NOX1和microRNA21在TLR4介导的非小细胞肺癌转移侵袭过程中的作用研究

发布时间：2020-03-12 10:52

【摘要】：实验背景：肺癌世界范围内死亡率最高的肿瘤，病理类型分为非小细胞肺癌(NSCLC)和小细胞肺癌（SCLC），其中约80%为非小细胞肺癌。目前针对NSCLC患者的联合治疗主要包括手术、化疗、放疗和一些针对性治疗，然而大部分NSCLC患者由于肿瘤转移，其5年生存率仍然很低,只在16%左右。因此，识别NSCLC转移过程的关键效应蛋白是目前我们迫切需要的，这可能为治疗NSCLC提供新的方向。与肿瘤转移密切相关的Toll-Like Receptor4(TLR4)长时间以来一直是学者研究热点问题。研究表明Lipopolysaccharide(LPS)通过刺激TLR4信号通路使人甲状腺乳头状癌、结肠癌、肝细胞癌的转移几率增加。这些研究证实炎症在肿瘤进展过程中具有重要作用，让我们感兴趣的是LPS通过诱导TLR4信号通路同样具有增加肺癌细胞迁徙和入侵的能力，但机制尚不完全清楚。 Reactive oxygen species(ROS)常规的被认为具有细胞毒性和致突变作用，其水平增高促进细胞死亡、凋亡和衰老。最近研究发现，在大量肿瘤细胞中发现ROS水平增高，同时增高的ROS具有促进血管生成的作用，进而对肿瘤细胞的转移起到重要促进作用。假定NADPH氧化酶是ROS生成过程中唯一参与的酶，我们发现NADPH氧化酶在肿瘤转移过程中起到重要作用，并且，包括NSCLC在内，在多种肿瘤细胞内发现NADPH氧化酶的表达。最近有研究报道TLR4在结肠癌细胞中上调NOX1的表达，并且NOX1同样在NSCLC中表达。因此，推测在NSCLC中NOX1的表达与TLR4信号转导相关，促进肿瘤细胞转移能力。实验目的：本实验旨在研究ROS通过诱导TLR4信号通路促进临床NSCLC患者肿瘤细胞转移过程中的潜在作用，同时在肿瘤细胞转移的肺癌患者中评估了NADPH氧化酶抑制剂DPI的作用；通过分析microRNA21的表达对NADPH氧化酶活性的影响，进而产生抑制肺癌细胞的转移侵袭能力的作用。实验结果第一部分：NOX1依赖ROS通过TLR4信号通路介导促进非小细胞肺癌转移侵袭。⑴TLR4信号转导通路与ROS的升高及NSCLC的转移能力升高相关；⑵通过NADPH氧化酶激活TLR4信号转导从而增强NSCLC肿瘤细胞的转移能力；⑶NOX1的升高对TLR4通路介导的NSCLC细胞转移过程起到重要作用；⑷NOX1与NSCLC细胞内CXCR4,MMP9的表达相关；⑸肿瘤组织的NOX1表达升高与TLR4表达和NSCLC患者临床分期相关；⑹抑制NOX1/ROS活性可减轻LPS诱导的成瘤过程中的肺部肿瘤负担。第二部分：通过降低microRNA21表达来抑制NADPH氧化酶进而降低非小细胞肺癌的转移能力。⑴抑制NADPH氧化酶减弱了肺癌细胞的转移能力；⑵抑制NADPH氧化酶导致肺癌细胞中microRNA21表达降低；⑶通过强制microRNA21过表达模拟废除NOX抑制剂的作用，进而提高肺癌细胞的转移能力；⑷降低microRNA21的表达促进了NOX抑制剂的作用，进而降低了肺癌细胞的转移能力；⑸在肺癌细胞中通过抑制NADPH氧化酶活性诱导PTEN表达增加及MMP9表达减少；⑹NSCLS细胞中NADPH氧化酶的表达与microRNA21的表达呈负相关；⑺荷瘤小鼠使用DPI治疗后ROS、microRNA21、PTEN、MMP9的表达。实验结论：首先，NOX1在TRL4信号转导过程中增强了NSCLC的转移侵袭能力；其次，通过减少microRNA21的表达抑制NADPH氧化酶活性可以有效的防止人类肺癌细胞的转移；最后试验证实DPI在体内体外能有效的抑制肿瘤细胞的转移侵袭能力。
【图文】：

肿瘤细胞

LPS的刺激使ROS增多，促进NSCLC肿瘤细胞的转移能力

肿瘤细胞,肿瘤组织,细胞转染,患者

图 3.4 NOX1 调节 CXCR4 和 MMP9 在 NSCLC 肿瘤细胞中的表达。a，b.原代 NSCLC 细胞用/不用 LPS 刺激 24 小时后检测 CXCR4,MMP9 的表达；c，d.NSCLC 细胞转染 NOX1 质粒后 NOX1 过表达组和 control 组使用 LPS 刺激 24 小时后，检测 CXCR4,MMP9 的表达；e，f. NSCLC 细胞转染 NOX1shRNA 后 NOX1 表达降低组和 control 组使用 LPS 刺激 24 小时后，检测 CXCR4,MMP9的表达。五、肿瘤组织的 NOX1 表达升高与 TLR4 表达和 NSCLC 患者临床分期相关为了研究 NOX1 和 TLR4 在体内表达的相关性，分别检测 NSCLC 患者肿瘤组织内和肿瘤相邻组织的 NOX1，TLR4 表达。我们发现 NOX1、TLR4 在肿瘤组织中的表达明显高于瘤旁组织（P<0.05，如图 3.5,A、B）；值得注意的时，在 NSCLC 肿瘤组织中 TLR4 的表达与 NOX1 的表达呈正相关（P<0.05，，如图3.5,C）。同时，NOX1 在 NSCLC 肿瘤组织中的表达与患者的肿瘤临床分期有着明显的关系（P<0.05，如图 3.5,D）。这些数据表明 NOX1 参与了 TLR4 信号通路介导的 NSCLC 肿瘤进展过程。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R734.2

【参考文献】