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铁作为机体必需的营养元素参与多种生命过程,其代谢平衡对于维护细胞正常功能和机体的健康至关重要。机体的铁代谢主要由hepcidin-ferroportin(FPN)轴进行调控。本研究组前期的研究工作表明,多氯联苯和重金属(如镉)等能够干扰hepcidin-FPN轴的功能,改变机体的铁代谢循环,引发肿瘤细胞的铁供应增加,导致肿瘤生长加速。 流行病学调查和实验数据表明hepcidin-FPN信号通路的异常会增加肿瘤发生和肿瘤恶化的风险。但是,我们对hepcidin-FPN信号通路异常的肿瘤学效应,特别是对于其中的分子机制缺乏深入了解,例如其对肿瘤转移和表皮细胞向间质细胞转化(EMT)的效应却并不清楚。本学位论文的主要研究目标是:(1)明确系统性hepcidin对肿瘤进展的影响;(2)探明FPN在肿瘤转移中的作用及其机制;(3)筛选是否存在其它铁调节基因,在肿瘤转移过程发挥了调节作用。 为了更加直观地考察系统性hepcidin对肿瘤进展的影响,我们从国外引进了hepcidin敲除小鼠,并以此小鼠为研究对象,建立肺癌模型,探讨hepcidin在肿瘤进展过程中的作用。瘤荷实验的结果表明,与野生型(WT)小鼠相比,肺癌细胞LL/2到hepcidin敲除小鼠肺部归巢的能力明显降低,同时肿瘤在其肺部的进展也受到抑制。这是本文的第一个创新点,直接证实了系统性的hepcidin缺失抑制肺癌细胞归巢及其在肺部的进展。 作为目前唯一已知的铁输出蛋白,FPN抑制肿瘤生长的作用已被证实。但是,对于其在肿瘤转移过程中的研究却是空白。通过对临床样本的检测,我们发现伴随转移的原位瘤中FPN水平明显降低,比未发生转移的原位瘤下调了近70%。由此我们推断FPN在肿瘤转移过程中可能发挥了重要作用。为了探索FPN在肿瘤转移过程中的作用,我们构建了诱导型FPN高表达细胞系。体外实验的结果表明,升高的FPN可以在不引起细胞死亡的同时,降低细胞分裂的速度和克隆形成能力。体内实验证明FPN高表达可以引起小鼠体内肿瘤生长延缓,减少肿瘤细胞向肺和肝脏的转移。这是本文的第二个创新点。在分子水平,我们确认了FPN高表达会影响DNA合成,阻滞细胞周期。更重要的是,FPN高表达抑制了EMT过程,具体体现在大幅度降低了EMT的关键指标,例如Snail1,Twist1,ZEB2和vimentin。此外,FPN高表达后乳酸的水平也发生了下降,表明糖酵解过程受到抑制。 另一方面,为了更好地研究在肿瘤转移过程中铁调控相关基因的作用,我们建立了小鼠乳腺癌的肺转移模型,并利用这一模型,筛选到了原位细胞系和肺转移细胞系。同时,我们对转移瘤与非转移瘤中铁调控相关基因的表达情况进行了筛选,初步锁定了一些基因,稍后会细致研究这些基因在肿瘤转移中的作用机制。 总结起来,我们的结果显著突出了hepcidin-FPN信号通路在调节肿瘤生长和转移方面的重要作用,为理清肿瘤进展中这一通路的作用机制提供了新的证据。同时建立的小鼠乳腺癌原位和肺转移细胞系,为以后研究铁调控相关基因在肿瘤转移过程中的作用奠定了基础。