分泌型S100A4在肝纤维化向肝癌转化中的作用及分子机制

Inflammation-fibrosis-cancer is a common way of malignant transformation of liver epithelial cells. S100A4 is a multifunctional calcium-binding protein. Yet the source, secretion regulation, target cell and its signaling pathways of secretory S100A4 are still not very clear. Our previous studies showed that, S100A4 secreted by liver macrophages could activate hepatic stellate cells and promote fibrosis. More recent studies have found that, S100A4 combined with collagens accumulated to form high concentration spots where the liver cancer cells enriched. The co-stimulation of S100A4 together with collagen could promote the stemness of liver cancer cells. Importantly, in S100A4 deficient mice, both liver fibrosis and liver cancer decreased drastically..The current project intends to use multiple S100A4 mAbs, gene knockout cell lines and mouse strains prepared in our group to study the following issues: the sources and secretion adjustment mechanism of S100A4 in hepatocellular carcinoma; the negative immune regulatory activity of S100A4-positive macrophages; the mechanism that S100A4 and collagen synergistically promote malignant transformation of liver cells; the correlation of S100A4 with different liver cancers as well as their clinical prognosis. Understanding the mechanism how S100A4 promotes the transition from liver fibrosis to cancer may shed new lights on the diagnosis or treatment of hepatic cancers.

炎症-纤维化-癌是肝上皮组织恶性转化的常见方式。S100A4是一种多功能钙结合蛋白，其细胞来源、分泌调节和作用方式目前均不十分清楚。本组研究表明，慢性肝损伤组织中分泌型S100A4积聚，激活星形细胞促进纤维化。近期又发现,S100A4在体内外都可以与胶原蛋白结合形成炎症因子斑点,是肝癌细胞的富集处，并促进癌细胞向干细胞转化；S100A4缺陷小鼠肝纤维化与肝癌的发生均锐减。因此，推测分泌型S100A4或S100A4阳性细胞在肝纤维化向肝癌转化过程中发挥重要作用。.本项目拟利用本组制备的多种S100A4单抗及其基因敲除细胞系列和小鼠，探讨：1）肝癌组织中该分子的来源及其分泌调节；2）S100A4阳性巨噬细胞是否具备免疫负调控活性；3）S100A4与胶原协同促进肝细胞恶性转化的机制；4）并结合临床样本分析该分子与肝癌发生和预后的相关性。本项目研究成果将为肝癌的诊治提供新靶标。

炎症-纤维化-癌是肝上皮组织恶性转化的常见方式，我们之前的研究发现巨噬细胞来源的S100A4通过激活肝星形细胞促进肝纤维化，本项目研究了S100A4在肝纤维化向肝癌转化中的作用及其分子机制，发现S100A4抑制髓样抑制细胞的凋亡，且S100A4通过代谢途径增强肿瘤相关巨噬细胞的促肿瘤生成作用。此外，本项目还研究了S100A4在肺纤维化、肺肿瘤以及结肠肿瘤中的作用及其相关机制。. 我们在人肝肿瘤组织中观察到S100A4在纤维化区域中的高表达，这与疾病的严重程度有关。存在明显肝纤维化的肝癌发生模型中，我们发现S100A4缺陷小鼠的肝瘤结节明显减少，肝纤维化减少，肝细胞癌（HCC）组织中干细胞标志物的表达降低。机制研究发现S100A4以与细胞外基质成分胶原蛋白I以协同作用的方式直接促进了干细胞相关基因的表达。上述结果表明S100A4与细胞外基质的协同作用通过影响肿瘤细胞的干性从而促进肝癌的发生。在S100A4对巨噬细胞的研究中发现，来自S100A4-/-荷瘤小鼠的MDSC显示其对诱导内在凋亡的抵抗力降低，S100A4通过toll样受体4细胞外信号调节的激酶依赖性caspase-9保护MDSC免受细胞凋亡。肿瘤相关巨噬细胞中的S100A4通过促进外源性脂肪酸摄入和增加氧化供能等方式增强肿瘤相关巨噬细胞的促肿瘤表型。在研究过程中，我们发现S100A4对多种肿瘤的发生发展至关重要。S100A4+巨噬细胞在肺纤维化中发挥重要作用，临床肺纤维化患者支气管肺泡灌洗液中发现S100A4+巨噬细胞的数量、S100A4蛋白表达水平与患者特发性肺纤维化水平（IPF）具有很强的相关性，进一步研究发现巨噬细胞通过分泌S100A4蛋白促进成纤维细胞中鞘氨醇-1-磷酸分子（S1P）的表达升高进而促进肺纤维化。提示细胞外S100A4蛋白或S100A4+巨噬细胞在肺内的表达水平可以作为早期IPF临床诊断指标。另外，研究还发现S100A4在乙氧基甲烷（AOM）和葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的大肠癌中表达增加，S100A4缺失小鼠中肿瘤诱导情况明显少于对照鼠。进一步的实验结果表明S100A4增强了炎症性微环境并促进结肠肿瘤发生。