HMGB1在高糖诱导的结肠癌肝转移中的作用及机制研究

Liver metastasis is a key factor affecting prognosis of colon cancer. There is a close relationship between diabetes and cancer, however, the impact of diabetes on liver metastasis are still poorly understood. Our previous studies shows that: 1) Colon cancer patients with hyperglycemia have a higher risk of liver metastasis; 2) High glucose can increases the expression and secretion of HMGB1 in hepatic cells; 3) HMGB1 can induce activation of hepatic stellate cells(HSC). In addition, activated HSC play an important role in liver metastasis. Therefore, we hypothesized that: 1) high glucose can induce active secretion of HMGB1 in hepatic cells; 2) on one hand, HMGB1 can induce activation of HSC and then promotes secretion of a variety of cytokines; 3) on the other hand, HMGB1 may also act directly on colon cancer cells to promote proliferation, invasion and migration; 4) both together provide a suitable tumor microenvironment for liver metastasis of colon cancer. To test this hypothesis, clinical specimens, animal models and cell experiments were processed in this study to identify the impact of high glucose on liver metastasis of colon cancer, and to explore the role and underlying mechanism of HMGB1 in high glucose-mediated liver metastasis. This study will provide valuable experimental and theoretical basis for the prevention and treatment of liver metastasis of colon cancer.

肝转移是影响结肠癌预后的关键因素。研究表明糖尿病与肿瘤之间存在密切关系，然而糖尿病对结肠癌肝转移的影响目前仍知之甚少。我们前期研究发现，结肠癌患者的血糖水平与肝转移密切相关，血糖较高的患者发生肝转移的风险较大；高糖可上调肝细胞中HMGB1的表达和分泌，而且HMGB1可诱导肝星状细胞（HSC）的活化。同时活化的HSC在结肠癌肝转移中发挥重要作用。因此我们提出假说：高糖可诱导肝细胞主动分泌HMGB1，一方面HMGB1可诱导HSC活化并分泌多种细胞因子，另一方面HMGB1也可直接作用于结肠癌细胞促进其增值、侵袭迁移，二者共同作用，从而为结肠癌细胞向肝脏的定向转移提供适宜的肿瘤微环境。为验证这一假说，本课题拟通过临床标本、动物模型和细胞实验，明确高糖对结肠癌肝转移的影响，初步探讨HMGB1在高糖介导的结肠癌肝转移中的作用及分子机制，从而为结肠癌肝转移的预防和靶向治疗提供有价值的实验基础和理论依据。

结肠癌和糖尿病在全球范围内对人类的健康造成了严重的威胁。肝转移是影响结肠癌预后的关键因素。研究表明糖尿病与肿瘤之间存在密切关系，然而糖尿病对结肠癌肝转移的影响目前仍知之甚少。课题组成功构建了糖尿病小鼠结肠癌肝转移动物模型，通过临床标本、动物、细胞等多层次实验，结果表明：TNM分期Ⅱ期和Ⅲ期的结肠癌患者中，糖尿病组（DM）的无肝转移生存期和总体生存期明显低于非糖尿病组（p<0.01），而且HMGB1与HbA1c水平具有一定正相关性；与对照组相比，DM组小鼠肝脏表面转移结节数目、肝脏重量、肝脏重量/体重比均明显增加（p<0.05），而利用sh-HMGB1干扰肝脏内HMGB1表达可抑制这一作用（p<0.05）；免疫组化显示糖尿病可增加肝脏内HMGB1、α-SMA的表达，而sh-HMGB1则可抑制这一作用；免疫荧光双标显示在糖尿病小鼠的肝转移灶内α-SMA表达增加，并可见表达α-SMA的梭形细胞数目增加，同时转移灶附近肝脏细胞内HMGB1表达增加；高糖可上调肝细胞系L-02中HMGB1的表达和分泌；HMGB1可上调人HSC细胞LX-2中α-SMA表达，并调控其在细胞骨架的重新分布，而HMGB1中和抗体可抑制这一过程；DM组结肠癌标本中αvβ6表达明显高于非糖尿病组（p<0.01）；高糖可通过激活ERK信号通路上调结肠癌细胞HT-29、WiDr中整合素αvβ6的表达，并增强结肠癌细胞的迁移和侵袭能力，上调MMP-9表达和活性，而干扰αvβ6表达，则可抑制高糖的这一作用。以上结果提示，糖尿病与结肠癌肝转移密切相关，一方面高糖可上调肝细胞中HMGB1的表达和分泌，进一步诱导HSC的活化，而活化的HSC在结肠癌肝转移中发挥重要作用，另一方面，高糖可通过激活ERK信号通路上调αvβ6表达，增强结肠癌细胞的迁移和侵袭能力，进而促进结肠癌肝转移的发生。本课题从肝脏微环境的角度，深入研究了糖尿病对结肠癌肝转移的影响及具体分子机制，为糖尿病促进结肠癌进展的研究提供了更有利的证据，将会为改善合并糖尿病的结肠癌患者的预后提供有价值的理论依据和有效地治疗靶点。