基于LOX探讨莪术对肿瘤微环境ECM重塑的影响及分子机制

Solid tumor tissues often appear to be hard, and extracellular matrix（ECM ）components are the main cause of the formation of fibers. At the same time, ECM plays an important role in tumor metastasis. Traditional Chinese Medicine often classifies solid tumors to the categories of "Zhengjia Accumulation", "Fu Liang", and "Stone Zhengjia". Lysyl oxidase (LOX) is a key molecule for intervention of ECM remodeling-mediated metastasis. Curcuma Zedoary has the curative effects of the gas pain and broken blood fire product efficacy. Clinical application of rhizome in the treatment of gynecological tumors (such as breast cancer) has been validated. The current project proposes that dual inhibition of ECM degradation and synthesis could effectively prevent tumor metastasis. Curcuma Zedoary plays an important role in inhibiting tumor ECM remodeling ECM synthesis through LOX multi-ingredient synergic. LOX-related emerging cell strains and transplantation tumor animal model will be established, and from terms of LOX enzyme activity, protein, transcription, transcription levels and its correlation with Integrin β1/FAK/Src signaling axis, to carry out the target analysis of β-elemene. These investigations will clarify the mechanism of action of Curcuma Zedoary so as to lay a theoretical basis of clinical applications.

中医常把实体肿瘤归属于“瘕积聚”、“伏梁”、“石瘕”等范畴，临床中实体瘤肿瘤硬度往往是辨识肿瘤的一个重要表征，大量研究显示细胞外基质（ECM）重塑是导致实体肿瘤组织坚硬的最主要原因。中药莪术具有行气止痛、破血消积之功效，临床治疗妇科肿瘤如乳腺癌又有着很好的疗效。基于课题组前期的初步探索，认为莪术及其有效成分可能通过抑制肿瘤ECM重构而发挥抗肿瘤转移效应，但是具体机制不明。鉴于赖氨酰氧化酶（LOX）是干预ECM重塑促进转移的关键分子，进一步的研究发现，莪术有效成分具有抑制LOX的效应，于是课题组提出：莪术可能通过抑制LOX介导的ECM过程发挥抑制肿瘤转移的假说。研究拟采用基因沉默小鼠模型、Western Blot、质粒稳转表达分析等技术，确认莪术及其有效成分在ECM介导肿瘤转移的关键点，是否是通过抑制LOX发挥作用的，为中药在ECM介导的肿瘤转移建立新的思路，并为临床莪术抗肿瘤转移提供支持。

细胞外基质（ECM）重塑是导致实体肿瘤组织坚硬的最主要原因。赖氨酰氧化酶（LOX）是促进ECM重塑并促进肿瘤转移的关键分子。中药莪术具有行气止痛、破血消积之功效，其多种活性成分已被用于临床治疗肿瘤，但具体机制不明。本项目提出假说：“莪术可能通过抑制LOX介导的ECM过程发挥抑制肿瘤转移”。本课题在前期预实验筛选莪术多个活性成分抗肿瘤作用的基础上，聚焦莪术中主要有效成分β-榄香烯深入研究，采用透射电镜、流式细胞术、免疫荧光、异种裸鼠移植瘤模型等技术，分别考察β-榄香烯对体外和体内人胃癌细胞BGC823和SGC7901，人结肠癌细胞DLD-1和HT-29，乳腺癌细胞MCF-7的增殖、迁移、侵袭的影响并探讨其潜在分子机制。分述如下：1）β-榄香烯可有效抑制人胃癌细胞系BGC823和SGC7901的增殖、迁移、侵袭，并诱导胃癌细胞发生凋亡。机制研究表明：β-榄香烯可通过抑制LOX、Integrinβ1和FAK表达，从而逆转肿瘤细胞上皮间质转化(EMT)，抑制肿瘤侵袭和转移。2）β-榄香烯显著抑制人结直肠癌细胞DLD-1和HT-29增殖，诱导它们自噬和凋亡，对裸鼠结直肠癌移植瘤同样具有明显抑制作用，这与其升高ROS水平、激活AMPK和降低mTOR磷酸化水平有关。3）β-榄香烯可抑制MCF-7细胞增殖，诱导其周期阻滞和凋亡，对裸鼠乳腺癌移植瘤同样具有明显抑制作用，这与mTOR磷酸化以及细胞周期蛋白D1（CyclinD1）和LOX的表达显著降低有关。本项目为阐明莪术及其成分β-榄香烯的抗肿瘤作用提供新见解，也开拓了抗肿瘤中药研究的新思路和新方法，为寻找更有效的肿瘤治疗药物提供了有益的尝试。