TRPP2离子通道通过调控人喉鳞状细胞癌上皮间质转化而调控其转移的机制研究

发布时间：2018-10-09 16:52

【摘要】：瞬时受体电位(transient receptor potential,TRP)通道广泛分布于哺乳动物体内,是一类非选择性阳离子通道,主要介导钙离子和钠离子从细胞外进入胞质。共有七个亚家族:TRPA(ankyrin)、TRPC(canonical)、TRPM(melastatin)、TRPML(mucolipin)、TRPN(Drosophila NOMPC)、TRPP(polycystin)和TRPV(vanilloid),包含众多成员。TRP离子通道参与了一系列生理过程,包括:机械感觉、疼痛和温度感觉、味觉、维持细胞离子稳态、介导钙内流、参与调控细胞生长和调节激素分泌和神经递质释放等。现阶段的研究发现,离子通道与肿瘤的发生和发展密切相关。TRPP2离子通道又称为Polycystin-2(PKD2),最早发现于多囊肾病细胞中,与多囊肾病的发病密切相关。TRPP2主要分布在肾脏、心脏、胰腺、肠道、胆管、肾上腺、卵巢、血管平滑肌、和胎盘等组织器官,参与细胞增殖、受精过程、配偶行为及基因的不对称表达等生物学功能。但迄今为止,国内外鲜有报道TRPP2离子通道与肿瘤之间的关系。喉癌是头颈部最常见的恶性肿瘤之一,占全身恶性肿瘤的1-5%,耳鼻喉恶性肿瘤的11-22%。而且,近来有上升趋势。喉癌的病因尚不明确,吸烟、饮酒是喉癌最主要的两大外在诱因,而细胞内癌基因的激活、抑癌基因被抑制以及凋亡相关基因的失活构成发病的内因。晚期喉癌由于受限于现阶段的手术、放疗和化疗等综合治疗疗效,出现侵袭和转移,5年生存率低于50%,最终主要死于局部复发、淋巴结转移和远处转移。喉癌治疗中的最大难题是侵袭和转移,其分子机制远未阐明,针对转移的治疗手段有限。上皮间质转化是上皮源性肿瘤侵袭和转移的重要环节。目前的研究结果表明,头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)的发病与上皮间质转化密切相关。上皮间质转化发生时,在上皮标记物中,N-钙粘蛋白表达上调,紧密连接蛋白ZO-1和E-钙粘蛋白的表达下调;而间质标志物中波形蛋白表达上调;上皮间质转化相关的转录因子Snail、Twist和ZEB的表达也会上调。上皮间质转化涉及通路主要有STAT3途径、TGF-β/Smad途径、PI3K/Akt途径、Wnt/β-catenin通路、Src途径,Ras-MAPK途径和整合素信号途径等。通过以上不同通路,细胞因子作用于靶基因,使其获得侵袭、转移能力。目前明确认为转化生长因子-β(TGF-β)在肿瘤的迁移和转移中发挥作用。许多Smad蛋白(如Smad2、Smad3和Smad4)作为TGF-β细胞内天然受体,可与TGF-β结合,通过调节相关基因的转录而参与上皮间质转化。离子通道在上皮间质转化发生、发展过程中也起到重要作用。表皮生长因子(EGF)是最早在小鼠颌下腺中发现的一种蛋白质,广泛存在于人和动物体内、可促进或抑制多类细胞生长。EGF与EGFR结合后可激活体内一系列重要基因,这些基因参与调控或诱导细胞增殖以及调节细胞生长。活化的EGFR还可激活STAT3/Snail、PI3K/Akt和MAPK/Erk等信号途径引起肿瘤细胞上皮间质转化发生。EGFR在很多癌症细胞中表达升高,被认为与肿瘤细胞的侵袭和迁移关系密切。一些EGFR阻断剂已经用于癌症的治疗,特别是肺癌的治疗,取得较好的临床效果。本研究中我们分两部分探讨TRPP2对人类喉鳞状细胞癌(HLSCC)细胞上皮间质转化的影响,TRPP2调控HLSCC转移网络通路以及TRPP2对EGF介导的喉癌细胞迁移和上皮间质转化的调控作用。以明确TRPP2在HLSCC侵袭和转移中的作用及其机制,TRPP2在EGF介导的喉癌细胞迁移中的作用。为进一步阐明TRPP2的调节机制及喉癌细胞侵袭和转移的机制提供新的线索,将有助于喉癌的早期诊断和治疗以及评价预后,有助于寻找喉癌治疗的新靶点,为有效治疗喉癌提供理论和实验依据。1.TRPP2在HLSCC侵袭和转移中的作用及其机制1.TRPP2在HLSCC侵袭和转移中的作用及其机制喉鳞状细胞癌是一种上皮源性肿瘤,它的发生发展与上皮间质转化密切相关,钙离子在上皮间质转化过程中扮演着重要角色,TRPP2作为主要通透钙离子的阳离子通道,调控钙离子内流,因此TRPP2在喉癌侵袭和转移中发挥重要作用。我们通过研究喉癌手术标本,阐述了TRPP2离子通道的表达水平与肿瘤分期、病理分级及患者预后之间的关系。此外,我们还在细胞水平研究了TRPP2与人喉癌细胞株Hep2细胞的关系以及可能的调控上皮间质转化机制。得出以下结果:(1)在喉癌标本中,TRPP2的表达水平明显升高。当TRPP2的表达水平升高时,喉癌患者临床分期越晚,肿瘤细胞的分化程度越差,恶性程度越高;(2)TRPP2的表达水平越高者,患者预后越差,5年生存率越低;(3)TRPP2 si RNA转染到Hep2细胞后,显著的降低了ATP诱导的细胞内钙离子释放,并使肿瘤的迁移和侵袭出现不同程度的下降;(4)喉癌Hep2细胞在转染TRPP2 si RNA后,明显的抑制了E-钙粘蛋白、Smad4、STAT3、SNAIL、SLUG和TWIST的表达水平;而波形蛋白的表达水平升高。我们的实验数据表明,当TRPP2的表达水平增高时,可通过Smad4和STAT3通路增强上皮间质转化作用,从而加速喉鳞状细胞癌的迁移、侵袭和转移,影响患者的预后和5年生存率。2.TRPP2在EGF介导的喉癌细胞迁移中的作用EGF通过激动EGF受体(EGFR)引起STAT3/Snail、PI3K/Akt和MAPK/Erk信号通路激活,导致上皮间质转化。前部分研究证实TRPP2的表达水平增高时,可通过STAT3和Smad4通路增强上皮间质转化。在研究TRPP2与EGF介导的上皮间质转化相关性时,得到以下结果:(1)EGF作用下Hep-2细胞在转染TRPP2si RNA后,细胞迁移速率明显减慢;(2)EGF作用下Hep-2细胞转染TRPP2 si RNA后波形蛋白表达显著增强,E-钙粘蛋白表达减弱;(3)EGF作用下Hep-2细胞转染TRPP2 si RNA后Smad4表达水平减弱。这些结果提示,TRPP2离子通道被抑制后可引起EGF诱导Hep-2细胞迁移的信号通路被抑制,导致Hep-2细胞的移动能力减弱,因此,我们推测EGF介导的Hep-2细胞迁移可能受到TRPP2离子通道的调控。TRPP2可以影响Smad4依赖信号通路的活性,调控EGF介导的喉癌Hep2细胞迁移。
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【学位授予单位】：安徽医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R739.65

【参考文献】