HIF-1介导SDF-1/CXCR4轴诱导骨髓间充质干细胞归巢并参与前列腺癌发生的研究

Prostate cancer is a serious medical problem harmed to the older men’s health. Researches showed that bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs) were involved in tumorigenesis of gastric cancer and liver cancer. However, the origin of prostate cancer (PCa) is not clear. Our previous work revealed initially that prostate cancer may originate from bone marrow mesenchymal stem cells using two types of GFP transplanted PCa mouse model (Chemical induced and TRAMP model). In order to fully verify the hypothesis, we proposed to isolate the BMMSCs from PCa tissue and confirmed the characteristics of stem cell by way of differentiation and xenograft technology. In addition, Y-FISH, Karyotype analysis and Cell co-culture system were applied to explore the participation of BMMSCs in PCa. Studies showed that HIF-1 played an important role in signal pathways regulation of SDF-1/CXCR4, and SDF-1/CXCR4 axis could induce homing of bone marrow-derived cells. Therefore, we intend to investigate the homing mechanism of bone marrow mesenchymal stem cells to prostate induced by HIF-1-mediated SDF-1 / CXCR4 axis both in vitro and in vivo, hopefully providing scientific basis for the exploration of effective diagnosis and treatment methods.

前列腺癌（PCa）是威胁老年男性健康的难题。研究显示：骨髓间充质干细胞（BMMSCs）参与肝癌、胃癌等多种肿瘤的发生，但与PCa关系尚未见报道。项目组前期通过研究PCa化学诱导小鼠与TRAMP小鼠的GFP骨髓移植模型发现BMMSCs参与小鼠PCa的发生过程。据此，我们拟通过流式分选技术分离小鼠PCa中BMMSCs，利用诱导分化及异种移植验证其干细胞特性，并通过核型分析、Y-FISH及非接触共培养技术探讨其参与PCa发生的方式。研究表明：HIF-1能够调节SDF-1/CXCR4轴的活性，而SDF-1/CXCR4轴在骨髓来源细胞的诱导趋化中起主导作用。项目组研究发现小鼠PCa组织中HIF-1及SDF-1/CXCR4表达较对照组明显升高。因此，我们拟通过体内外两方面分析验证，探索HIF-1介导SDF-1/CXCR4轴诱导BMMSCs归巢至小鼠前列腺的相关机制，为寻求PCa高效诊疗手段提供依据。

前列腺癌（PCa）是老年男性常见的恶性肿瘤。研究显示：骨髓间充质干细胞（BMMSCs）能够参与肝癌、胃癌等肿瘤的发生与进展，但与PCa关系尚未见报道。我们采用骨髓移植技术构建GFP嵌合MNU化学诱导与GFP嵌合TRAMP小鼠模型，MNU诱导C57BL/6小鼠前列腺癌（PIN、HGPIN、前列腺癌）发生率为58.1%（65/105），嵌合体TRAMP小鼠前列腺癌发生率为45%（9/20）。MNU诱导嵌合体小鼠前列腺冰冻切片可见GFP阳性细胞，CK8免疫荧光染色可见双阳性细胞，TRAMP嵌合体小鼠前列腺免疫荧光染色可见SV40-Tag/GFP双阳性细胞，细胞周期显示PCa小鼠G2/M期细胞数量增多，提示BMMSCs与前列腺细胞融合。流式技术分选嵌合体PCa小鼠前列腺GFP+/Sca-1+/CD45-细胞（BMMSCs-PCa），诱导成脂分化后行油红O染色呈阳性，提示BMMSCs-PCa细胞具有分化潜能。将BMMSCs-PCa与RM-1细胞非接触共培养发现共培养组RM-1细胞的增殖率与迁移率增加，提示融合细胞能够促进PCa细胞增殖与转移能力。Western Blot结果显示PCa小鼠前列腺CXCR4蛋白表达高于对照组，HIF-1α蛋白表达也增加。体外实验依据共培养条件分为BMMSCs组、BMMSCs+VECs（正常氧）组、BMMSCs+VECs（缺氧）组。我们发现：48小时后共培养（正常氧、缺氧）体系中SDF-1α以及BMMSCs细胞CXCR4的表达均高于单纯BMMSCs组，并且共培养（正常氧）BMMSCs细胞增殖与迁移能力提高，并且随着SDF-1α浓度的增加，BMMSCs细胞表面CXCR4表达也呈升高趋势，提示BMMSCs能够促进SDF-1α的分泌，而SDF-1α则能够诱导BMMSCs的CXCR4表达升高。此外，通过Western Blot技术发现共培养体系VECs细胞随着时间增加HIF-1α均呈上升趋势，而HIF-1α敲除的VECs细胞共培养体系SDF-1α以及BMMSCs细胞表面CXCR4的表达较对照组均显著降低。总之，本项目分析了BMMSCs在小鼠前列腺癌发生过程中的作用及其方式，初步阐明了HIF-1介导SDF-1/CXCR4轴趋化BMMSCs归巢至小鼠前列腺组织的机制，为寻求前列腺癌的诊疗靶点提供了科学依据。