结直肠癌是最常见的消化道恶性肿瘤之一,是位居第3位的癌症死亡原因。结直肠癌的发生发展是一个多因素参与,多阶段演进的复杂过程,包括基因组不稳定,遗传学组件等,然而已知的信息不足以阐释结直肠癌的具体生物学特征及所涉及的分子信号通路。因此,深入研究结直肠癌的发生发展机制,对于寻找结直肠癌靶向治疗的新思路和新方法,具有重要意义。在众多机制研究中,炎性微环境在结直肠癌发病中起着重要作用。STAT3通路是公认的连接炎症与肿瘤的“桥梁”,参与了多种肿瘤的发生发展,JAK/STAT信号通路持续活化可能是导致结直肠癌发生的重要原因之一。SOCS3是JAK/STAT信号通路的关键负反馈调节因子。近年来,关于SOCS3在结直肠癌中的研究较少。基于已有的研究,我们提出如下假设:表观遗传修饰介导的基因沉默造成的SOCS3负反馈调节缺陷可能是肿瘤细胞中JAK/STAT信号通路持续性活化的主要机制。而目前,以下问题尚不明确:1)有关人结直肠癌SOCS3表达缺陷或基因甲基化模式如何?2)结直肠癌肿瘤炎性微环境与SOCS3基因的表观遗传学之间的关系?3)SOCS3对结直肠癌细胞生物学行为的影响如何?为此,我们设计以下几部分研究内容:第一部分:纳入我院2007年7月-2008年5月行结直肠癌根治术并经临床病理学证实100例结直肠癌患者的癌组织和癌旁组织标本,共100对结直肠癌组织样本,每对样本包括结直肠癌组织和癌旁组织各一个点,共200个点。术后患者进行跟踪随访,随访期限5.6-6.4年。去除无临床分期病例和失访病例12例,最终纳入88个病例为研究对象。通过Western blot和免疫组化初步对人结直肠癌组织及相应的癌旁组织标本中IL-6、p STAT3和SOCS3的蛋白表达情况分别进行检测分析,初步判断结直肠癌中三者之间的关联;利用组织芯片大样本研究SOCS3与结直肠癌临床病理特征及预后之间的相关性;第二部分:通过Western blot检测人结直肠癌细胞株,并筛选出合适的细胞株作为后续试验的模型。通过Western blot及q PCR技术检测结直肠癌细胞株中IL-6/STAT3信号通路分别对于SOCS3表达水平的影响。探讨SOCS3基因启动子区甲基化情况,以及JAK2/STAT3通路的激动剂和抑制剂分别对SOCS3启动子甲基化的影响;对结直肠癌细胞去甲基化处理后检测SOCS3对IL-6的应答变化;构建SOCS3启动子荧光素酶表达报告质粒,研究IL-6、甲基化及去甲基化处理对SOCS3转录活性的影响;第三部分:利用慢病毒感染的方法构建过表达SOCS3的稳定细胞株;利用小干扰RNA(small interference RNA,si RNA)技术转染结直肠癌细胞株敲低SOCS3表达,并进一步采用体内外实验检测SOCS3基因对结直肠癌细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭及动物成瘤能力的影响,进一步探索其发挥调控作用的分子机制。结果:1、与癌旁正常组织相比,结直肠癌肿瘤组织中IL-6、p STAT3表达上调,SOCS3表达下调;SOCS3蛋白表达阳性的结直肠癌患者手术后生存期显著长于SOCS3蛋白表达阴性患者;低表达SOCS3是影响患者术后生存时间的独立危险因素。2、1)IL-6通过活化STAT3信号通路负性调控SOCS3表达;2)STAT3活化促进了SOCS3基因启动子区的甲基化;5-Aza-cd R可逆转IL-6/STAT3信号通路介导的SOCS3表达下调;3)磷酸化的STAT3可抑制SOCS3基因的转录活性。3、过表达SOCS3可抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移、侵袭和成瘤能力,而敲低SOCS3表达可促进结直肠癌细胞的增殖、迁移、侵袭和成瘤能力。结论:炎症因子IL-6通过活化STAT3信号通路诱导SOCS3基因的甲基化,进而导致STAT3通路的失衡及持续活化。SOCS3表达降低促进了结直肠癌的生长及转移。靶向IL-6/STAT3信号通路可成为结直肠癌重要的治疗策略。