内蒙赤峰地区与广东潮汕地区食管癌发生发展中5-LO代谢通路对比研究

Chifeng of Inner Mongolia is a higher-prevalence area of esophageal carcinoma in north China. According to our epidemiology investigation, the Mongolian in this area has a significant higher morbidity of esophageal carcinoma. Recent research reported that the metabolic disorder of lipids including arachidonic acid and leukotrienes plays an important role in the invasion and progression of esophageal carcinoma, but the molecular mechanism has been unknown. In the metabolism of cell lipids, leukotrienes is generated through the multistep catalysis of arachidonic acid via 5-LO (5-lipoxygenase) metabolic pathway. Our recent research shows that the missense mutation SNP locus of 5-LO gene of Chifeng people may affect the metabolism of lipids including arachidonic acid and leukotrienes. Based on this, we proposed this project, to take the high-prevalence area of esophageal carcinoma in Chaoshan of Guangdong as control group, to systematically research and compare the 5-LO metabolism pathway of esophageal carcinoma patients of south and north, Han population and Mongolian on the level of genetic expression and SNP missense mutation, and to comprehensively analyze the expression change of related signaling pathway and its downstream gene after the high expression or knock down expression of 5-LO at the level of immortalization and carcinoma cell lines, and to provide a new way to explain the significant higher morbidity of esophageal carcinoma in the Mongolian in Chifeng of Inner Mongolia.

内蒙赤峰地区是我国北方食管癌较高发地区。我们的流行病学调查结果表明，该地区食管癌发病具有鲜明的蒙古族高发的特点。近年来有研究报道，花生四烯酸与白三烯等脂类物质代谢异常，在食管癌的发生发展中发挥着十分重要的促进作用，但分子机制不明。在细胞脂类物质代谢中，白三烯是由花生四烯酸经5-LO（5-lipoxygenase）代谢通路的多步催化反应生成。我们最近的研究结果表明，赤峰地区人群5-LO基因存在错义突变SNP位点，可能会影响花生四烯酸与白三烯等脂类物质的代谢。基于此，我们提出本项目，拟以广东潮汕食管癌高发区为对照，对南北两地蒙汉民族食管癌患者5-LO代谢通路的异同性，在基因表达与SNP错义突变层面进行系统对比研究，同时在永生化与癌细胞系水平，对5-LO等高表达或敲降表达后，相关信号通路及其下游基因的表达改变进行综合分析，结合细胞功能实验与动物实验，为解释内蒙赤峰地区蒙古族食管癌高发提供新途径。

炎症是食管癌发生的一个因素，炎性介质白三烯是通过5-LO通路产生的。然而5-LO通路蛋白与食管癌的关系尚不清楚。我们的研究发现(1) 与癌旁正常食管上皮相比，5-LO在食管鳞状细胞癌组织中的表达显著增高。其高表达与患者的TNM分期和淋巴结转移状态密切相关。5-LO在食管鳞状细胞癌组织中的高表达与患者的不良预后相关，是判断患者预后的独立因子。采用siRNA干扰、过表达等系列实验技术手段，证明了5-LO可以促进食管癌细胞的增殖能力，抑制该基因的表达可以降低细胞的迁移和侵袭能力。(2) 5-LO通路分子（5-LO、FLAP 和 LTA4H）均为食管癌的独立预后因子，均可作为分子标志物，三者联合后效果更为显著。(3)无论是潮汕地区还是赤峰地区蒙古族和汉族食管癌患者中的rs2228065位点突变型均显著高于正常对照组（P<0.05）。说明5-LO rs2228065位点多态性c.760G>A （E254K）与食管癌发生的风险增加相关，提示食管癌的发生有一定的遗传倾向，可能是家族性食管癌发生的遗传基础。尤其是蒙古族食管癌患者中该多态性的突变频率比患者平均值14.3%还要高出3.9%。该结果与我们前期调查的蒙古族食管癌高发的现象相一致，很可能是蒙古族食管癌高发的遗传机制之一。(4) 通过构建蛋白互作网络并结合不同食管疾病的表达谱数据的动态网络，发现花生四烯酸代谢相关酶及其互作蛋白在不同食管疾病中的表达水平和表达相关性，与正常相比，会发生相应的变化，使得花生四烯酸有不同的去路，其代谢产物发挥重要生物学作用；而且5-LO作为花生四烯酸转变成白三烯的重要代谢酶，其表达水平有较高的升高。总之，上述成果证明 5-LO代谢通路与食管癌的发生发展密切相关。5-LO是一个参与食管癌发生发展的重要功能基因，会成为食管癌预防与治疗的新靶点。5-LO rs2228065变异型的鉴定，为早期评估食管癌的发生风险及家族性的食管癌提供了可能的分子依据，也为沿海潮汕地区及北部赤峰地区蒙古族食管癌高发提供了新的理论依据。而且食管癌的发生受遗传因素和环境因素共同影响，建议广大民众养成良好的生活习惯，并早期评估、早期预防食管癌的发生。