Notch信号通路在口腔鳞癌中的多向调控作用及其阻断研究

Notch signaling pathway plays a pivotal role in proliferation and differentiation of squamous epithelial cells. Notch gene mutations are frequently seen in human head and neck cancer by whole-exome sequenceing studies. Until now little is known about the mechannism of Notch signaling in oral squmous cell carcinogenesis. Our previous studies have showed that oxidative stress response pathway Nrf2 plays a protective role in the development of oral carcinogenesis. It is also reported that Nrf2 recognized a functional antioxidant response element in the promoter of Notch1. Therefore we hypothesize that during oral carcinogensis Nrf2 activates Notch signaling pathway which controls squamous cell proliferation and differentiation, and suppresses cancer development.In this study we sought to address whether Notch signaling pathway is inactivated and mutated in human oral squamous cell carcinoma and cells. We will investigate the role of Notch pathway in 4NQO-induced mouse model using Notch knockout mice and Notch modulators; and the cross talk between Nrf2 pathway and Notch pathway by using Nrf2 knockout mice and Nrf2 activators. The aim of study is to explore the role of Notch pathway in oral carcinogenesis,and the association between Nrf2 and Notch pathways. We believe this study will lay down a moleulcar basis for mechanism-based chemoprevention for oral cancer.

Notch通路在上皮细胞的增殖、分化起着关键作用，外显子测序研究发现Notch基因突变在人头颈部肿瘤中十分常见。但Notch通路在口腔鳞癌发生发展中的作用和分子机制尚属未知。我们前期研究表明，氧化应激通路Nrf2能保护动物免于口腔癌，而Nrf2能够识别Notch1启动子区的抗氧化反应原件,调节鳞状上皮细胞的增殖和分化。为此我们假设，在氧化应激状态下，Nrf2激活Notch信号通路，调节细胞的增殖和分化，抑制口腔肿瘤的发生和发展。本研究拟首先在人口腔鳞癌细胞和组织中研究Notch通路不同突变位点对其功能影响及与Nrf2关系；然后，通过4NQO诱导小鼠模型，条件敲除Notch通路或使用Notch调节剂，研究Notch通路在口腔癌模型中的作用；最后，使用Nrf2基因敲除小鼠和Nrf2激活剂，研究Nrf2通路和Notch通路在口腔癌发病过程中的关系。本研究将为基于口腔癌发病机制的化学预防打下基础。

Notch信号通路对上皮细胞增殖和分化起着关键作用，但该通路在口腔上皮增殖、分化，特别是在口腔癌发生发展中的作用机制还不清楚。我们前期研究表明，氧化应激通路Nrf2能够降低动物口腔癌，发现Nrf2能够识别Notch1启动子区的抗氧化反应原件,从而调节细胞的增殖。为此我们假设，在氧化应激状态下，Nrf2激活Notch信号通路，从而调节细胞的增殖和分化，抑制口腔肿瘤的发生和发展。拟通过：检测口腔癌细胞和组织,研究Notch信号通路在口腔癌细胞中的作用；通过4NQO诱导小鼠模型和体外细胞实验，敲除Nrf2基因，研究Nrf2与Notch通路的相关性。. 研究发现：①在4NQO诱导的小鼠口腔癌模型中，敲除Nrf2基因可降低Notch信号通路的表达，提示Notch信号通路可能是Nrf2的下游，受Nrf2调控。从正常黏膜到异常增生再到鳞癌中Notch信号通路的表达逐渐增高，提示Notch可能在口腔癌发展过程中起促癌作用；②构建SCC15，CAL27 Nrf2过表达和下调系，qRT-PCR和WB检测结果显示下调表达内源性Nrf2后，Notch信号通路表达下调，过表达Nrf2后，Notch信号通路表达上调，证实Nrf2正调控Notch信号通路； ③利用IHC检测人类口腔鳞癌和食道鳞癌样本，并分析GEO数据库，Pax9 表达显著降低，与于非饮酒人群相比较，饮酒人群中Pax9表达进一步下降。酒精处理上消化道鳞状细胞系KYSE510，SCC15后，通过WB、基因芯片分析或qRT-PCR检测发现酒精可以抑制Pax9和Notch信号通路的表达，并呈剂量依赖性。建立野生型小鼠酒精饮水模型，通过基因芯片分析、qRT-PCR、IHC、WB，发现酒精可以促进细胞增殖、抑制上皮分化，同时抑制Notch信号通路的表达；研究进一步证明Notch通路及其下游基因Pax9在酒精相关性口腔癌中的表达降低；④ChIP实验检测发现小鼠舌，食道及前胃中Pax9和Notch信号通路存在相关性，敲除Notch通路转录因子RBPJ，WB和IHC结果显示在小鼠舌，食道和前胃上皮中Pax9均表达降低，与Notch通路下游效应基因表达一致。通过上述研究证明Nrf2通过激活Notch- Pax9信号通路，影响口腔鳞癌的发生发展。