Recombinant Rat Fractalkine CX3CL1

背景^{[1][2][3][4][5]}

CXXXC趋也称为趋化因子（C-X3-C基序）配体1在人中由CX3CL1编码基因。Recombinant Rat Fractalkine CX3CL1中的CX3CL1是一种373个氨基酸的大细胞因子蛋白，它含有多个结构域，是CX3C趋化因子家族中唯一已知的成员。它通常也称为fractalkine（在人类中）和neurotactin（在小鼠中）。CX3CL1的多肽结构不同于其他趋化因子的典型结构。

例如，特征性N-末端半胱氨酸的间隔不同; CX3CL1中有三个氨基酸区分初始的半胱氨酸，CC趋化因子中没有一个，CXC趋化因子中只有一个中间氨基酸。CX3CL1是一种长蛋白质（人体中含有373个氨基酸），具有扩展的粘蛋白样茎和趋化因子结构域。粘蛋白样的茎允许它结合到某些细胞的表面。然而，也观察到该趋化因子的可溶性（90kD）形式。

可溶性CX3CL1有效地化学吸附T细胞和单核细胞，而细胞结合趋化因子促进白细胞与活化的内皮细胞的强烈粘附，其中它主要表达。CX3CL1通过与趋化因子受体CX3CR1相互作用引发其粘附和迁移功能。其基因位于人类16号染色体上以及一些称为CCL17和CCL22的CC趋化因子。

趋化因子CX3CL1通常在整个大脑中发现，特别是在神经细胞中，并且已知其受体存在于小胶质细胞上。还发现它对于小胶质细胞迁移是必需的。CX3CL1在空间学习后的短暂时间窗内也在海马体中上调，其目的可能是调节谷氨酸介导的神经传递基调。这表明趋化因子在突触缩放的保护性可塑性过程中可能起作用。

临床应用^[6]

1.CX3CL1对大鼠模型胰腺癌细胞糖代谢及其机制有作用。

CX3CL1具有增强胰腺癌细胞糖酵解的功能,促进其葡萄糖摄取及乳酸分泌。同时,先前研究已经证明CX3CL1可以激活细胞内HIF-1a水平的增高。结合先前HIF-1a在肿瘤糖代谢重要的调节作用。CX3CL1可能通过HIF-1a水平的变化来促进胰腺癌细胞的糖酵解水平。

研究原理明确CX3CL1对胰腺癌细胞葡萄糖摄取及乳酸分泌的影响1.利用不同浓度的外源性重组人源性CX3CL1处理胰腺癌细胞系MiaPaCa-2及Panc-1细胞24小时,检测并计算葡萄糖摄取量及乳酸分泌量；2.构建pEGFP-CX3CL1过表达质粒,并将其转染到胰腺癌细胞系；3. MiaPaCa-2及Panc-1中过表达CX3CL1,检测并计算葡萄糖摄取量及乳酸分泌量。

2.CX3CL1通过是否CX3CR1调节胰腺癌细胞的糖代谢变化

1.采用Western-blot及流式细胞仪技术各细胞系的CX3CR1的基础表达；2.利用特异性CX3CR1的siRNA转染细胞,利用Western-blot及流式细胞仪技术筛选出干扰效率最高的siRNA;3.利用干扰效率最高的siRNA转染胰腺癌细胞系,给予外源性人CX3CL124处理小时后,检测并计算检测并计算葡萄糖摄取量及乳酸分泌量。

3.研究CX3CL1激活的体内的信号通路及其相互关系

1.利用Western-Blot技术检测,给予外源性人CX3CL1刺激后,细胞内p-MAPK、p-AKT、HIF-1a及β-actin变化；2.给予p-MAPK和p-AKT的特异性抑制剂PD98059和LY2940002预处理后,利用Western-Blot技术检测,给予外源性人CX3CL1刺激后,细胞内p-MAPK、p-AKT、HIF-1a及β-actin变化；3.利用Vestern-Blot及PCR技术检测,干扰CX3CR1后,HIF-1a及VEGF的变化。

4.CX3CL1依赖HIF-1a表达变化调节胰腺癌细胞的糖代谢变化

1.利用、Vestern-blot技术筛选出干扰效率最高的特异性HIF-1a的siRNA;2.利用干扰效率最高的特异性HIF-1a的siRNA转染胰腺癌细胞系,给予外源性人CX3CL124处理小时后,检测并计算检测并计算葡萄糖摄取量及乳酸分泌量。3.利用干扰效率最高的特异性HIF-1a的siRNA转染胰腺癌细胞系,给予外源性人CX3CL1刺激后,利用RT-PCR技术检测GLU-1的表达。

结果无论是外源性及内源性的CX3CL1均可以促进胰腺癌细胞的葡萄糖摄取及乳酸摄取：作为CX3CL1的特异性受体CX3CR1,均表达在个胰腺癌细胞系中；利用siRNA干扰后,可以发现CX3CL1通过CX3CR1来促进胰腺癌细胞的糖酵解；同时,CX3CL1可以激活PI3K/Akt和MAPK信号途径促进HIF-1a表达；利用siRNA干扰后,可以发现CX3CL1通过调节HIF-1a表达来促进胰腺癌细胞的糖酵解；CX3CL1可以促进糖酵解途径的关键酶GLUT-1的表达,HIF-1a在其中其重要的调节作用。

结论CX3CL1/CX3CR1轴通过激活PI3K/Akt和MAPK信号途径促进HIF-1a表达来增强胰腺癌细胞的糖酵解；CX3CL1/CX3CR1/HIF-1a信号途径是胰腺癌细胞能量代谢的一种重要机制,有可能成为治疗胰腺癌的潜在靶点。

参考文献

1.  Bazan JF, Bacon KB, Hardiman G, Wang W, Soo K, Rossi D, Greaves DR, Zlotnik A, Schall TJ (1997). "A new class of membrane-bound chemokine with a CX3C motif". Nature. 385 (6617): 640–644. doi:10.1038/385640a0. PMID 9024663.

2. ^ Imai T, Hieshima K, Haskell C, Baba M, Nagira M, Nishimura M, Kakizaki M, Takagi S, Nomiyama H, Schall TJ, Yoshie O (1997). "Identification and molecular characterization of fractalkine receptor CX3CR1, which mediates both leukocyte migration and adhesion". Cell. 91 (4): 521–530. doi:10.1016/S0092-8674(00)80438-9. PMID 9390561.

3. ^ Nomiyama H, Imai T, Kusuda J, Miura R, Callen DF, Yoshie O (1998). "Human chemokines fractalkine (SCYD1), MDC (SCYA22) and TARC (SCYA17) are clustered on chromosome 16q13". Cytogenet. Cell Genet. 81 (1): 10–11. doi:10.1159/000015000. PMID 9691168.

4. ^ Maciejewski-Lenoir, D.; Chen, S.; Feng, L.; Maki, R.; Bacon, K. B. (1999-08-01). "Characterization of fractalkine in rat brain cells: migratory and activation signals for CX3CR-1-expressing microglia". Journal of Immunology. 163 (3): 1628–1635. ISSN 0022-1767. PMID 10415068.

5. ^ Sheridan GK, Wdowicz A, Pickering M, Watters O, Halley P, O'Sullivan NC, Mooney C, O'Connell DJ, O'Connor JJ, Murphy KJ (2014). "CX3CL1 is up-regulated in the rat hippocampus during memory-associated synaptic plasticity". Front Cell Neurosci. 8: 233. doi:10.3389/fncel.2014.00233. PMC 4130185. PMID 25161610.

6. CX3CL1对胰腺癌细胞糖代谢的影响及其机制研究[D]. 孙军伟.天津医科大学 . 2013