KLF4在口腔鳞癌细胞中双向调控作用及和PI3K/AKT/MMP-9信号通路相关关系研究

KLF4 is a zinc-finger transcription factor that regulates many essential processes, including development and cell differentiation, proliferation, and apoptosis. Along with these roles in normal cells and tissues, KLF4 also has important role in tumor development. Our preliminary data indicated that KLF4 might play Janus-faced roles in oral squamous cell carcinogenesis. On the one hand, KLF4 exerted its antitumor activity by inhibiting cell proliferation, cell cycle progression, and cell colony formation. On the other hand, KLF4 over-expression promoted oral cancer cell migration and invasion. Mechanistic studies suggested that PI3K/AKT/MMP-9 signaling pathway might contribute to KLF4-mediated cell migration and invasion. In this study, we sought to identify KLF4 Janus-faced roles in oral cancer carcinogenesis in vitro and/or in vivo. We will also investigate the association between KLF4 and PI3K/AKT/MMP-9 signaling pathway in 4NQO-induced mouse model using KLF4 knockout mice or PI3K/AKT/MMP-9 pathway inhibitors. And observe the functions of KLF4 on oral mucosa epithelial cell biology and epithelial homeostasis in KLF4 knockout mice, and explore the roles of KLF4 with cell proliferation, apoptosis and epithelial cell differentiation in 4NQO-induced mouse tongue carcinogenesis model.

作为转录因子KLF4参与调控细胞增殖、分化、胚胎发育等重要生命过程，其在肿瘤发生发展中作用日益成为研究热点。我们初步研究表明，KLF4在口腔鳞癌发生发展中具有双面性的特点，既可以通过抑制肿瘤细胞的增殖和克隆形成发挥着抑癌基因的作用，同时又促进肿瘤细胞的迁移和侵袭发挥着促癌基因的功能，并能够激活PI3K/AKT/MMP-9信号通路。本研究首先通过组织标本、体外细胞学实验和裸鼠移植瘤和转移瘤模型明确KLF4在口腔鳞癌细胞中的双向调控作用；通过4NQO诱导，观察条件敲除KLF4基因或使用PI3K/AKT/MMP-9通路阻断剂，研究阻断KLF4基因或PI3K/AKT/MMP-9信号通路后在4NQO诱导的小鼠口腔癌模型中的作用机制；观察KLF4在口腔黏膜上皮细胞生物学和上皮细胞内稳态平衡中的功能；建立4NQO诱导的小鼠口腔癌模型，探讨KLF4和上皮细胞的增值、凋亡以及口腔黏膜上皮细胞分化标志物关系。

Krüppel-like factor 4 (KLF4)是一种锌指转录因子，调节许多重要的过程，包括发育和细胞分化、增殖和凋亡。除了在正常细胞和组织中发挥这些作用外，KLF4在一些恶性肿瘤中还具有重要的抑瘤和致癌功能。然而，KLF4在口腔鳞状细胞癌中的作用尚不清楚。本研究首先通过组织标本、体外细胞学实验和裸鼠移植瘤和转移瘤模型明确KLF4在口腔鳞癌细胞中的双向调控作用，我们的研究表明与健康对照组相比，KLF4在人口腔癌组织中的表达显著降低， KLF4表达与肿瘤分级相关。它在低分化口腔癌中的表达远低于高分化的癌细胞。而且KLF4启动子高甲基化有助于抑制KLF4的表达。体外细胞学实验和裸鼠移植瘤和转移瘤实验进一步证实了KLF4在口腔鳞癌发生发展中具有双面性的特点，KLF4在体外和/或体内通过抑制细胞增殖、细胞周期进展、细胞集落形成和诱导细胞凋亡发挥其抗肿瘤活性。但是，KLF4的过表达促进了口腔癌细胞的体外迁移和侵袭。KLF4的下调促进了口腔癌细胞的生长和集落形成，但是抑制了细胞的迁移和侵袭。进一步的机制研究表明KLF4作为转录因子可以和MMP-9和、或AKT的启动子结合，调节PI3K/AKT/MMP-9信号通路。抑制PI3K/AKT/MMP-9信号能够有效抑制口腔鳞癌细胞的迁移、侵袭和小鼠口腔鳞癌的淋巴结转移。本研究对于KLF4基因在口腔鳞癌发生过程中精确的作用机制的明确，将为基于口腔鳞癌发病机制的化学预防提供科学依据。