激酶的抑制通过激活Rac1影响星形细胞瘤的形态、运动和侵袭

　　激酶的抑制通过激活Rac1影响星形细胞瘤的形态、运动和侵袭（Inhibition of Rho-Kinase Affects Astrocytoma Morphology,Motility, and Invasion through Activation of Rac1）

　　英文摘要：
 

　　Malignant astrocytomas are highly invasive neoplasms infiltrating diffusely into regions of normal brain. Whereas the molecular and cellular mechanisms governing astrocytoma invasion remain poorly understood, evidence in other cell systems has implicated a role for the Rho-GTPases in cell motility and invasion. Here, we examine how the inhibition or activation of Rho-kinase (ROCK) affects astrocytoma morphology, motility, and invasion. ROCK was inhibited in astrocytoma cells by using 5 to 100 Mmol/L of Y27632 or by expressing the dominant-negative ROCK mutant, RB/PH TT.ROCK activation was achieved by expressing a constitutively active mutant, CAT. ROCK inhibition led to morphologic and cytoskeletal alterations characterized by an increase in the number and length of cell processes, increased membrane ruffling, and collapse of actin stress fibers. Using twodimensional radial migration and Boyden chamber assays, we show that astrocytoma migration and invasion were increased at least 2-fold by ROCK inhibition. On the contrary,ROCK activation significantly inhibited migration and invasion of astrocytoma cells. Furthermore, using a Rac-GTP pulldown assay, we show that Rac1 is activated as a consequence of ROCK inhibition. Finally, we show that treatment of astrocytoma cells with small interfering RNA duplexes specific for Rac1-reversed stellation, prevented membrane ruffling formation and abrogated the increased motility observed following treatment with Y27632. Our data show that Rac1 plays a major role in astrocytoma morphology, motility, and invasion. These findings warrant further investigation to determine precisely how the modulation of Rac1 and ROCK can be exploited to inhibit glioma invasion.
 

　　中文摘要：
 

　　恶性星形瘤是高度侵入性的肿瘤，渗透扩散到正常大脑的区域。虽然控制星细胞瘤入侵的分子和细胞机制仍然缺乏理解，但其他细胞系统中的证据已经暗示了Rho-GTPas在细胞运动和入侵中的作用。在这里，我们研究抑制或激活Rho-激酶（ROCK）如何影响星形细胞瘤形态，运动和入侵。在星体细胞中，使用Y27632的5至100 Mmol/L或表达显性阴性ROCK突变体RB/PH TT来抑制摇滚乐。ROCK激活是通过表达一种组织活性突变体CAT来实现的。ROCK抑制导致形态和细胞骨骼改变，其特点是细胞过程的数量和长度增加，膜褶皱增加，以及肌素应激纤维的崩溃。利用二维径向迁移和博伊登室测定，表明星体迁移和入侵至少增加了2倍的ROCK抑制。相反，ROCK活化显著抑制了星形细胞的迁移和入侵。此外，使用 Rac-GTP 下拉测定，我们表明 Rac1 是作为 ROCK 抑制的结果而激活的。较后，我们表明，用小干扰RNA复面细胞治疗，专门用于Rac1反向星化，防止膜褶皱形成，并废除使用Y27632治疗后观察到的增强的活性。我们的数据表明，Rac1在星体形态、运动和入侵中起着重要作用。这些发现值得进一步调查，以准确确定如何利用Rac1和ROCK的调制来抑制胶质瘤的入侵。

 

　　星形细胞瘤是人类较常见的原发性脑瘤。大多数星形细胞瘤为组织病理学上的恶性病变，预后差。尽管进行了积极的手术切除、放疗和化疗，大多数多形性胶质母细胞瘤患者仍将在确诊后12个月内死亡。虽然恶性星形细胞瘤很少发生系统转移，但死亡是由于肿瘤的局部生长和脑的侵袭所致。星形细胞瘤细胞从原发肿瘤向大脑邻近和远处区域的浸润是导致治疗失败和肿瘤复发的主要原因。入侵是一种复杂的细胞现象，涉及细胞/细胞和细胞/细胞外基质的粘附、细胞外基质的酶降解和细胞迁移。星形细胞瘤迁移的细胞内机制尚不清楚，但较终需要环境线索和响应性细胞内信号的平衡，从而导致肌动蛋白微丝、微管和中间丝之间相互作用的动态调节。然而，细胞运动的驱动力通常是肌动蛋白细胞骨架的动态重组，引导细胞前突后缩。在这方面，肌动蛋白骨架重组的关键介质是Rho家族的GTPases。
 

　　GTPases Rho家族成员包括Rho、Rac和Cdc42。这些分子在细胞运动和侵袭表型中已经被发现。在细胞迁移过程中，在迁移细胞的前缘形成富含肌动蛋白的膜皱褶，称为片带，需要Rac，被认为是细胞迁移的驱动力。与Cdc42一起，Rac也控制着局灶性粘附复合物的周转。Cdc42虽然不是细胞迁移所直接需要的，但已被证明在调节细胞极性和丝状伪足的形成，从而控制细胞移动方向方面具有重要作用。Rho调控可收缩的肌动蛋白-肌球蛋白丝的形成，形成应力纤维，并在细胞后方维持局部粘连。参与刺激肌动蛋白收缩性和局灶性粘附组装的一个重要Rho靶点是Ser/Thr激酶，p160 rhor激酶(ROCK;ref)。该激酶的主要阴性形式的表达或特定抑制剂Y27632的添加，可抑制由溶血磷脂酸(LPA)或活化的Rho在几个细胞系中诱导的应激纤维和局灶性粘连。与Rho一样，岩石在肿瘤细胞侵袭和转移过程中参与了细胞迁移的改变。为了进一步了解星形细胞瘤侵袭性的分子机制，我们进行了目前的研究，以确定岩石抑制对星形细胞瘤形态、迁移和信号传导的影响。
 

　　综上所述，我们的数据表明，ROCK在调节星体细胞形态、行为素微丝系统、细胞迁移和入侵方面起着重要作用。这些细胞生物改变与Rac1通过ROCK抑制或LPA刺激的激活有关。未来的研究将致力于更好地阐明不同Rho-GTPase家族成员之间的串扰，以及他们在星形细胞瘤中的影响蛋白。这些研究可以作为以Rho-GTPase家族成员为攻击目标，作为抑制星形细胞瘤入侵的基础。
 

　　INC国际神经外科医生集团旗下世界神经外科顾问团(WANG)成员James T. Rutka教授作为主要研究者之一，教授发表了超过500多篇的文章，在临床上的研究方向以颅内肿瘤为主，对胶质瘤、纤维瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤具有多年的临床经验，擅长清醒开颅术及显微手术。在较近的临床研究上，教授又将重点集中在了儿童脑瘤和癫痫的外科治疗上，并取得了有效的成果。其实验室在研究脑肿瘤生长和侵袭的机制方面颇有成就，并在Sunnybrook健康科学中心和多伦多大学生物材料和生物医学工程研究所的合作下，正在设计一种基于纳米颗粒的输送系统，作为治疗胶质瘤的一种新方法。
 

 

　　James T. Rutka教授作为多伦多大学儿童病院、亚瑟和索尼亚拉巴特脑瘤研究中心主任，多伦多大学附属儿童医院建立于1875年，也称多伦多儿童医院(The Hospital for Sick Children 或SickKids)是附属于加拿大多伦多大学的儿童医院，是加拿大规模较大的集治疗、科研和教学为一体的儿童医院之一，病童医院排名在北美前三。多伦多儿童医院是加拿大六大自立儿童医院之一，在过去的130年里，建立了集合医疗、科研和教学的环境。院内的九大中心包括：骨骼健康中心、脑健康和行为中心、肿瘤中心、囊性纤维化中心、心脏中心、疼痛中心、图像引导中心、医学遗传学中心和移植中心。2009到2010年间，医院接收14000例住院病人和215000例急诊病人。院内设有370张病床病为儿童提供以家庭为中心的医疗护理。这是一家世界上较知名的儿童医院之一，它不仅仅拥有世界一流的医护人员及医疗设备，更重要的是它还拥有非常多的学术成就。