高脂饮食通过肌浆网钙蛋白2诱导结直肠癌发生发展的分子机制研究

High fat diet is estimated to explain as much as 30%–50% of the worldwide incidence of colorectal cancer. However, the molecular mechanism of high fat diet induced colorectal cancer has not been fully elucidated. Our previous study found that sodium palmitate increased the expression of sarco/endoplasmic reticulum calcium ATPase 2 (SERCA2) in colon cancer cells, suggesting that SERCA2 may be involved in the malignant progress of high fat diet induced colorectal cancer. We intend to use clinical samples, spontaneous intestinal adenoma C57BL/6J-ApcMin/J mouse model and azoxymethane (AOM) induced colorectal cancer mouse model fed with high fat diet to further clarify the relevance of SERCA2 and malignant progress of high fat diet induced colorectal cancer. Then we decide to use lentivirus mediated RNA interference, over-expression technology and SERCA2 enzyme activity inhibitors to elucidate that high fat diet increases ER folding capacity through SERCA2 in colorectal cancer cells. At last, the SCID mice will be submitted to high fat diet to verify that SERCA2 knockdown inhibits the malignant progress of high fat diet induced colorectal cancer. These results can not only reveal the underlying molecular mechanism of colorectal cancer induced by high fat diet, but also may provide a potential explanation for colorectal carcinogenesis and suggest a therapeutic direction for overcoming it.

高脂饮食引起的结直肠癌占总数的30-50%，然而其诱发结直肠癌的分子机制尚未完全阐明，我们的前期研究发现软脂酸钠可以引起结肠癌细胞的肌浆网钙蛋白2（SERCA2）表达水平增加，提示SERCA2可能参与了高脂饮食诱导的结直肠癌恶性进展。本课题拟采用临床样本、高脂饮食喂养肠道自发腺瘤C57BL/6J-ApcMin/J小鼠模型以及氧化偶氮甲烷腹腔注射致结直肠癌小鼠模型进一步明确SERCA2与高脂饮食诱导的结直肠癌恶性进展的相关性；采用慢病毒介导的RNA干扰、质粒过表达技术及SERCA2酶活抑制剂等阐明高脂饮食通过SERCA2增加结肠癌细胞的内质网折叠能力的分子机制；进一步利用SCID小鼠皮下移植瘤模型验证SERCA2敲低对高脂饮食诱导结直肠癌恶性进展的抑制作用。本课题所得的结果不仅可以揭示高脂饮食诱导结直肠癌发生发展的调控机制，还可为高脂饮食相关结直肠癌的治疗提供新的理论基础和药物靶点。

高脂饮食引起的结直肠癌占总数的30-50%，然而其诱发结直肠癌的分子机制尚未完全阐明。本研究中，我们首先对软脂酸钠（Sodium palmitate, PA）处理的细胞和对照组细胞进行磷酸化修饰蛋白质组学定量研究，发现并验证了PA可以上调磷酸化Annexin A2 (S26)的表达水平，敲低Annexin A2可以部分抑制软脂酸钠引起的细胞增殖。利用C57BL/6J-ApcMin/J结直肠癌小鼠模型，将小鼠分成两组分别给予普通饲料和高脂饲料，喂养12周后取鼠小肠，我们发现高脂组鼠小肠中肿瘤的体积及数目明显高于普通饲料组，并且高脂组小肠肿瘤中磷酸化Annexin A2 (S26)的表达明显高于普通饲料组。Annexin A2是钙依赖的膜联蛋白家族的重要成员，它在许多生物过程中发挥重要作用，与结直肠癌的分期及预后密切相关。那么Annexin A2和内质网上的钙泵SERCA2是否存在什么关联呢？我们发现SERCA2可以通过细胞内钙释放部分逆转由软脂酸钠引起的磷酸化Annexin A2 (S26)的表达量增加。进一步研究，我们发现PA可以剂量依赖性地引起结肠癌细胞HT-29中SERCA2的表达量增高，继而引起内质网应激（ER stress）。基于上述结果，我们在SCID鼠背部皮下分别接种HT-29对照细胞和敲低了SERCA2的HT-29细胞，再分别分为普通饲料组和高脂饲料组。4周后我们发现种植HT-29对照细胞的高脂组SCID鼠背部移植瘤的体积明显大于种植相同细胞的普通饲料组，肿瘤中磷酸化Annexin A2 (S26)表达量明显高于普通饲料组。种植敲低了SERCA2的HT-29细胞的SCID鼠给予高脂饮食4周后，背部肿瘤体积明显小于同样高脂饮食的种植HT-29对照细胞的SCID鼠，肿瘤中磷酸化Annexin A2 (S26)表达量明显减少。综上所述，本项目以肿瘤增殖为指标，完成了对高脂饮食通过SERCA2介导的Annexin A2的磷酸化促进结直肠癌发生发展的分子机制的初步探讨，阐明了SERCA2作为新分子靶点的特征，为揭示高脂饮食相关结直肠癌发生发展的机理及其化学干预打下基础。