饱和脂肪酸和胆固醇协同活化TGF-β通路增强前列腺癌细胞干性的研究

The excessive accumulation of saturated fatty acids and cholesterol is closely related to the deterioration of prostate cancer (Pca). However, their synergy and molecular mechanism in the development and progression of Pca is still unknown. Our preliminary results showed that in a mouse model of high grade prostatic intraneoplasia (HGPIN), a combination of fatty acid synthase (FASN) overexpression and cholesterol efflux pump (Abca1) knockout resulted in the progression of PIN to invasive PCa with 100% penetrance, as well as an increase of prostate cancer stem cell population (PCSC), and activation of TGF-β pathway, FASN overexpression or Abca1 knockout alone had no such effect on prostate.Therefore, we speculated that the activation of TGF-β pathway by saturated fatty acid and cholesterol, promotes PCSC proliferation, which may play an important role in the rapid deterioration of PCa. In this project, we intend to elucidate the mechanism of saturated fatty acids and cholesterol activating TGF-β pathway, promoting PCSC proliferation and accelerating the malignant transformation of PCa in vitro and in vivo.

饱和脂肪酸与胆固醇的过量累积与前列腺癌（Pca）的恶化密切相关，但两者在Pca发生发展中的共同作用及分子机制尚不明确。我们的前期结果显示，在Pten 敲除小鼠的前列腺组织中特异性过表达脂肪酸合酶FASN并敲除胆固醇外调蛋白Abca1，导致前列腺癌干细胞（PCSC）显著增生，TGF-β 通路活化，前列腺由 PIN 损伤100%转化为恶性侵袭性PCa，而单独敲除Abca1或过表达FASN对前列腺无此影响。据此，我们推测，饱和脂肪酸和胆固醇协同活化TGF-β 通路促进PCSC增生，可能是PCa快速恶化的关键因素。本项目以此为切入点，利用从上述转基因小鼠肿瘤中分离的PCSC，拟通过体内、体外实验阐明饱和脂肪酸与胆固醇共同活化TGF-β 通路，促进PCSC增生（成球能力、增殖和凋亡指标的检测、体内成瘤实验）进而加速PCa恶性转化的机制，为PCa的临床前预防和以脂代谢为靶点的治疗提供新思路。

近年来，前列腺癌（Prostatecancer,PCa）的发病率和致死率均呈显著上升趋势。西方国家PCa的发病率显著高于亚洲国家，但是伴随着基因突变的无症状隐匿性PCa发病率在世界范围内基本一致。这一矛盾现象在数十年前已经被发现，至今尚未解决。尽管我国受PCa的威胁程度低于西方国家，但是我国的PCa发病率和致死率正在不断上升。有研究表明，饮食中饱和脂肪酸与PCa的发病率升高具有正相关性，高水平的胆固醇同样会增加晚期PCa的发病风险。然而，不论是哪种饱和脂肪酸还是胆固醇的研究，均无法在动物疾病模型的基础上建立二者与PCa的关系，这可能是因为缺乏对两者的共同考量。因此，探讨过量饱和脂肪酸与胆固醇是否协同加速PCa恶化并阐明相关机制，将可能为PCa基于多靶点的临床前预防奠定理论基础。.目的：探讨SFA与胆固醇协同促进PCa恶化的作用及相关机制。.方法：收集接受手术的PCa患者标本（150例肿瘤组织和50例对照），通过免疫组织化学检测脂代谢关键指标的表达；构建了前列腺特异性过表达FASN（FT）、敲除Abca1（A-/-）和敲除Pten（P-/-）的单处理、双处理和三处理小鼠，观察不同组小鼠前列腺肿瘤生长变化，分选并计算不同组小鼠肿瘤组织中前列腺癌干细胞（Prostate cancer stem cell, PCSC）的比例；分别通过成球实验和裸鼠成瘤实验，观察不同组PCSC的克隆形成与体内成瘤能力；使用微阵列手段检测了不同组肿瘤组织RNA的表达，使用IPA软件分析差异性表达的基因，并通过定量PCR验证基因芯片的结果。.结果：PCa癌组织中脂代谢通路中的关键指标 ACC1、FASN以及HMGCR的表达显著高于癌旁组织，且与Gleason评分呈正相关；A-/-虽然可以提高小鼠前列腺胆固醇水平但并不影响肿瘤进展，FT虽然可以提高小鼠前列腺脂肪酸水平，但是同样没有明显促进肿瘤生长，A-/-;FT组合则显著促进小鼠前列腺增生；P-/-;A-/-;FT三基因处理组小鼠肿瘤组织中PCSC比例增加，成球能力和成瘤能力显著提高，TGF-β通路显著活化。.结论：PCa病人的脂质代谢出现显著异常；SFA和胆固醇协同活化TGF-β通路，促进PCSC的增殖，继而导致PCa的恶化。