基于脑胶质瘤微环境中的间隙连接蛋白Cx43的千层纸素逆转耐药作用及机制研究

Drug resistance of glioma has been the focus of cancer research, but no effective reversal agent is now available in clinical treatment. Oroxylin A is one of the effective components of Scutellaria baicalensis Georgi. Our previous study showed a promising reversal effect of oroxylin A on glioma in vivo. Moreover, oroxylin A could pass blood brain barrier (BBB) and break the gap junction of astrocytes and glioma cells in tumor microenvironment. The preliminary results showed that oroxylin A could suppress the gap junction protein Cx43 as well as Wnt/β-catenin signal pathway. This research will focus on tumor microenvironment and aim at elucidating the functions of Cx43 and Wnt signal pathway in glioma drug resistance, thus shed some light on the mechanism of oroxylin A’s reversal effect on drug resistance. This research will provide new strategies and candidate agents for precise clinical treatment of glioma resistance.

脑胶质瘤耐药是国内外研究热点，目前临床上尚缺乏逆转脑胶质瘤耐药的有效药物。千层纸素是中药黄芩的有效成分之一。本课题组前期研究表明，千层纸素可透过血脑屏障，在体内外具有显著的逆转脑胶质瘤替莫唑胺耐药作用。肿瘤相关星形胶质细胞是脑胶质瘤微环境中重要组份，并通过间隙连接通道介导脑胶质瘤耐药。我们研究发现千层纸素可抑制肿瘤微环境中间隙连接通道的活性和间隙连接蛋白Cx43的表达，同时可抑制耐药细胞中Wnt/β-catenin信号通路的激活。本课题将着眼于肿瘤微环境，揭示微环境中间隙连接蛋白Cx43在脑胶质瘤耐药过程中的作用，以及Cx43是否通过Wnt信号通路介导脑胶质瘤耐药，基于此阐明千层纸素逆转脑胶质瘤耐药的确切机制。目前相关研究尚未见报道。此课题将为脑胶质瘤耐药的研究提供新思路，为临床脑胶质瘤的精准治疗提供理论基础和候选药物。

胶质瘤是一种进展迅速，极易复发，高度致命的中枢神经系统原发肿瘤。胶质瘤微环境中的星形胶质细胞广泛参与胶质瘤的发生发展，但是其在胶质瘤替莫唑胺耐药中的作用尚未完全明确。在本研究中，我们发现星形胶质细胞通过增强胶质瘤DNA损伤修复以介导替莫唑胺耐药。我们首先发现星形胶质细胞与胶质瘤间Cx43上调与肿瘤复发和不良预后显著相关；体内外敲低星形胶质细胞与胶质瘤间Cx43，显著增强替莫唑胺疗效。机制方面，Cx43与β-catenin互作并将其锚定于细胞膜，降低TCF/LEF家族对miR-205的转录，导致胶质瘤细胞内miR-205-5p表达降低，进而上调转录因子E2F1表达，最终导致细胞核内核苷酸切除修复蛋白ERCC1增多，导致替莫唑胺耐药。此外，我们也发现miR-1258在胶质瘤中低表达，并通过上调转录因子E2F1介导的PCNA和MMP2转录，进而影响胶质瘤的恶性生物学行为。.千层纸素是中药黄芩的重要活性成分成分之一，具有抗炎、抗菌及抗肿瘤等药理活性，且具有血脑屏障透过能力。在本研究中，我们证实千层纸素能显著剂量依赖性地增强替莫唑胺对星形胶质细胞-胶质瘤微环境中胶质瘤细胞的杀伤作用。机制方面，我们通过比较分子场分析及分子对接技术，发现千层纸素的结构与间隙连接抑制剂甘珀酸有类似的分子骨架，且能够紧密结合于Cx43 C末端区域的活性口袋，抑制胶质瘤与星形胶质细胞间Cx43表达，进而恢复替莫唑胺介导的胶质瘤细胞内钙离子浓度超载，逆转替莫唑胺耐药。千层纸素还能能有效抑制IP3R1表达和AKT/β-catenin信号通路，发挥逆转耐药作用。此外，千层纸素通过prolyl‐hydroxylases-VHL 途径促进HIF-1α降解，增加Gli1负性调控因子Sufu表达以抑制hedgehog信号通路等机制逆转胶质瘤替莫唑胺耐药。.我们的研究揭示了胶质瘤微环境中星形胶质细胞可作为外在刺激因素增强胶质瘤DNA损伤修复，提示干预胶质瘤与星形胶质细胞间Cx43可作为改善胶质瘤替莫唑胺耐药的策略之一，并发现天然黄酮类化合物千层纸素具有逆转脑胶质瘤替莫唑胺耐药的作用，为胶质瘤临床治疗提供了新的候选药物。