SULF2促进微环境中肝星状细胞活化及肝癌进展的分子机制研究

HCC cells can induce activation of HSCs during carcinogenesis, while activated HSCs promote HCC cells growth and migration. Bidirectional interactions between HCC cells and HSCs may function as an "amplification loop" to further enhance tumor progression，however the underlying mechanism still need to be elucidated. Our previous studies have showed that SULF2 secreted by HCC cells, which removes the 6-O-sulfate groups from HSPGs, releases growth factors from sequestration sites on HSPGs. Thus may increase the local concentration of growth factors and enhance tumor progression. Plenty of PDGF is sequestrated on HSPGs of cell memberane or extracellular matrixs, which can dramaticlly activate HSCs, wherein PDGF-B/C are the two most potent isoforms. Thus we hypothesize that high expression of SULF2 in HCC cells by releasing PDGF-B/C, enhances the activation and proliferation of HSCs thereby increaseing the levels of cancer-associated ECMs and growth factors on one hand, on the other hand directly promotes HCC progression through activating PDGF and the downstream signalings. We plan to test the hypothesis by using immunohistochemical staining, immunofluorescence staining, cell co-culture, ELISA binding assay, nude mice and SULF2 Transgenic mice models.

肝癌细胞诱导微环境中肝星状细胞（HSCs）活化，活化的HSCs又反作用于肝癌细胞，两者双向作用形成一个促癌环路，但其具体的分子机制尚未阐明。课题组前期研究发现肝癌细胞分泌的SULF2可水解HSPGs的6-O位硫酸基团，使储存在HSPGs上的生长因子解离，从而提高局部的生长因子浓度，发挥促癌作用。细胞外基质及细胞膜表面的HSPGs储存有大量PDGF，其可有效刺激HSCs活化，以PDGF-B/C两种亚型作用最为强烈。故本课题拟通过免疫组化，免疫荧光，质谱分析，ELISA结合分析法，细胞共培养，基因表达检测，裸鼠及SULF2转基因小鼠肝癌模型等方法验证如下科学假说：肝癌细胞高表达的SULF2通过增加PDGF-B/C释放，一方面刺激微环境中HSCs活化、增殖，提高HSCs分泌癌相关细胞外基质及生长因子的水平；另一方面直接激活肝癌细胞的PDGF受体及下游信号通路，而发挥促癌作用。

背景：肝癌细胞诱导微环境中肝星状细胞（HSCs）活化，活化的HSCs又反作用于肝癌细胞，两者双向作用形成一个促癌环路，但其具体的分子机制尚未阐明。肿瘤细胞高表达的SULF2表现出癌基因性质。然而，SULF2是否影响肝癌细胞与其微环境中HSCs之间的相互作用尚不明确。.研究内容和结果：1. 肝癌组织中SULF2蛋白主要定位在肝癌细胞胞浆中，间质组织中为阴性表达，总体阳性率显著高于癌旁相对正常组织。肝癌组织中SULF2高表达与较晚的肿瘤TNM分期及较高的血管侵犯率正相关。肝癌组织中活化HSCs数目增多，分布广泛。肝癌组织中活化HSCs的数目增多与较大的肿瘤直径，较差的组织病理分级，较晚的肿瘤TNM分期及较高的血管侵犯率正相关。肝癌组织中SULF2高表达与HSCs的数目增多显著正相关。肝癌组织中SULF2 mRNA表达水平与α-SMA及collagen α1 mRNA表达水平显著正相关。2.肝癌细胞中SULF2表达明显升高导致硫酸酯酶活性增强，HSCs细胞与SULF2高表达细胞共培养时活化相关基因p-AKT、α-SMA、collagen α1、VEGF-A和MMP2的表达水平显著升高。抑制PI3K/AKT信号通路可有效抑制HSCs的活化、增殖与迁移，并且明显削弱了肝癌细胞高表达SULF2对HSCs活化、增殖及迁移的促进作用。3. 裸鼠肝内注射肿瘤细胞5w后，形成明显的原位肝癌。SULF2高表达细胞所形成的肝癌体积明显大于Hep3B Vector细胞所形成的肝癌体积。SULF2高表达细胞所形成肝癌的癌组织及癌周组织中活化HSCs数量显著增多。采用腹腔注射DEN法建立了SULF2 Tg小鼠肝癌发生模型。观察8m后，发现SULF2 Tg小鼠肝脏肿瘤发生率显著高于野生型（WT）小鼠，肝脏肿瘤的数目及体积亦显著大于WT小鼠。SULF2 Tg小鼠癌周组织中活化HSCs的数量显著多于WT小鼠。.结论：1. 肝癌组织中SULF2表达升高，活化HSCs数目增多，与肝癌的恶性表型密切相关。肝癌组织中SULF2表达水平与微环境中活化HSCs数目显著正相关。2. 肝癌细胞高表达SULF2通过激活PI3K/AKT信号促进HSCs活化、增殖及迁移。3. 在体内，肝癌细胞高表达SULF2可刺激微环境中HSCs的活化与增殖，并促进肝癌的发生及进展。