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肿瘤细胞再增殖被认为是肿瘤复发的重要机制之一,目前人们对其分子机制的了解却比较匮乏。本课题组前期研究结果揭示了以放疗诱导凋亡细胞中的caspase 3为核心的肿瘤细胞再增殖的分子机制。放疗诱导的凋亡细胞中caspase 3被激活,将剪切并激活下游不依赖钙离子的磷脂酶A2,促进前列腺素E2的合成和释放,刺激肿瘤细胞增殖。另外,我们还发现活化的caspase 3剪切并激活底物蛋白激酶Cδ,通过p38丝裂原激活蛋白激酶信号通路,诱导eIF4E(eukaryotic initiation factor 4E)磷酸化和Sox2表达水平升高,促进肿瘤细胞增殖。上述研究表明凋亡细胞在放疗后肿瘤细胞再增殖过程当中的起着重要作用。然而,放疗除了诱导产生细胞凋亡之外,还能直接引起细胞坏死。已知细胞在坏死过程中会释放诸多细胞内容物,其中高迁移率族蛋白B1(high mobility group box 1,HMGB1)被认为是细胞坏死的标志物之一。本研究拟探讨放疗后的坏死细胞产生的HMGB1是否在肿瘤再增殖过程中起作用。我们首先采用Western Blot技术检测肿瘤细胞培养液,发现放疗处理后的肿瘤细胞确实能够释放大量HMGB1。通过基因敲除HMGB1或应用HMGB1抑制剂,我们发现在肿瘤再增殖体外模型中放疗处理后的肿瘤细胞对少量的活的肿瘤细胞的促增殖作用依赖于坏死细胞产生的HMGB1,并呈剂量相关性。此外,我们检测了放疗处理后肿瘤细胞HMGB1受体晚期糖基化终末产物受体(receptor for advanced gylcation end products,RAGE)的表达情况,发现放疗前后均呈高水平表达,在体外再增殖模型中RAGE抑制剂却能明显抑制肿瘤再增殖,提示RAGE参与了 HMGB1促肿瘤细胞增殖作用。同时,我们还发现HMGB1缺失的肿瘤细胞ERK磷酸化程度受到明显抑制,表明ERK是HMGB1促增殖作用的下游信号分子。另外,我们通过对结肠癌组织芯片进行分析,结果发现HMGB1的高表达常与肿瘤患者的预后不良呈正向相关。本研究结果揭示放疗诱导的坏死细胞可通过释放HMGB1,通过旁分泌效应激活RAGE/ERK信号通路,有效地促进肿瘤细胞的增殖,提示HMGB1有可能作为潜在的针对放疗后肿瘤细胞再增殖的新的治疗靶点。