TGF-β介导的Smad及非Smad信号通路在肝癌发生发展中的作用及草苁蓉环烯醚萜苷的干预作用

TGF-β/Smad signaling pathway, as an important suppressive system of epithelial cell proliferation, is a critical part to regulate the proliferation and apoptosis of cells, and considered to be a tumor suppressive pathway. Abnormalities of any member of this pathway will result in disorder of the signal transduction, and the occurrence and development of tumor. Boschniakia rossica is a medical plant growing on the Changbai Mountains. In our previous study, we found that iridoid glycosides from Boschniakia rossica inhibited the formation of preneoplastic foci at the early stage of chemical carcinogenesis, partly via the regulation of TGF-β, TβRⅡ, Smad3, Smad4 and Smad7 proteins, along with the induced apoptosis. Taken together, we hypothesized that iridoid glycosides from Boschniakia rossica could influence the prolferation and apoptosis of tumor cells in different stage of hepatocarcinogenesis via TGF-β/Smad signaling pathway. Therefore, we will prove the function of TGF-β/Smad signaling pathway, as well as the crosstalk with MAPKs and PI3K/AKT pathways (non-Smad pathways) in the development of chemical carcinogenesis, and investigate the anti-hepatocarcinogenetic mechanisms of iridoid glycosides from Boschniakia rossica in the network of TGF-βpathways. This project will idscover a new effect target of anti-hepatocarcinogenesis and provide theoretical foundation for the exploitation of Boschniakia rossica in the prevention and treatment of cancer.

TGF-β/Smad通路作为上皮细胞增殖的重要负性调节系统，是控制细胞增殖和凋亡的重要部分，是抑癌中心环节。其任何一个环节出现异常都导致信号转导紊乱，导致癌症发生与发展。草苁蓉是长白山药用植物。我们前期研究发现其环烯醚萜苷抑制大鼠脏化学致癌初期癌前病变灶形成，机制与TGF-β1、TβRⅡ、Smad3、4、7及凋亡调控有关。因此我们提出假设：草苁蓉环烯醚萜苷可介导TGF-β通路调控损伤肝细胞增殖和凋亡，从而影响癌变过程。本课题以TGF-β/Smad通路为切入点，并延伸至MAPKs和PI3K/AKT通路（非Smad通路），观察肝发展为肝硬化、最后诱导成肝癌过程中TGF-β通路各因子的变化，探索其在肝癌形成中的作用机制；并研究草苁蓉环烯醚萜苷介导TGF-β通路的干预机制。通过研究TGF-β通路和其他信号网络如何交叉协同作用并调控肝癌发生与发展，试图发现新的作用靶点，为草苁蓉肝癌防治提供理论依据。

草苁蓉是长白山珍贵药用植物。课题组在前期研究中分离出其主要环烯醚萜苷boschnaloside和7-deoxyepiloganic acid，并发现其环烯醚萜活性部位抑制大鼠肝脏化学致癌初期癌前病变灶形成，其作用与TGF-β1、TβRⅡ、Smad3、Smad4、Smad7及细胞凋亡调控有关。而TGF-β/Smad传导通路作为上皮细胞增殖的重要负性调节系统，被认为是控制细胞增殖和凋亡的重要部分，是机体抑癌的中心环节。此通路中任何一个环节出现异常都导致信号转导的紊乱，导致癌症的发生与发展。因此，本课题研究了在肝癌发生发展的不同时期，草苁蓉环烯醚萜苷介导TGF-β通路调控肿瘤细胞增殖和凋亡并影响肿瘤的发生与发展的机制。结果显示，在大鼠原发性肝癌发生发展过程中，草苁蓉环烯醚萜苷增强大鼠肝脏抗氧化活力和降低线粒体氧化应激；调节Bcl-2与Bax比值从而诱导肝癌细胞凋亡；调节肝脏MMP和TIMP的比值从而增加ECM降解，并降低细胞侵袭能力。动物研究结果表明，草苁蓉环烯醚萜苷通过调控TGF-β通路主要蛋白以及MAPK和Akt蛋白，调节肿瘤相关蛋白p53、p21、Bcl-2和c-myc的表达，从而诱导细胞凋亡和抑制大鼠原发性肝癌的发生发展。细胞研究结果显示，草苁蓉环烯醚萜苷对HepG2、SK-Hep1和SMMC-7721肝癌细胞显示生长抑制作用，诱导肝癌细胞凋亡，对其TGF-β/Smads、MAPK、Akt通路及其下游与细胞凋亡相关蛋白p21、Bcl-2、Bax、p53均有调控。提示，草苁蓉环烯醚萜苷通过TGF-β/Smads、MAPK、Akt途径调控肝癌细胞增殖和凋亡。此结果与动物实验结果一致。至于TGF-β通路与MAPK、Akt途径之间存在交叉关系的可能性，课题组正在进行后续研究。本项目对肝癌的发病机制研究与防治策略以及长白山草苁蓉资源的开发和利用具有重要意义，为我国东北边疆地区和少数民族地区的经济发展做出贡献。