PPARγ外源激动剂早期干预NNK诱导肺癌干细胞中15-LOX表达调控的机制

Our previous studies have demonstrated that the reduced levels of endogenous ligands of peroxisome-proliferator activated receptor γ(PPARγ), occur before the formation of NSCLC induced by smoking carcinogens NNK in mice. On the other hand, we found that the application of Pioglitazone (PGZ), a synthetic PPARγ ligand, at the early phage of alveolar hyperplasia formation induced by NNK, was able to prevent NNK-induced lung tumor development through activation of PPARγ. Further studies confirmed that PGZ prevented NNK-induced lung tumor development by maintaining the level of 15-LOX and thatNNK stimulated the expression of cancer stem cell markers such as ALDH1A1 and CD133. Based on our previous studies, the aim of this proposal is to study how PGZ interferes with the NNK-induced early phage of alveolar hyperplasia formation via regulating 15-LOX at transcriptional and translational levels in A/J mice, and to explore how the PGZ-mediated treatment affects the development of lung cancer stem cells . The Data obtained should help us to understand the 15-LOX in lung cancer stem cell development and enable us in a position much closer to establish the effective early therapeutic protocol for NSCLC by PGZ.

我们发现尼古丁衍生物NNK诱导小鼠非小细胞肺癌过程中, PPARγ的内源激动剂水平的降低先于肿瘤出现；并且在NNK诱导肺组织出现超常增生肥大初期用PPARγ 外源性激动剂吡格列酮（PGZ）进行早期干预，可激活PPARγ从而抑制肺癌发生。然而，PPARγ 外源性激动剂抑制肺癌的早期干预机制有待深入研究。进一步的研究发现PGZ可保持其内源性激动剂代谢酶15-LOX的水平；NNK刺激的肺癌细胞中CD-133、ALDH1A1等肺癌干细胞标记物表达显著上调。从而我们提出PPARγ外源激动剂PGZ 可通过调控NNK诱导肺癌干细胞中15-LOX的表达而抑制肿瘤发生。本课题拟建立PGZ早期干预NNK诱导肺细胞超常增生肥大进一步发展成肺癌过程中肺癌干细胞形成的小鼠模型，在转录及翻译水平上探讨15-LOX基因于肺癌干细胞生成过程中的表达调控机制，为PGZ及其调控的分子应用于肺癌早期干预奠定理论基础。

我们发现尼古丁衍生物NNK诱导小鼠非小细胞肺癌过程中, PPARγ的内源激动剂水平的降低先于肿瘤出现；并且在NNK诱导肺组织出现超常增生肥大初期用PPARγ外源性激动剂吡格列酮（PGZ）进行早期干预，可激活PPARγ从而抑制肺癌发生。进一步的研究发现PGZ可保持其内源性激动剂代谢酶15-LOX的水平；NNK刺激的肺癌细胞中CD-133、ALDH1A1等肺癌干细胞标记物表达显著上调。从而我们提出PPARγ外源激动剂PGZ 可通过调控NNK诱导肺癌干细胞中15-LOX的表达而抑制肿瘤发生。本课题建立了PGZ早期干预NNK诱导肺细胞超常增生肥大进一步发展成肺癌形成的小鼠模型，应用小鼠体内模型以及体外细胞模型在转录及翻译水平上探讨15-LOX基因于肺癌生成过程中的表达调控机制。启动子甲基化状态检测结果显示，人源15-LOX1 基因启动子甲基化水平在人非小细胞肺癌细胞中较正常人肺上皮细胞高，于NNK作用下人非小细胞肺癌细胞中15-LOX1甲基化状态水平增加。小鼠模型方面，各个组别间12/15-LOX 基因启动子甲基化水平未见明显差异。人源15-LOX2 基因启动子未受甲基化调控。由此可见，在15-LOX1基因甲基化水平方面，人源15-LOX1基因与小鼠源12/15-LOX 基因在肺癌发展中存在差异，也说明了小鼠模型模拟人疾病病理机制研究方面存在局限性。在转录后翻译修饰方面，筛选出一些可以直接调控15-LOXs的MicroRNAs， NNK作用的细胞中miR-18a 和 miR-203 调控15-LOX1 表达。 miR-17, miR-20a, miR-20b, miR-106a, miR-106b, miR-93, 和 miR-590-3p 调控15-LOX2表达。15-LOX1以及15-LOX2表达在表观水平上受甲基化及MicroRNAs调控。进一步研究显示过表达15-LOX1以及15-LOX2有效抑制NNK诱导的肺细胞迁移，并下调肺细胞癌变相关的蛋白表达，上调细胞凋亡相关蛋白的表达。机制研究结果显示，拥有叉头样DNA 结合区的转录因子家族成员FOXP3 能直接与β-catenin 或TCF4 结合形成异质二聚体，拮抗15-LOX1及15-LOX2抑制肺癌的作用。研究成果为PGZ及其调控的15-LOXs分子应用于肺癌早期干预及治疗奠定了理论基础。