MLKL活化NLRP3炎症小体抑制结肠炎相关结直肠癌发生及机制研究

Chronic inflammation is thought to play a crucial role in the development of colorectal cancer. NLRP3 inflammasome is multimeric protein complexes, which is associated with colitis and colitis-associated colorectal cancer (CAC). Although previous studies have demonstrated that MLKL is a major mediator of inflammatory disease, the role and the mechanisms of MLKL is not clear in colitis and CAC. We found that decreased expression of MLKL in human CAC tissues was associated with poor prognosis, indicating that MLKL play a role in colorectal cancer. In addition, we showed that MLKL deficient mice (Mlkl-/-) mice were highly susceptible to CAC, which was associated with decreased NLRP3 inflammasome. In this project, we investigate that MLKL provides protection against CAC via activation of NLRP3 inflammasome, incuding explore the correlation with MLKL expression of prognosis in CAC, study MLKL’s role in CAC and determine the cell populations that contribute to MLKL-mediated protection against CAC in MLKL bone marrow chimeras, elucidate the further mechanisms the MLKL activates NLRP3 inflammasome. This project will provide new evidence and therapeutic strategy in CAC.

炎性肠病是结肠炎相关结直肠癌（Colitis-associated colorectal cancer，CAC）的高危因素，而NLRP3炎症小体活化异常与肠炎肠癌密切相关。MLKL在多种炎性疾病中发挥功能，但在CAC中的作用及机制尚不明确。我们发现低表达MLKL的CAC患者预后更差，暗示MLKL参与CAC发生发展；在CAC模型中，MLKL敲除（Mlkl-/-）小鼠NLRP3炎症小体活性降低，结肠炎和CAC加重，提示MLKL抑制CAC发生。由此，我们推测“MLKL活化NLRP3炎症小体抑制结肠炎相关结直肠癌发生”。本研究将以MLKL在CAC中的作用为切入点，利用MLKL敲除小鼠，观察其在CAC中的作用特征；通过骨髓移植嵌合小鼠探索MLKL抑制CAC发挥作用的细胞来源；阐明MLKL促进NLRP3炎症小体活化的分子机制。据此，为基于MLKL靶点治疗CAC提供新的理论依据和治疗策略。

我们前期发现MLKL调控炎症性疾病和NLRP3炎症小体活性，但在肠道炎症和结直肠癌中的作用不清楚。我们发现：1. MLKL抑制结肠炎和结直肠癌发生发展。临床样本中明确结直肠癌低表达MLKL预示患者较差的预后。利用敲除小鼠，发现MLKL基因更易诱发肠炎和炎症相关结直肠癌，利用骨髓移植嵌合小鼠模型，明确造血来源和上皮来源MLKL均参与结直肠癌发生。通过结直肠癌自发小鼠模型证实MLKL缺失可以促进结直肠癌进展，表明MLKL是肠道炎症和结直肠癌发生发展的关键调节因子。2. MLKL抑制IL-6/STAT3通路活化。利用高通量测序分析MLKL参与结直肠癌发生的差异基因和信号通路，发现MLKL通过抑制IL-6/STAT3的持续性活化，而IL-6单克隆抗体能显著逆转MLKL缺失导致的结直肠癌发生。在结直肠癌患者临床样本中发现低表达MLKL中STAT3信号活化程度更高。3. MLKL抑制炎症因子CXCL13的分泌。在MLKL敲除的小鼠肿瘤中，趋化因子CXCL13及关键功能受体CXCR5表达显著升高，提示CXCL13作为MLKL的重要调控因子发挥炎癌转化作用。我们利用已建立的结肠炎－癌转化模型，明确CXCL13-CXCR5信号轴激活促进结肠炎－癌恶性转化。通过蛋白磷酸化芯片筛选及功能研究明确CXCL13通过其受体蛋白CXCR5，激活其下游通路转导PI3K/AKT及增殖相关基因表达，导致慢性肠炎向肠癌的转化及肠癌的发生发展；而清除微生物和阻断NF-κB活化可很大程度降低CXCL13表达并抑制肠炎－癌恶性转化。4. 靶向NLRP3炎症小体的抗炎抗癌研究。NLRP3炎症小体过度活化与多种炎症性疾病密切相关。通过化学生物学等实验方法发现雷公藤甲酯和10,11-脱氢弯孢霉菌素可NLRP3蛋白直接结合，抑制NLRP3多聚化从而阻止其组装和活化，降低炎性细胞因子如IL-1β的分泌和释放，抑制NLRP3炎症小体活化。进一步的动物实验表明，雷公藤甲酯和10,11-脱氢弯孢霉菌素通过NLRP3炎症小体抑制系统性炎症、腹膜炎、2型糖尿病等疾病。综上，我们围绕MLKL调控肠道炎症和结直肠癌的系列研究为治疗提供了新的方向和靶点