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目的:本研究旨在从临床标本、体外细胞水平和体内动物水平三方面探讨K-ras基因突变以及X射线诱导的溶酶体组织蛋白酶L(Cathepsin L,CTSL)对肺癌侵袭迁移的影响及其可能的作用机制。方法:收集79例人非小细胞肺癌及其癌旁组织标本,对肿瘤组织进行K-ras基因突变检测,采用Western blot以及免疫组织化学(IHC)检测CTSL蛋白的表达和细胞内定位情况以及上皮间质转化(EMT)标志物E-cadherin,N-cadherin,Vimentin,Snail和Slug的表达情况,分析K-ras基因突变、CTSL与EMT的相关性。采用K-ras基因遗传背景不同的A549(K-ras突变型)和H1299(K-ras野生型)两株细胞进行相关实验。用电离辐射(Ionizing radiation,IR)处理细胞,采用划痕法、Transwell小室法分别检测肿瘤细胞辐照前后迁移、侵袭能力的变化差异;Western blot及免疫荧光法检测CTSL表达和定位以及EMT标志蛋白的变化;经过胞浆胞核蛋白分离检测IR对核内CTSL影响;瞬时转染过表达转录因子CUX1的质粒,Western blot方法检测CUX1在CTSL对EMT的调控中的作用;慢病毒感染H1299细胞,分别构建稳定过表达全长或截短CTSL的细胞株,与CUX1共转实验探讨CTSL对CUX1的调节作用;利用人胚肾细胞系HEK 293细胞,构建稳定感染K-ras基因突变(K-ras V12)的细胞株,Western blot检测IR对CTSL,EMT相关蛋白表达的影响;K-ras V12与CUX1共转实验进一步探讨其中的机制。建立裸小鼠皮下移植瘤模型,观察A549和H1299细胞株在IR治疗后的成瘤能力差异是否与K-ras突变状态相关,运用Western blot、IHC方法检测各组移植瘤CTSL与EMT相关蛋白的表达情况。结果:肺癌组织中K-ras基因突变率为26.5%,K-ras基因突变与患者的分化程度密切相关(P<0.05);与正常肺组织相比,活性CTSL在肿瘤组织中表达明显上调;K-ras基因突变的肺癌组织中活性CTSL表达显著上调并伴随入核现象,而且EMT相关蛋白表达发生显著变化。在IR作用下,携带K-ras基因突变的A549细胞中CTSL,E-cadherin,N-cadherin,Vimentin,Snail和Slug变化明显,并且核内CTSL表达较强,细胞侵袭和迁移能力得到了提高;CTSL和CUX1共转染实验结果显示IR诱导的CTSL将全长CUX1/p200水解加工成CUX1/p110亚型;突变K-ras V12和CUX1共转染实验结果表明,IR诱导CTSL与K-ras突变状态相关,并且CTSL可能是通过CUX1调节EMT过程的。在裸小鼠皮下移植瘤模型中,Western blot和IHC结果显示,接种A549细胞的肿瘤组织IR前后CTSL表达显著上调,伴随CTSL入核,E-cadherin的表达减少,N-cadherin和Vimentin的表达则增加,而接种H1299细胞的肿瘤组织辐照前后无显著变化,与细胞实验结果一致。结论:K-ras突变促进活性CTSL的表达,激活肺癌EMT通路;突变K-ras以及IR诱导的CTSL可能是通过CUX1调控肺癌的EMT过程,从而影响肿瘤细胞的侵袭迁移能力,表明K-ras基因状态和CTSL蛋白在调控肿瘤细胞侵袭迁移方面起着重要的作用。本研究结果将为CTSL成为肿瘤治疗的有效靶点提供实验依据。