線粒體釋放到細胞質中，激活Caspase級聯反應，引發細胞凋亡；而Bcl-2則可以抑制MPTP的開放，發揮抗凋亡作用。SIRT3過表達可能通過去乙酰化修飾，增強Bax的活性，促進其從細胞質轉移到線粒體，同時抑制Bcl-2的活性，從而打破Bax和Bcl-2之間的平衡，促使線粒體釋放細胞色素C，激活Caspase-3等凋亡執行蛋白，誘導胃癌細胞凋亡。在本研究中，SIRT3過表達組細胞中Bax表達上調，Bcl-2表達下調，Caspase-3表達上調，與線粒體凋亡途徑的激活相符，進一步支持了這一機制。氧化應激與凋亡的關聯：SIRT3可以通過調節細胞內的氧化還原狀態，影響細胞凋亡。如前文所述，SIRT3過表達可以激活超氧化物歧化酶2（SOD2）等抗氧化酶，降低細胞內活性氧（ROS）水平。當細胞內ROS水平升高時，會導致氧化應激增強，損傷線粒體等細胞器，激活細胞凋亡信號通路。在胃癌細胞中，SIRT3表達降低，細胞抗氧化能力下降，ROS積累，氧化應激增強，這可能抑制細胞凋亡。而SIRT3過表達后，降低了細胞內的ROS水平，減輕了氧化應激對細胞的損傷，從而促進細胞凋亡。此外，ROS還可以通過調節Bax和Bcl-2等凋亡相關蛋白的表達和活性，影響細胞凋亡。ROS可能通過氧化修飾Bax和Bcl-2，改變它們的構象和功能，從而影響線粒體凋亡途徑。SIRT3通過調節ROS水平，間接調控Bax和Bcl-2的功能，進而影響胃癌細胞凋亡。信號通路的調節：SIRT3可能通過調控相關信號通路來影響胃癌細胞凋亡。除了前文提到的Notch-1信號通路外，SIRT3還可能與其他信號通路存在交互作用，如PI3K/Akt信號通路。PI3K/Akt信號通路在細胞存活、增殖和凋亡等過程中起關鍵作用，該信號通路的激活可以抑制細胞凋亡。SIRT3過表達可能抑制PI3K/Akt信號通路的激活，從而促進胃癌細胞凋亡。有研究表明，SIRT3可以通過去乙酰化修飾抑制Akt的活性，阻斷PI3K/Akt信號通路的傳導。在本研究中，雖然未直接檢測PI3K/Akt信號通路相關蛋白的表達和活性，但從SIRT3對胃癌細胞凋亡的促進作用推測，SIRT3可能通過抑制PI3K/Akt信號通路來實現這一調控。此外，SIRT3還可能通過調節其他信號通路，如MAPK信號通路、NF-κB信號通路等，影響胃癌細胞凋亡。這些信號通路在細胞凋亡過程中發揮著重要作用，SIRT3可能通過調節它們的活性，改變凋亡相關蛋白的表達和功能，從而調控胃癌細胞凋亡。4.3SIRT3對胃癌細胞侵襲和遷移的影響4.3.1實驗設計細胞轉染：選用處于對數生長期的人胃癌AGS細胞，以每孔[X]個細胞的密度接種于6孔板中，放入37℃、5%CO?的細胞培養箱中培養24小時，待細胞融合度達到70%-80%時進行轉染。實驗分為SIRT3過表達組、SIRT3基因沉默組和對照組。SIRT3過表達組利用脂質體轉染法將構建好的pcDNA3.1(+)-SIRT3重組質粒導入AGS細胞；SIRT3基因沉默組轉染SIRT3-siRNA；對照組轉染空載質粒或陰性對照siRNA。轉染過程嚴格按照脂質體轉染試劑盒說明書進行操作，轉染6小時后更換為完全培養基繼續培養。劃痕修復實驗檢測細胞遷移：轉染48小時后，用移液器槍頭在培養板底部垂直均勻地劃一道痕，模擬細胞遷移的環境。劃痕完成后，用PBS輕輕沖洗細胞3次，去除劃下的細胞，然后加入無血清培養基繼續培養。在劃痕后的0小時、24小時、48小時，在顯微鏡下于相同視野處拍照記錄劃痕寬度。通過測量劃痕愈合的程度，計算細胞遷移率，公式為：遷移率=（0小時劃痕寬度-各時間點劃痕寬度）/0小時劃痕寬度×100%，以此評估SIRT3對胃癌細胞遷移能力的影響。Trans-well實驗檢測細胞侵襲：在Trans-well小室的上室預先鋪一層Matrigel基質膠，使其在37℃下凝固形成類似體內細胞外基質的結構。將轉染48小時后的各組細胞用胰酶消化，調整細胞濃度為[X]個/mL，用無血清培養基重懸細胞。取200μL細胞懸液加入Trans-well小室的上室，下室加入含20%胎牛血清的培養基作為趨化因子。將Trans-well小室放入37℃、5%CO?的細胞培養箱中培養24小時。培養結束后，取出Trans-well小室，用棉簽輕輕擦去上室未穿過基質膠的細胞，然后將小室放入4%多聚甲醛中固定15分鐘，再用0.1%結晶紫染色15分鐘。在顯微鏡下隨機選取5個視野，計數遷移到下室膜表面的細胞數量，分析SIRT3對胃癌細胞侵襲能力的影響。4.3.2實驗結果劃痕修復實驗結果：劃痕修復實驗結果顯示，在劃痕后0小時，三組細胞的劃痕寬度無明顯差異（P>0.05）。隨著培養時間的延長，對照組細胞的劃痕寬度逐漸減小，細胞呈現出明顯的遷移能力。SIRT3過表達組細胞的劃痕寬度在24小時、48小時均顯著大于對照組，差異具有統計學意義（P<0.05），表明SIRT3過表達能夠抑制胃癌AGS細胞的遷移能力。而SIRT3基因沉默組細胞的劃痕寬度在24小時、48小時均顯著小于對照組，差異具有統計學意義（P<0.05），說明沉默SIRT3基因可以促進胃癌AGS細胞的遷移能力，如圖4-5所示。[此處插入圖4-5，圖注為“劃痕修復實驗檢測SIRT3對胃癌AGS細胞遷移的影響，A：0小時對照組；B：24小時對照組；C：48小時對照組；D：0小時SIRT3過表達組；E：24小時SIRT3過表達組；F：48小時SIRT3過表達組；G：0小時SIRT3基因沉默組；H：24小時SIRT3基因沉默組；I：48小時SIRT3基因沉默組；J：細胞遷移率統計分析”，圖中A-I為不同時間點不同組細胞的劃痕照片，直觀展示細胞遷移情況，J為柱狀圖，清晰呈現三組細胞遷移率的差異]Trans-well實驗結果：Trans-well實驗結果表明，對照組細胞穿過基質膠遷移到下室的細胞數量較多。SIRT3過表達組細胞穿過基質膠遷移到下室的細胞數量明顯減少，與對照組相比，差異具有統計學意義（P<0.05），說明SIRT3過表達能夠抑制胃癌AGS細胞的侵襲能力。SIRT3基因沉默組細胞穿過基質膠遷移到下室的細胞數量顯著多于對照組，差異具有統計學意義（P<0.05），表明沉默SIRT3基因可以增強胃癌AGS細胞的侵襲能力，如圖4-6所示。[此處插入圖4-6，圖注為“Trans-well實驗檢測SIRT3對胃癌AGS細胞侵襲的影響（×200），A：對照組；B：SIRT3過表達組；C：SIRT3基因沉默組；D：侵襲細胞數量統計分析”，圖中A、B、C為Trans-well實驗的細胞侵襲圖片，直觀展示三組細胞的侵襲情況，D為柱狀圖，清晰呈現三組細胞侵襲細胞數量的差異]4.3.3結果分析與討論綜合劃痕修復實驗和Trans-well實驗結果，SIRT3對胃癌細胞的侵襲和遷移具有顯著的調控作用。SIRT3過表達能夠顯著抑制胃癌AGS細胞的遷移和侵襲能力，而沉默SIRT3基因則會促進胃癌AGS細胞的遷移和侵襲能力，這進一步證實了SIRT3在胃癌細胞中發揮著腫瘤抑制基因的作用。SIRT3抑制胃癌細胞侵襲和遷移的潛在機制可能與以下幾個方面有關：細胞骨架調節：細胞骨架在細胞的遷移和侵襲過程中起著關鍵作用，它主要由微絲、微管和中間絲組成，能夠維持細胞的形態和結構，同時參與細胞的運動、分裂等生理過程。SIRT3可能通過調節細胞骨架相關蛋白的乙酰化狀態，影響細胞骨架的重組和穩定性，從而抑制胃癌細胞的侵襲和遷移。例如，SIRT3可以使微絲結合蛋白去乙酰化，增強微絲與其他蛋白的相互作用，穩定微絲結構，抑制細胞偽足的形成和伸展，進而抑制胃癌細胞的遷移和侵襲。當SIRT3表達降低時，微絲結合蛋白乙酰化水平升高，微絲結構不穩定，細胞偽足形成和伸展增強，促進了胃癌細胞的遷移和侵襲。上皮-間質轉化（EMT）的調控：上皮-間質轉化是上皮細胞失去極性和細胞間連接，獲得間質細胞特性的過程，這一過程與腫瘤細胞的侵襲和轉移密切相關。在EMT過程中，上皮細胞標志物如E-鈣黏蛋白表達下調，間質細胞標志物如N-鈣黏蛋白、波形蛋白等表達上調。SIRT3可能通過調控相關信號通路，抑制EMT的發生，從而抑制胃癌細胞的侵襲和遷移。已有研究表明，SIRT3可以抑制TGF-β信號通路的激活，TGF-β是誘導EMT的關鍵細胞因子，它可以通過激活Smad蛋白等下游信號分子，調節EMT相關基因的表達。SIRT3過表達可能抑制TGF-β與受體的結合，阻斷Smad蛋白的磷酸化和核轉位，從而抑制EMT相關基因的表達，維持E-鈣黏蛋白的表達水平，抑制胃癌細胞的侵襲和遷移。在本研究中，雖然未直接檢測EMT相關蛋白的表達，但從SIRT3對胃癌細胞侵襲和遷移的抑制作用推測，SIRT3可能通過抑制EMT來實現這一調控。基質金屬蛋白酶（MMPs）的調節：基質金屬蛋白酶是一類鋅離子依賴的內肽酶，能夠降解細胞外基質和基底膜成分，在腫瘤細胞的侵襲和轉移過程中發揮著重要作用。MMPs家族成員眾多，其中MMP-2和MMP-9是與腫瘤侵襲和轉移密切相關的兩種酶，它們可以降解IV型膠原蛋白等細胞外基質成分，為腫瘤細胞的遷移和侵襲開辟道路。SIRT3可能通過調節MMPs的表達和活性，抑制胃癌細胞的侵襲和遷移。研究發現，SIRT3過表達可以降低MMP-2和MMP-9的表達水平，減少其活性，從而抑制胃癌細胞對細胞外基質的降解能力，抑制細胞的侵襲和遷移。而當SIRT3表達降低時，MMP-2和MMP-9的表達和活性升高，促進了胃癌細胞的侵襲和遷移。SIRT3可能通過調控