HIF1调控SCD1的机制及其在肝癌中的作用研究

Metabolism disorders of glucose and lipids are one of the important features of tumors. Hypoxia-induced factor 1 (HIF1) plays a central role in metabolism disorders of glucose and lipids of tumors. Recently some researchers found that HIF1 regulates de novo fatty acid synthesis through regulating tricarboxylic acid (TCA) cycle reverse under hypoxia; however, there is no report about HIF1 regulating fatty acid synthesis-related genes directly. Here, we found that hypoxia-induced lipid accumulation depends on HIF1's activity, and HIF1 could regulate the expression of stearoyl-CoA desaturases (SCD1), a fatty acid synthesis-related gene, under hypoxia. Based on these findings, we will study the mechanism by which HIF1 regulates SCD1 and the role of SCD1 in hypoxia-induced lipid accumulation; and we will explore the role of SCD1 in angiogenesis in cell lines. Furthermore, we will employ primary hepatocellular carcinoma samples and a mouse hepatocarcinoma model induced by diethylnitrosamine to study the roles of HIF1 and SCD1 in lipid accumulation and angiogenesis of tumors, and also to explore the possibllity of SCD1 as a target for prevention and treatment in liver cancer.This study will not only be of important theoretical significance in revealing the roles of HIF1 and SCD1 in hypoxia-induced lipid accumulation and the relationship between SCD1 and angiogenesis, but will also provide new strategies and ideas for the prevention and treatment of tumors.

糖脂代谢异常是肿瘤的一个重要特征。低氧诱导因子1（HIF1）在肿瘤糖脂代谢异常中起关键调节作用。最近研究发现低氧下HIF1通过调控逆转式三羧酸循环促进细胞内新生脂肪酸的合成，但尚无HIF1直接调控脂肪酸合成的报道。我们的前期研究发现低氧诱导的脂积累依赖于HIF1的活性，并且低氧下HIF1可以调控脂肪酸合成相关基因硬脂酰辅酶A去饱和酶1（SCD1）的表达。本研究将利用细胞系深入研究HIF1调控SCD1表达的机制以及SCD1在低氧诱导脂积累中的作用，探讨SCD1对血管生成的影响；并进一步用原发性肝细胞肝癌样本和二乙基亚硝胺诱导的小鼠肝癌模型研究HIF1和SCD1在肿瘤脂积累以及血管生成中的作用，探索SCD1作为肝癌防治靶点的可行性。本研究不仅对揭示HIF1和SCD1在低氧诱导脂积累中的作用以及SCD1与血管生成的关系具有重要理论意义，而且可能为肿瘤的防治提供新的策略与思路。

糖脂代谢异常是肿瘤代谢的常见现象。低氧诱导因子1(HIF1)在肿瘤糖代谢中发挥核心作用，近年来发现HIF1在肿瘤脂代谢中也发挥重要作用。本研究用肝细胞肝癌为模型研究HIF1在低氧脂代谢中的作用机制。我们发现低氧诱导SCD1依赖HIF1的活性。有文献报道SCD1是PPARγ的靶基因。进一步研究发现HIF1通过调控PPARγ间接诱导SCD1的表达。在肝癌细胞系HepG2中，低氧诱导PPARγ1和PPARγ2的表达，并依赖于HIF1α的活性。在HepG2细胞中，过表达HIF1α诱导PPARγ1和PPARγ2的表达，敲低HIF1α减少了PPARγ1和PPARγ2的表达。通过双荧光报告实验和染色质免疫共沉淀实验，在PPARγ启动子区，鉴定了两个功能性的低氧反应元件（HRE）。一个HRE位于PPARγ1转录起始位点（TSS）上游-684bp处，另一个HRE位于PPARγ2 TSS下游204bp处。在原发性肝细胞肝癌病例样本中，用免疫组化的方法检测了HIF1α、PPARγ、SCD1、VEGF的表达，并分析了它们之间表达的相关性，发现它们的表达分布具有相关性。其中HIF1α和PPARγ相关性r=0.553, （p<0.0001)；HIF1α和SCD1相关性r=0.506,(p< 0.001)； PPARγ和SCD1相关性r=0.635, (p<0.0001)；SCD1和VEGF相关性r=0.591, (p<0.0001)。我们的研究表明，HIF1通过诱导PPARγ促进SCD1的表达，SCD1与血管生成相关，但与低氧诱导的脂积累不相关。此外，我们发现ADRP是HIF1的直接靶基因。ADRP是脂滴结合蛋白，在脂积累中发挥重要作用。在肝癌细胞系HepG2和乳腺癌细胞系MCF7中，低氧诱导ADRP的表达，并依赖于HIF1α的活性。通过双荧光报告实验和染色质免疫共沉淀实验，在ADRP基因的启动子区，我们鉴定了一个功能性的HRE，位于TSS上游 -33bp处。进一步研究了ADRP在低氧脂积累中的作用，发现低氧促进LDL和VLDL的吸收依赖HIF1的活性，但不依赖HIF1诱导的ADRP。但我们发现HIF1通过诱导ADRP促进VEGF的表达。综上所述，本研究提示HIF1通过诱导脂代谢相关基因促进血管生成，脂代谢相关基因可能是抑制肿瘤发展和血管生成的靶点。