口腔鳞癌微环境内TLRs/NF-κB/HIF-1的"交互对话"对其进展的作用机制研究

Immuno-inflammation and local hypoxia exist in tumor microenvironment, which both promote the initiation and development of cancers.Till now,the mechanism of their interaction remains unclear. Our previous study has proved that there were significantly higher expression level of TLRs, NF-κB and HIF-1α, and the expression levels were correlated with pathological grades and neck metastasis by statistical analysis. Moreover, by inhibiting NF-κB signaling, the target genes of HIF-1 signaling were downregulated. While , overexpression of HIF-1α could significantly enhanced the secretion of inflammatory factors. Combined with the previous study and literature review, we hypothesize that there might be crosstalk among TLRs- NF-κB and HIF-1signaling and it promotes the initiation and development of oral squamous cell carcinoma(OSCC). This project mainly aims at proving the crosstalk between inflammation and hypoxia signal pathway by the application of different OSCC cell line models(TLRs/NF-κB signaling activated or inhibited ,HIF-1 signaling activated or inhibited ) . This study will elucidate the crosstalk between TLRs/NF-κB and HIF signal, and provide a novel idea for further clinical application of gene signal target therapy against OSCC.

肿瘤微环境的免疫炎症及局部乏氧均能促进肿瘤的进一步发展,但炎症和乏氧信号之间的相互关系及其作用机制迄今不明。我们前期研究证实：口腔鳞癌组织中TLRs、NF-κB和HIF-1α的异常表达水平与肿瘤的病理分级及颈淋巴结转移相关。同时，抑制NF-κB可降低HIF-1相关靶基因的表达，而过表达HIF-1α可显著增强炎性因子的水平。因此，结合前期工作基础及文献复习，推测肿瘤微环境内TLRs、NF-κB和HIF-1之间可能存在交互调控，并共同促进了口腔鳞癌的发生发展。本项目拟通过分别设计TLRs/NF-κB和HIF-1信号激活和抑制口腔鳞癌细胞模型,检测上述信号通路之间可能存在的交互调控及其分子机制,以期证实肿瘤微环境内炎症和乏氧信号网络对口腔鳞癌进展的重要作用。本研究将对阐明TLRs/NF-κB/HIF信号的"交互对话"机制，深入探索口腔鳞癌的分子信号靶向治疗提供新思

肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）的免疫炎症和局部低氧均能促进肿瘤的进一步发展，但炎症和低氧信号之间的相互关系以及作用机制迄今不明。本课题通过大量细胞生物学、分子生物学、生物信息学以及实验动物学等研究手段，深入阐明了口腔鳞癌（Oral Squamous Cell Carcinoma,OSCC）微环境内TLRs/NF-κB与HIF-1信号交互调控的分子机制。课题研究首先发现，与Toll like receptors (TLRs)的其他亚类相比，口腔鳞癌细胞系中TLR3和TLR4呈现高表达。免疫组化染色检测临床样本发现，TLR3和TLR4的表达水平与患者的临床分期以及肿瘤的病理分级呈正相关。分别采用TLR3和TLR4的相应配体体外刺激OSCC细胞可显著激活NF-κB信号，生物信息学分析发现HIF-1α的启动子区具有NF-κB的转录因子结合位点。课题组继之通过western blot、细胞免疫荧光以及萤光素酶报告基因等一系列实验证实，NF-κB可以在转录水平调控HIF-1α的表达。上述研究证实肿瘤微环境内TLR可以通过与其配体结合，激活NF-κB炎症信号，继而导致HIF-1α信号的增强，促进口腔鳞癌的进展。此外，课题研究还发现肿瘤的低氧微环境除显著诱导HIF-1α蛋白表达外，还能增强TLR3和TLR4的表达，并诱导一系列炎症因子的释放，更为重要的是这种表达增强具有明显的HIF-1α蛋白依赖性。进一步通过生物信息学分析发现，在TLR3及TLR4的启动子区具有HIF-1α的转录因子结合位点，课题组制备该结合位点野生型和突变型质粒，将其转染OSCC细胞后低氧培养，结果发现野生型低氧培养组荧光值明显升高，而突变组与未转染组相比无明显差异。课题组在此基础上，进一步通过染色质免疫共沉淀的实验证实HIF-1α可以通过此机制在转录水平调控TLR3和TLR4的表达，从而最终在机制上证实OSCC微环境内低氧信号与炎症信号间形成的正反馈环路。最后，课题组还通过荷瘤动物模型证实抑制低氧信号可显著减缓裸鼠皮下肿瘤的生长，并能同时抑制TLR的表达及炎症因子的释放。本课题在上述研究的基础上系统阐明了OSCC微环境内炎症与低氧信号交互调控的机制，发表了系列高水平学术论文，研究结果将为今后临床上靶向OSCC微环境治疗提供理论依据。