miR-192/215抑制结肠癌缺氧反应的作用机制及对结肠癌裸鼠移植瘤的抑制效应观察

Relapse，migration and chemoresistance have direct relation to the death of colon cancer patients. Hypoxia response is one of the reasons that lead colon cancer become invasive, metastatic and resistant to chemotherapy. References revealed that microRNAs participate in tumor hypoxia response. Our work showed that endogenous miR-192/215 decreased when colon cancer cells were exposed under hypoxic environment. Supply miR-192/215 to cells could inhibit proliferation and migration induced by hypoxia exposure, but the mechanisms that miR-192/215 regulate hypoxia response remained unclear. It has known that IGF-1 as one of the target genes of miR-192/215, could induce the translation of hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF-1α) mRNA. We hypothesized that miR-192/215 could inhibit hypoxia response by regulating IGF-1→HIF-1α→VEGF pathway, which give a possibility that miR-192/215 could be new therapeutic drugs to treat colon cancer. Our work is to investigate the effect and mechanism that miR-192/215 inhibit hypoxia response with hypoxic colon cancer cell model in vitro, and further investigate the inhibitory function of miR-192/215 on colon cancer invasion and metastasis with nude mice xenograft model in vivo, study the therapeutic effect of miR-192/215 to colon cancer. Success of our investigation might be a new theory support for miR-192/215 as new biologic anticancer drugs target hypoxia response.

复发、转移及耐药与结肠癌患者的死亡直接相关。缺氧反应是导致结肠癌侵袭、转移及耐药的原因之一。文献报道多种microRNA参与肿瘤的缺氧反应。我们的前期研究结果证实，缺氧时结肠癌细胞内源性miR-192/215降低，补充miR-192/215可抑制缺氧诱导的细胞增殖和迁移，但其抑制结肠癌缺氧反应的机制不清。现已知IGF-1是miR-192/215的靶基因之一，促进缺氧诱导因子HIF-1α的转录后翻译。我们提出，miR-192/215通过IGF-1→HIF-1α→VEGF信号通路抑制结肠癌的缺氧反应，有望作为治疗结肠癌的新药物。本课题拟采用结肠癌细胞离体缺氧模型和裸鼠移植瘤模型，研究miR-192/215对结肠癌缺氧反应的抑制作用及其分子机制，观察其对裸鼠移植瘤成瘤速度的影响及血行转移的抑制效应，探讨其对结肠癌的治疗作用。研究成功将为miR-192/215成为生物靶向治疗药物提供新的理论基础。

缺氧是肿瘤微环境的重要组成因素之一，在诱导肿瘤细胞耐受缺氧所致的凋亡，耐受常规化疗药物，并使细胞具有更强的侵袭、转移能力的过程中发挥着重要作用。肿瘤组织适应缺氧、促使血管生成、加速糖酵解等一系列变化称为肿瘤缺氧反应。随着肿瘤缺氧反应研究的深入，针对缺氧反应信号通路的生物靶向治疗成为对抗肿瘤反应所致侵袭、转移和耐药的新手段。microRNA是一类长度为22-24个核苷酸的内源性非蛋白编码分子，在转录后水平调节细胞基因表达。有研究证实microRNA参与线粒体代谢，肿瘤细胞的缺氧反应及DNA修复，因此成为肿瘤微环境研究的新热点。microRNA-192和microRNA-215 (miR-192/215) 在结肠组织中特异性表达，在结肠癌中表达水平下降，并被证明在肿瘤的进程中发挥重要作用。我们假设miR-192/215参与肿瘤微环境，研究了miR-192/215在缺氧反应中的作用。研究发现，结肠癌组织与相邻正常结肠组织相比，其表达水平显著降低。与常氧培养的结肠癌细胞相比，在缺氧环境下培养结肠癌细胞可使其内源性miR-192/215水平进一步降低。缺氧环境下结肠癌细胞生长速度较快，并耐受凋亡。在结肠癌细胞内过表达miR-192/215可抑制结肠癌在缺养环境下出现的快速生长。进一步研究发现，细胞内过表达miR-192/215诱导结肠癌在缺氧环境中发生凋亡，其调节途径可能通过结合靶基因XIAP，抑制抗凋亡基因XIAP的表达，上调P53， P21水平而实现。在缺氧环境下，结肠癌细胞迁移速度加快，过表达miR-192/215可抑制缺氧诱导的迁移。研究发现，过表达miR-192/215抑制缺氧环境下MMP-2， MMP-9的mRNA水平，使MMP-2和MMP-9的活性下降，可能是miR-192/215抑制侵袭、转移的原因之一。缺氧环境下，结肠癌Akt和ERK水平升高，同时VEGF的表达水平升高。缺氧环境下过表达miR-192/215可降低VEGF的水平，其机制可能通过改变Akt和ERK的磷酸化水平实现。以上研究结果表明，miR-192/215可能参与抑制结肠癌的缺氧反应，其机制可能通过促进细胞凋亡，抑制细胞侵袭转移，抑制微血管生成而实现。该研究部分阐明了miR-192/215抑制结肠癌缺氧反应的分子机制，为miR-192/215作为结肠癌生物靶向治疗新药物提供了重要的理论依据。