HMGB1-脂筏信号调控缺氧诱导肝癌细胞铁死亡的机制研究

Resistance to cell death is one of the main features of cancer cells,which is a key factor in the treatment of liver cancer.Hypoxia is a significant feature of solid tumors, which affects the death of cancer cells.However, the mechanism of hypoxia induced cell death of cancer is not fully understood. Recent studies have shown that ferroptosis plays a very important role in ischemic diseases and tumors and is a common and important way of cell death, suggesting that ferroptosis may play an important role in the hypoxia induced cell death. Our preliminary study also suggested that hypoxia can induce ferroptosis of HCC cells and we also found that HMGB1 induced by hypoxia can inhibit lipid peroxidation, suggesting that HMGB1 may regulate hypoxia induced ferroptosis. On the basis of these, constructing physical hypoxia model, our next project will study the effect of hypoxia on HMGB release and the role of HMGB1 on ferroptosis in HCC cells, to clarify HMGB1-lipid raft signaling pathways in the activation of ferroptosis. Animal model and live imaging will be used to detect the affect of inhibition of HMGB1 and destruction of lipid rafts on ferroptosis in vivo. Study the mechanism of how HMGB1 inhibits ferroptosis in different levels, investigate the role of ferroptosis in the development of HCC and obtain potential intervention targets and theoretical support.

抵抗细胞死亡是癌细胞的主要特征之一，也是肝癌治疗效果欠佳的关键因素。缺氧是实体肿瘤的显著特点，影响癌细胞死亡，但其具体机制不清楚。最近研究发现一种新的细胞程序化死亡方式-铁死亡，其在肿瘤、缺血性疾病等中发挥重要的调节作用，是一种普遍且重要的细胞死亡方式。我们前期研究提示，缺氧可以诱导肝癌细胞铁死亡。同时我们还发现缺氧诱导释放的HMGB1可以抑制肝癌细胞脂质过氧化，脂质过氧化是铁死亡关键步骤，表明HMGB1可能调控缺氧诱导的铁死亡。本项目在此基础上，构建肝癌细胞缺氧模型，研究HMGB1对缺氧诱导肝癌细胞铁死亡的影响，阐明HMGB1-脂筏信号通路激活在铁死亡中的作用机制，小鼠皮下成瘤模型及体外活体成像技术检测抑制HMGB1和破坏脂筏对铁死亡的影响。不同水平研究HMGB1对肝癌细胞铁死亡的调控作用，阐明铁死亡在肝癌细胞死亡中的机制，以期获得促进肝癌细胞死亡的潜在干预靶点及理论支持。

原发性肝癌早期易转移，局部栓塞、化疗引起肝癌细胞凋亡、坏死等行为无法达到杀死肝癌细胞的理想效果，临床疗效不佳，其病死率较高。而铁死亡作为一种“新型”死亡方式，对于肿瘤细胞的存活有重要的调控作用，其机制亟待研究。HMGB1作为与染色体相关的高度保守的核蛋白，可以通过主动分泌和被动释放的方式进入周围组织中发挥作用。本研究旨在研究HMGB1在缺氧条件下促进肝癌细胞生长以及肝星状细胞活化的机制，以及铁死亡在这其中的具体作用。我们的研究发现，HMGB1在缺氧条件下转移到胞浆以及胞外，并且通过抵抗铁死亡的发生从而促进肝癌细胞的生长以及肝形状细胞的活化。缺氧条件下，细胞内ROS增加，铁死亡发生增多，但在给予重组HMGB1刺激后细胞铁死亡被抑制，细胞活性增强。通过小鼠肝纤维化模型、腺病毒造模等动物水平实验，以及人与小鼠的肝星状细胞的体外细胞水平实验，发现HMGB1可以通过抑制铁死亡、促进内质网应激、刺激TLRs样受体、激活炎症小体等多种方式促进肝纤维化的发生。本项目通过不同水平的研究，探索HMGB1与铁死亡在肝癌与肝纤维化发生发展中的作用，揭露其在肝纤维化与肝癌间转化与进展的角色，为HMGB1和铁死亡在肝硬化和肝癌的临床应用上提供可能性。