雌二醇促进胃癌转移的机制研究

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2020年全球的癌症新发病例1929万,其中胃癌占据109万;全球因癌症死亡人数达996万,其中胃癌占据77万。胃癌患者预后较差,五年生存期短,80%的胃癌患者确诊时就是癌症晚期且大部分发生转移。肿瘤转移是导致胃癌患者死亡的主要原因,寻找胃癌转移的具体的分子机制是胃癌治疗中的关键问题。雌二醇(Estradiol,E2)是内源性雌激素的主要活性形式,正常情况下参与调控机体的内分泌系统、心血管系统等。然而,在一些雌激素依赖性肿瘤中,E2能促进癌症的进展。雌激素受体α(Estrogen receptorα,ERα)属于类固醇激素受体超家族,是细胞内响应雌激素信号的主要分子。ERα能调控肿瘤的增殖、侵袭转移等,进而促进肿瘤发展。表观遗传改变(如DNA修饰、组蛋白修饰及核小体重塑等)诱导肿瘤发生和发展。报道指出,ERα响应雌激素信号,并与组蛋白去乙酰化酶6(Histone deacetylase 6,HDAC6)等多个表观遗传相关蛋白形成转录调节复合物,与雌激素响应元件(Estrogen response elements,EREs)结合,进而调控下游信号通路,促进乳腺癌进展。但关于E2与胃癌转移的相互关系并未阐释清楚。本课题致力于探索E2对胃癌转移的调控机制,主要开展以下研究:(1)数据库分析发现E2促进胃癌的发展通过International Agency for Research on Cancer数据库2020年的数据调研不同年龄段胃癌发病的性别差异,分析发现40岁之前女性的胃癌发病率高于男性,45岁时两者发病率为1:1,但大于等于45岁时,男性胃癌发病率远高于女性发病率,比例为2.5:1。同时,文献调研发现,45岁之前,女性体内E2含量一直高于男性,但45岁后,男性体内E2的含量远高于女性。而男性体内睾酮含量一直高于女性。因此,我们推测E2促进胃癌的进展。(2)E2在体外促进胃癌细胞的转移为了进一步探索E2对胃癌进展的影响,我们检测E2对胃癌增殖和转移的作用。体外实验结果表明E2对胃癌的增殖无明显影响,能显著促进胃癌的迁移。另外,检测上皮间质转化(EMT)标志物,发现E2处理后上皮细胞标志物ECadherin和ZO-1的蛋白表达降低,间充质细胞标志物N-Cadherin和Vimentin的蛋白表达增加,表明E2促进胃癌细胞EMT过程,增强胃癌细胞的转移能力。(3)E2促进胃癌转移的信号通路和关键分子研究为了探究E2促进胃癌细胞转移的机制,利用RT-qPCR实验证实E2提高ERα靶基因p S2(presenilin)、Myc(Myc proto-oncogene protein)和GREB1(GREB1-like protein)mRNA水平,说明E2激活ERα。其次,利用RNA-seq检测E2作用后MGC-803细胞内的差异基因,发现差异基因主要集中在细胞连接、黏着斑、胶原纤维交联、弹性纤维形成以及细胞外基质组织通路。同时筛选上述通路中的基因,发现E2影响LOX(Lipoxygenase)、LOXL2(Lysyl oxidase homolog 2)、FN1(Fibronectin)、ITGA5(Integrin alpha-5)、THBS1(Thrombospondin-1)和ICAM5(Intercellular adhesion molecule 5)mRNA水平,RT-qPCR进一步验证上述差异基因的变化与RNA-seq一致。为了探究六种关键分子,利用Hiplot数据库发现6种关键因子与ERα在转录水平上具有相关性,并与胃癌病人生存期具有相关性。ERα作为转录调节因子,能与HDAC6等形成转录复合物调控下游基因。实验发现E2上调HDAC6的mRNA和蛋白水平,抑制HDAC6可以部分阻断E2诱导的促迁移作用。另外,数据库和病人组织分析发现ERα和HDAC6具有正相关性,且两者较高表达量与患者预后呈负相关,说明HDAC6参与E2促胃癌转移进程。因此,实验结果提示E2通过以上多种关键分子和信号通路促进胃癌转移。(4)E2在体内促进胃癌的转移为了进一步验证E2对胃癌转移的促进作用,首先构建小鼠去势模型、MGC-803-luciferase和MFC-luciferase细胞系,通过尾静脉分别将构建的细胞系注射到BALB/c裸鼠和615小鼠体内,构建肺转移模型。利用生物发光、肺组织成像以及HE染色等手段检测E2对胃癌转移的影响。实验结果表明,E2促进胃癌细胞肺转移,进一步证明E2促进胃癌转移。综上所述,本课题证明E2促进胃癌的转移。首先,体外实验证明E2促进胃癌细胞的EMT和转移。其次,利用RNA-seq和数据库分析发现E2调节胃癌细胞内与肿瘤转移高度相关的细胞连接、黏着斑、胶原纤维交联、弹性纤维形成以及细胞外基质组织通路,以及通路相关分子LOX、LOXL2、FN1、ITGA5、ICAM5和THBS1,促进胃癌转移的过程。除此之外,E2促进HDAC6的mRNA和蛋白表达,且HDAC6和ERα具有较强相关性,HDAC6抑制剂能部分阻断E2对胃癌的促转移作用,说明HDAC6参与E2促胃癌转移进程。最后,体内实验证明E2促进胃癌细胞的肺转移。总之,本课题通过数据库、病人样本、体内外实验多种手段揭示内源性分子E2能够促进胃癌的转移。
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