Ceramide經由GSK-3β及Endoplasmic reticulum stress導致細胞死亡之探討

Ceramide (神經醯胺)為細胞膜的成份之ㄧ，且為一重要的次級訊息傳遞者 (second messenger)，參與調控眾多訊息傳遞路徑，並可能導致細胞凋亡 (apoptosis)；此外，利用放射線或化學療法處理癌細胞，亦發現ceramide的含量上升為造成細胞死亡的主要原因之ㄧ，故ceramide被認為與癌症治療相關。ceramide可因實驗模式與條件之差異而造成不同的死亡型式，包括細胞凋亡及細胞自噬 (autophagy)。因此本論文探討ceramide對惡性膠質瘤U87-MG所造成的細胞死亡型式為何？並研究可能參與之分子訊息。
實驗結果顯示，利用acridine orange染劑併用flow cytometry偵測acidic vesicular organelle (AVO)含量，代表autophagy之百分比，結果發現ceramide處理細胞24小時可達最高autophagy百分比 (62.1 ± 3.5 %, p<0.001)，36小時下降至53.0 ± 4.8 % (p<0.001)，利用Western blot亦可觀察autophagy 上游分子LC3由type-I轉變為type-II之現象；另外，利用Annexin V/Propidium iodide (PI)染劑偵測細胞膜phosphatidylserine (PS) externalization與PI uptake，於36小時測得最高apoptosis含量 (36.7 ± 1.9 %, p<0.001)，推測ceramide處理U87-MG，可在初期造成autophagy晚期產生apoptosis。
研究顯示endoplasmic reticulum (ER) stress除了造成apoptosis亦能導致autophagy，因此本論文繼而探討此系統下是否有ER stress的產生。Western blot顯示：ceramide可誘導細胞內GADD153 (growth arrest and DNA damage-inducible gene 153)表現及eukaryotic initiation factor 2α (eIF2α)磷酸化現象，代表ceramide可導致U87-MG細胞產生ER stress。亦有研究指出ER stress可誘導glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β)的活化而導致apoptosis，且本實驗室先前之實驗結果顯示GSK-3β參與導致autophagy，故續用Western blot方式偵測此系統下GSK-3β之活性變化，實驗結果顯示GSK-3β Ser9之磷酸化表現量隨ceramide之加入而減少，代表GSK-3β活化，且利用lithium chloride抑制GSK-3β後，經由flow cytometry分析autophagy百分比由63.9 ± 2.9 %降至40.2 ± 3.7 % (p<0.001)，表示GSK-3β可能參與ceramide誘導之細胞自噬。綜合所述，本論文推測ER stress及GSK-3β的活化可能是ceramide導致細胞死亡的原因之ㄧ。