炎症因子cathelicidin促进非小细胞肺癌增殖的作用及其在肿瘤微环境中表达调控机制

Although we previously reported the inflammatory factor cathelicidin（Cath）which secreted by inflammatory cells in the tumor microenvironment was an important growth factor for lung cancer, there are certain limitations including the generation of lung cancer model by tail vein injection of tumor cells into mice; the mechanism of Cath-induced proliferation of lung cancer is less involved; the expression regulation mechanism of Cath in the tumor microenvironment remain poorly understood. First of all this study is to investigate tumor growth promotion function of Cath in NSCLC transgenic mice with Cath knockout (K-rasG12D；CRAMP-/- mice); and then to analyze expression and activation of several important signaling molecules and signaling pathways such as proliferative signaling in tumor cells through chips and western blot; moreover, to research the molecular mechanisms of tumor promotion effect of Cath in NSCLC cells via cellular and molecular biology techniques containing CHIP, CO-IP, Luciferase reportor assay, and colocalization etc; finally, to confirm the expression regulation mechanism of Cath in the tumor microenvironment. This study will afford experiemental basis to elucidate the regulation of Cath and its effect, mechanism, and applied value in promoting proliferation of lung tumor.

我们前期研究发现，肿瘤微环境中炎症细胞分泌的炎症因子cathelicidin（Cath）是一个重要的肺癌生长因子，但是研究采用的小鼠肺癌模型为尾静脉肿瘤细胞注射法建立，有一定的局限性，同时对其促进肺癌增殖的作用机制还较少涉及，并且对其在肿瘤微环境中的表达调控机制还不清楚。为此，本研究拟以Cath敲除的非小细胞肺癌（NSCLC） 转基因小鼠模型（K-rasG12D；CRAMP-/-）为研究对象，研究Cath对NSCLC生长的影响；随后借助芯片、Western Blot技术检测肺癌细胞增殖信号等重要信号分子和信号转导通路的表达与活化；进而利用ChIP，CO-IP，荧光素酶报告基因，荧光共定位等细胞和分子生物学技术研究Cath促进NSCLC增殖的分子机制；最后明确Cath在肿瘤微环境中的表达调控机制。为阐明炎症因子Cath的表达调控及促进肺癌增殖的作用、机制与今后的应用价值提供实验依据。

我们前期研究发现，肿瘤微环境中炎症细胞分泌的炎症因子 cathelicidin（Cath）是一个重要的肺癌生长因子，但是对其促进肺癌增殖的作用机制还较少涉及，并且对其在肿瘤微环境中的表达调控机制还不清楚。我们的目的是阐明 Cath 对 NSCLC 生长的影响以及作用分子机制和Cath 在肿瘤微环境中的表达调控机制。我们的研究发现Cath显著增加小鼠肺肿瘤的尺寸和数量。分析CRAMP-/-小鼠肺肿瘤细胞的mRNA 表达谱，发现肿瘤细胞与增殖相关的信号途径如Wnt/β-catenin、VEGF和细胞周期被显著抑制，多个基因的表达也显著下调。进一步的Western blot分析发现抑癌基因p53的表达显著上调，细胞周期调控蛋白p21和p27的浓度也显著提高，抑制了细胞周期。表明Cath具有促进肿瘤细胞增殖的作用。激活细胞增殖信号，促进细胞周期可能是其促进肿瘤生长的机制之一。此外，CRAMP-/-小鼠总细胞、巨噬细胞、中性粒细胞及淋巴细胞数量均明显低于WT小鼠。表明Cath对肺肿瘤组织中巨噬细胞的募集具有重要作用。进一步的机制研究发现，Cath可显著激活Wnt/β-catenin信号途径。同时也发现PETN，一个肿瘤抑制蛋白，在Cath的作用下磷酸化增强，失去抑制AKT的功能。结果提示，Cath可能通过PTEN/PI3K/Akt/GSK3β/β-catenin 信号轴行使其促进肿瘤增殖的作用。我们发现Cath 还显著降低A549肺癌细胞 p53的表达，增强p53的泛素化。进一步检测发现Cath可能是通过影响 Mdm2的表达进而增强p53 的泛素化，进而抑制 p53 功能，导致肺癌细胞的生长。此外，Cath还具有很强的促进肺癌浸润和转移的能力，促进肿瘤细胞的上皮细胞-间充质细胞转换（EMT）的发生是其重要作用机制。最后，我们发现Versican V1，肿瘤细胞分泌一种硫酸软骨素蛋白多糖，可以激活巨噬细胞NF-kB信号。提示Versican V1/NF-kB是调控Cath表达的主要信号通路。我们的研究揭示了Cath的表达调控及促进肺癌的作用和分子机制，为 NSCLC 的预防和临床治疗提供一个潜在的治疗方向。