炎-癌信号调控肝细胞极性丢失诱导肝癌发生的分子机制研究

Hepatocytes are epithelial cells with highly specialized polarity. In addition to the special physiological function, the polarity structure plays important roles in limiting hepatocyte proliferation and preventing hepatocyte malignant transformation. The disorder and loss of hepatocyte polarity lead to the weakness of cell adhesion and connection, the induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT) and eventually the occurrence of hepatocellular carcinoma (HCC). Transforming growth factor-β (TGF-β) promotes the progress of HCC and induces the loss of epithelial polarity. However, it is unknown how TGF-β regulates hepatocyte polarity. Our previous studies demonstrated that the positive feedback loop TGF-β1-CD147 mediated EMT and promoted hepatocarcinogenesis. Therefore, we propose a scientific question “TGF-β1-CD147 induces hepatocyte polarity loss and promotes hepatocarcinogenesis”. The project intends to use hepatocyte-specific CD147 knockout mouse model and the means of cell and molecular biology to explore: 1) the correlation between CD147 distribution on hepatocyte membrane and the progression of liver cirrhosis and HCC; 2) the mechanism of positive feedback loop TGF-β1-CD147 inducing hepatocyte polarity loss in hepatocarcinogenesis; 3) the regulation of TGF-β1 on CD147 expression and biosynthesis traffic pathway. The project will provide a new theory to clarify TGF-β1 signaling pathway in the tumorigenesis of HCC.

肝细胞是高度特化的极性上皮细胞，该结构除赋予肝脏特殊的生理功能外，对限制肝细胞增殖、防止肝细胞恶性转化具有重要作用。而肝细胞极性的紊乱和丢失，则导致细胞粘附和连接减弱，诱发上皮-间质转化（EMT），促进肝癌发生。转化生长因子（TGF-β）促进肝癌进展，诱导上皮细胞极性丢失，但如何调控肝细胞极性未知。我们前期已证实，TGF-β1-CD147正反馈环路介导肝细胞EMT，促进肝癌发生，因此我们提出“TGF-β1-CD147诱导肝细胞极性丢失促进肝癌发生”的科学问题。本项目拟运用肝细胞特异性敲除CD147小鼠模型和细胞与分子生物学等手段，探讨1）CD147在肝细胞质膜的定向分布与肝硬化和肝癌进展的相关性。2）TGF-β1-CD147正反馈环路诱导肝细胞极性丢失促进肝癌发生的分子机制。3）TGF-β1调控CD147表达及其胞内的合成转运途径。本项目将为阐明TGF-β1通路参与的肝癌发生提供新理论。

肝细胞是具有高度特化极性的上皮细胞，肝细胞极性的紊乱和丧失导致细胞黏附和细胞连接减弱，诱发上皮-间质转化（EMT），最终促进肝细胞癌（HCC）的发生。CD147作为一种癌相关糖蛋白，在肝肿瘤细胞中高度表达，其可介导肝细胞EMT，促进HCC侵袭，但CD147在肝细胞去极化过程中的作用尚不可知。我们发现CD147在肝组织的肝细胞膜和HepG2细胞中具有极性分布，位于基底侧膜面。CD147不仅促进了转化生长因子-β1（TGF-β1）介导的肝细胞极性丢失，而且还直接诱导E-cadherin的内吞和下调，使肝细胞去极化。CD147过表达激活Src，随后招募泛素连接酶Hakai，诱导E-cadherin泛素化和溶酶体降解，导致Par3减少和β-catenin入核，该信号转导起始于CD147与integrin β1的竞争性结合，其中断了Fibronectin的Arg-Gly-Asp基序与integrin β1之间的相互作用，即破坏了细胞与细胞外基质的稳态。Integrin α5和β1的特异性抗体会逆转由CD147过表达诱导的E-cadherin和Par3水平的下调。在人肝组织中，CD147极性分布率从肝硬化（71.4％）至HCC（10.4％）发展过程中显著降低，CD147极性定位与人肝硬化Child-Pugh呈负相关（r = -0.6092，P < 0.0001），与HCC分化程度呈正相关（r = 0.2060，P = 0.004），并且CD147极性定位的HCC患者的总生存期明显优于CD147非极性患者（P = 0.021），即CD147的极性定位与肝癌进展密切相关，可以作为肝癌患者良好预后的一个指标。.结论：基底侧膜的极性蛋白CD147通过激活“CD147-integrinα5β1-E-cadherin泛素化- Par3减少和β-catenin入核”信号级联来促进肝细胞去极化，从而补充了HCC发展的新机制，为基于靶向CD147通路的抗肝癌治疗提供了新的理论。