Klotho通过调控衰老相关分泌表型在肺癌发生发展中的作用及机制研究

Anti-aging gene klotho not only inhibits normal cell senescence, but also inhibits the proliferation and migration of lung cancer cells. The gene plays a dual role in aging and cancer, yet the specific contact mechanism is not clear. Studies have found that senescence-associated secretory phenotype (SASP) plays an important role in tumorigenesis, of which senescence-associated inflammatory factor and IL-6/Stat3 and IL-6/p53 pathways were especially significant; Klotho can inhibit senescence-associated inflammatory factor production through regulating RIG-I/PAI-1 signal. Our previous data indicates that klotho can not only directly inhibit lung cancer, but can also effectively control the release of senescent fibroblasts-associated inflammatory factor, which ultimately inhibits lung cancer cell occurrence and development. Thus, we presume that klotho may indirectly inhibit tumorigenesis by regulating SASP. In this project, we will use senescent cell and animal tumor model to explore whether klotho can inhibit the release of SASP by regulating RIG-I/PAI-1 signal, influence IL-6/Stat3 and IL-6/rRNA/p53 pathways, and eventually inhibit the growth and migration of lung cancer cells. The results of this project will serve as a foundation for future development of novel therapeutic interventions for lung caner and aging.

Klotho基因具有抑制正常细胞衰老和抑制肺癌细胞增殖、迁移的双重作用，但其机制尚不明确。衰老相关分泌表型（SASP）与肺癌发生发展密切相关，其中衰老相关炎症因子以及IL-6/Stat3、IL-6/p53等信号通路具有重要作用；klotho可通过调控RIG-I/PAI-1等信号，抑制衰老相关炎症因子表达。我们前期研究发现klotho不仅具有直接抑制肺癌作用，klotho还可调控衰老成纤维细胞相关炎症因子的释放，从而抑制肺癌细胞增殖、迁移。因此，我们推测klotho可能通过调控SASP，间接抑制肺癌发生发展。为验证此假设，本项目将从整体和细胞水平研究klotho是否通过调控衰老成纤维细胞RIG-I/PAI-1等信号改变SASP，进而通过调节IL-6/Stat3、IL-6/p53等信号，抑制肺癌发生发展。预期研究结果将进一步揭示klotho抑制肺癌发生发展的作用及机制，为肺癌防治提供新思路。

Klotho（KL）基因具有抑制正常细胞衰老和抑制肺癌细胞增殖、迁移的双重作用，但其机制尚不明确。本项目在前期研究基础上，对相关机制进行了系列研究，结果发现：(1)KL可以抑制成纤维细胞衰老，通过抑制衰老成纤维细胞分泌IL-6、IL-8等衰老相关分泌表型，抑制肺癌细胞IL6/STAT3通路激活，促进P53和E-cadherin表达，抑制α-SMA表达，从而抑制肺癌细胞生长迁移、EMT等，发挥间接的抑癌作用。(2)囊泡运输相关蛋白Rab8作为一种KL相互作用蛋白，在非小细胞肺癌（NSCLC）KL表面表达中起关键调节作用。Rab8与KL共定位、相互结合，调节KL蛋白转运，且主要是通过生物合成后途径而不是内吞途径调节KL的表面表达水平。此外，我们还发现Rab8参与了KL介导的NSCLC细胞增殖、迁移、侵袭、上皮间质转化（EMT）和Wnt-β-catenin信号转导的调控；Rab8的过表达增加了Klotho介导的对NSCLC体内肿瘤抑制作用。(3)过表达KL1和KL均可抑制NSCLC细胞生长、增殖，促进细胞凋亡，且二者效果相当。KL1能够抑制bFGF信号转导通路，可能是KL中发挥抑制肿瘤作用的主要功能片段。(4)BDNF在NSCLC中高表达，通过与受体TrkB结合，刺激STAT3的激活，从而促进NSCLC增殖。有趣的是，激活的STAT3反过来促进BDNF的合成，从而延长激活TrkB信号。因此，BDNF/TrkB与STAT3信号通路之间存在一个自分泌环，具有正反馈作用，参与了肺癌的调控。(5)我们预实验数据还发现：BDNF/TrkB激活STAT3，活化的STAT3可能通过与KL转录子E2F竞争结合KL启动子结合位点，导致KL低表达，促进NSCLC细胞增殖、迁移；此外，BDNF/TrkB还可能通过PLC-γ通路诱导Rab8生成，促进肺癌细胞增殖、迁移。本项目顺利完成进一步揭示了KL抑制肺癌发生发展的作用及机制，为充分认识KL在肺癌中的作用奠定了基础。