增加的血清素信号传导有助于胰腺肿瘤细胞在代谢应激下的Warburg效应并促进小鼠胰腺肿瘤的生长

背景与目的：胰腺导管腺癌（PDAC）中的结缔组织增生和血管贫乏导致严重的代谢应激。血清素（5-HT）是一种神经调节剂，具有神经递质和神经内分泌功能，有助于肿瘤发生。我们研究了5-HT信号传导在胰腺肿瘤生长中的作用。方法：我们测量了KrasG12D/+/Trp53R172H/+/Pdx1-Cre（KPC）小鼠（其发展为胰腺肿瘤）胰腺中调节5-HT合成、包装和降解的蛋白质水平，以及PDAC细胞系和含有81个人PDAC样本的组织微阵列中的水平。我们还通过免疫组织化学分析了一个含有311个PDAC标本的组织微阵列中参与5-HT合成和降解的蛋白质表达水平，并将表达水平与患者生存时间相关联。通过ELISA分析了14个匹配的PDAC肿瘤和非肿瘤组织中的5-HT水平。将PDAC细胞系与5-HT孵育，并测量细胞存活和凋亡。我们分析了PDAC细胞中5-HT受体HTR2B的表达以及受体激动剂和拮抗剂的影响，以及通过小发夹RNA敲低HTR2B的影响。我们确定了5-HT刺激对BxPC-3细胞基因表达谱的影响。通过免疫荧光和免疫沉淀分析，以及确定细胞外酸比、葡萄糖消耗和乳酸产生，评估了5-HT通过HTR2B信号传导对糖酵解的调节。将原发性PDAC（暴露于或不暴露于SB204741（一种选择性HTR2B拮抗剂））作为异种移植肿瘤在小鼠中生长，并将SB204741给予荷瘤KPC小鼠；通过影像分析测量肿瘤生长和代谢。结果：在PDAC标本的组织微阵列的免疫组织化学分析中，TPH1水平升高和MAOA水平降低（调节5-HT合成和降解）与PDAC的分期和大小以及较短的患者生存时间相关。我们发现人PDAC组织中的5-HT水平高于非肿瘤胰腺组织，PDAC细胞系中的5-HT水平也高于非转化胰腺细胞。将PDAC细胞系与5-HT孵育可增加增殖并防止凋亡。HTR2B的激动剂（而非其他5-HT受体）促进PDAC细胞的增殖并防止凋亡。在PDAC细胞中敲低HTR2B或与HTR2B抑制剂孵育可减少其在小鼠中作为异种移植肿瘤的生长。我们观察到PDAC细胞中5-HT与糖酵解通量之间存在相关性；5-HT刺激后，参与糖酵解、磷酸戊糖途径和己糖胺生物合成途径的代谢酶水平显著增加。5-HT刺激导致HTR2B–LYN–p85复合物的形成，该复合物通过增加MYC和HIF1A的蛋白质水平来增加PI3K–Akt–mTOR信号传导和Warburg效应。向KPC小鼠施用SB204741减慢了已建立的胰腺肿瘤的生长和代谢，并延长了小鼠的生存期。结论：人PDAC具有升高的5-HT水平，PDAC细胞增加其受体HTR2B的表达。这些增加允许肿瘤在代谢应激下进行糖酵解，并促进小鼠胰腺肿瘤和PDAC异种移植肿瘤的生长。