Nrf2调控ROS与ABCG2影响胆囊癌侧群细胞化疗敏感性的机制研究

Cancer stem cells are the source of drug resistance and relapse and side population (SP) cells are considered equivalent to cancer stem cells in biological behaviors. We previously found that gallbladder cancer SP cells harbored lower ROS levels and showed stronger drug resistance than non-SP cells. Through screening gene chip, we found that the expression levels of nuclear transcription factor Nrf2 and its downstream antioxidant genes HO-1, NQO1, MnSOD, GPX and drug pump protein ABCG2 in gallbladder cancer SP cells were all higher.It was reported that Nrf2, a cellular central regulation of redox, can induct expressions of antioxidant proteins genes and drug pump protein ABGC2. In this study, via the cell, animal and clinical experiments, we will for the first time reveal that Nrf2 overexpression and / or excessive activation in SP cells will strengthen transcriptional activities of Nrf2, which causes higher expressions of downstream antioxidant genes, such as HO-1、NQO1、MnSOD and GPX, resulting in lower ROS level and stronger drug resistance at last. Meanwhile Nrf2 can regulate expressions of drug pump ABCG2 in SP cells, leading to stronger drug resistance. It is very helpful to clarify the drug-resistant mechanisms of gallbladder cancer and to confirm that Nrf2 is a characteristic molecular of SP cells of gallbladder cancer and Nrf2 can be regarded as an index judging chemotherapy sensitivity to patients with gallbladder cancer.

肿瘤干细胞是肿瘤耐药和复发的根源，侧群（SP）细胞在生物学行为上被认为等同于肿瘤干细胞。我们的前期研究发现胆囊癌SP细胞内ROS水平较非SP细胞更低，耐药性更强；通过基因芯片筛查，我们发现在胆囊癌SP细胞内存在核转录因子Nrf2及其下游抗氧化基因HO-1、NQO1、MnSOD、GPX和药泵蛋白ABCG2的高表达。Nrf2是细胞氧化还原的中枢调节者,能够调控下游抗氧化基因以及药泵蛋白ABCG2的表达。本研究将从细胞、动物和临床标本三个层面首次揭示：① SP细胞内Nrf2过表达和/或过度激活→Nrf2转录活性↑→SP细胞内抗氧化基因HO-1、NQO1、MnSOD、GPX表达上调→细胞内ROS↓→SP细胞更加耐药；② Nrf2上调SP细胞ABCG2的表达，导致SP细胞耐药进一步加强。这将有助于阐明胆囊癌的耐药机制，证实Nrf2是胆囊癌SP细胞的特征性分子，并可作为判断胆囊癌患者化疗敏感性的指标。

胆囊癌是胆道系统最为常见恶性肿瘤之一，具有早期诊断困难，肿瘤进展速度快，根治切除率低，预后差的特点。根治性切除是其目前唯一治愈的方法，术后化疗是其最常用的辅助治疗手段，对于提高患者的生存期具有重要作用。胆囊癌耐药性是导致胆囊癌化疗疗效差的重要原因，因此研究胆囊癌的耐药机制对于提高化疗药物疗效具有重要意义。肿瘤干细胞是肿瘤耐药和复发的的重要原因，胆囊癌的侧群（SP）细胞在生物学行为上被认为等同于肿瘤干细胞。Nrf2是细胞内氧化还原的中枢调解者，目前已报道其能调控多种氧化还原相关基因及耐药相关蛋白ABCG2。基于我们的前期关于氧化应激与肿瘤耐药及基因芯片的数据，本研究将从沿着以下线路开展研究：Nrf2转录活性↑→SP细胞内抗氧化基因HO-1、NQO1、MnSOD、GPX4及ABCG2表达上调→细胞内ROS↓→SP细胞更加耐药。.本研究主要结果如下：.1. 胆囊癌细胞SP细胞内存在Nrf2的过度激活，并是其耐药性产生的主要原因.2. 胆囊癌细胞中沉默Nrf2可以导致SP细胞的比例降低，继而促进胆囊癌细胞对顺铂的化疗敏感性；而过表达Nrf2可以升高SP细胞的比例，继而促进胆囊癌细胞对顺铂耐药性。.3. 胆囊癌细胞中Nrf2不仅可以调控氧化应激相关基因HO-1，NQO1，MnSOD及GPX4的表达，影响细胞内ROS水平，还可以调控ABCG2表达水平，影响化疗药物在细胞内的流入，最终促进耐药的产生。.4. 我们在体外裸鼠实验中进一步证实Nrf2可以抑制GBC细胞对化疗药物的敏感性，降低肿瘤细胞内Nrf2水平可以促进辅助性化疗效率，降低术后肿瘤复发率。.5. 在临床回顾性研究中，我们发现Nrf2的表达与肿瘤的化疗效率相关。当化疗作为一个因素介入时，高表达Nrf2可以降低术后辅助性化疗的效率。因此，Nrf2可以作为胆囊癌化疗敏感性的一个标志物运用于临床治疗中。.本研究表明，Nrf2是胆囊癌耐药的一个关键因子。Nrf2通过抗氧化相关基因及ABCG2影响细胞内ROS水平及药物泵出，调节SP细胞的比例，进而影响胆囊癌细胞的化疗敏感性，对于临床寻找胆囊癌耐药相关指标进行临床转化引用具有十分重要的意义。