AA-ROS-PTEN轴在结直肠癌形成中的作用

Arachidonic acid(AA) is an essential fatty acid which plays an important role in the chronic inflammation and tumorigenesis, while PTEN acts as a tumor suppressor by negatively modulating the PI3K/AKT pathway. But the interaction mechanism of AA and PTEN in the colorectal tumorigenesis is unclear. Our recent research show that COX-2 inhibitor and LOX inhibitor increase the PTEN expression, inhibit PI3K-AKT.-mTOR pathway and its downstream phosphorylation, and supresse the tumor growth. Our further research find PTEN is independent on the metabolites of COX-2 and LOX themselves, while reactive oxygen species(ROS) scavengers do increase the PTEN expression during AA treatment for CT26 colorectal cancer cells. Based on the previous reports that AA increases ROS generation through COX-2 and LOX pathway. Further more, What is interesting is activity of PTEN is very fragile to oxidation according to another report. So we put forward the following hypothesis: ROS may be the key factor in the regulation of AA-PTEN axis for colorectal tumorgenesis. This project will deeply explore how AA-ROS-PTEN axis affects the colorectal tumorigenesis and their molecular mechanisms in vitro and in vivo experiments. The results of purposed experiments may find a novel strategy and theoretical foundation for the therapy targeting colorectal cancer.

花生四烯酸（AA）是一种必需脂肪酸，在慢性炎症和肿瘤发生中起着重要的作用，PTEN作为抑癌基因负向调节PI3K-AKT信号通路；AA和PTEN在结直肠肿瘤形成中的相互作用机制尚不清楚。我们前期研究发现COX-2和LOX抑制剂增加了PTEN表达，抑制PI3K-AKT及下游靶点的磷酸化，进而抑制了肿瘤的生长；但PTEN不依赖于COX-2和LOX自身代谢物的调节，而在AA处理的CT26结直肠癌细胞系中使用抗氧化剂却增强了PTEN的表达。基于前期报道中AA在COX-2和LOX代谢过程中增加了活性氧(ROS)的产生以及PTEN具有氧化失活的功能特点，我们推测ROS可能是AA-PTEN轴在结直肠肿瘤发生发展中的关键因素。本项目将通过体内外研究方案明确AA-ROS-PTEN轴在结直肠肿瘤形成中的作用及分子机制，为其个体化综合靶向治疗提供新的思路和理论依据。

结直肠癌是全世界最常见的恶性肿瘤之一，临床流行病学和动物研究表明，高脂饮食是CRC发生的高危因素。花生四烯酸（arachidonic acid，AA）是动物脂肪衍生的具有生物活性的主要脂质成分，COX-2和5-LOX是其分解过程中的重要限速酶，涉及多种病理生理变化。在癌症相关基因中，COX-2和5-LOX是常见的促癌基因，而选择性地抑制COX-2和5-LOX表达有利于阻止癌细胞增殖、侵袭和转移。.本研究利用高表达COX-2和5-LOX结直肠癌细胞CT26，HCA7和APCmin/+小鼠腺瘤模型，联合AA，COX-2抑制剂NS-398，5-LOX抑制剂AA861以及COX-2，5-LOX基因敲除的干预方法，通过体内外实验深入探讨AA-ROS-PTEN轴在结直肠肿瘤发生发展中的潜在作用机制，为探索结直肠癌的潜在治疗靶点提供新思路。.本研究结果显示，AA通过COX-2和5-LOX酶的代谢促进CT26和HCA7细胞生长、迁移和增殖，而COX-2和5-LOX抑制剂阻滞大部分细胞在G0/G1期生长；表明COX-2和5-LOX对结直肠癌细胞的侵袭和转移具有促进作用。同时动物实验结果显示COX-2和5-LOX基因敲除小鼠腺瘤数目和大小明显减少，生存率也得到了很大的改善。在结直肠癌CT26和HCA7细胞中，AA通过COX-2和5-LOX代谢产生ROS并抑制PTEN表达，AA的代谢产物对CT26细胞中PTEN的表达并没有影响，而COX-2抑制剂增加了PTEN的表达，表明氧化应激作为第二信使在可能在此过程中发挥重要作用。同时我们在COX-2和5-LOX基因敲除小鼠腺瘤组织中发现，通过减弱氧化应激水平增加PTEN表达，抑制了PI3K-AKT磷酸化；而表达肿瘤信号转导的其他通路如ERK, p38, JNK却未见明显改变。.目前的研究表明，花生四烯酸通过COX-2和5-LOX酶代谢产生ROS，并氧化和失活PTEN，进而激活其下游PI3K/AKT通路，可能是结直肠癌进展的机制之一。而通过COX-2和5-LOX的抑制剂能够阻止结直肠癌的进展，对AA -ROS -PTEN通路在CRC中的表达及生物学行为的研究，为其个体化综合靶向治疗提供新的思路和理论依据。