大肠癌中抗凋亡分子Livin通过调控细胞自噬影响放射敏感性的实验研究

Radiotherapy remains the mainstay for the treatment of patients with colorectal cancer (CRC). There is an urgent need to select suitable patients for radiotherapy based on appropriate biomarkers. In this field, key regulator of apoptosis has been intensively studied for their potential predicative values. Our previous studies indicated the anti-apoptotic Livin was extensively expressed in CRC and was associated with radioresistance both in tissue specimens and cancer cell lines. However, the data also implied apoptosis alone was not enough for the explanation of mechanisms underlying. Notably, autophagy was considered important for the radioresistance in tumor cells. Autophagy provides nutrients and energy for the tumor cells by consuming organelles inside, and thus protects tumors cells from dying of variant stimuli including radiation. It was not surprising for us to think if the radioresistance by Livin was involved with autophagy as well. It was reported the apoptosis and autophagy signaling pathways have nodes of cross-talk and convergence. For example, activated caspase in the apoptosis signaling cleavaged the Beclin-1, the most critical factor in the autophagy. We propose Livin participates in the process and modulates autophagy during the radiation. This study provides a brand idea for the explanation of Livin-mediated radioresistance. Our proposal helps to deepen our knowledge on the role of Livin in its contribution to tumor radioresistance.

放射治疗是大肠癌的重要治疗手段，而如何根据生物标记物筛选适当的病人接受放疗，是提高临床疗效、实现个体化治疗的关键问题。研究发现，Livin在大肠癌组织及大肠癌细胞中广泛表达。临床病理分析和细胞生物学实验均提示，细胞内Livin能影响大肠癌的放射敏感性。但凋亡不能全部解释Livin介导的细胞放射抗拒, 提示可能涉及凋亡以外的其他细胞死亡方式。自噬能通过清除细胞内受损的细胞胞器为细胞提供能量和物质，保护肿瘤细胞，得以存活。既然Livin介导的肿瘤细胞放射抗拒可能涉及到凋亡以外的其他机制，是否涉及细胞自噬？凋亡信号中活化的caspase分子作为蛋白酶，能裂解下游包括Beclin-1在内的蛋白。细胞内Livin分子可能参与调控自噬，导致肿瘤细胞对放疗抗拒。本研究深入探讨Livin分子负调控肿瘤细胞的放射敏性的机理，具有相当的创新性和临床实用性。

放疗是直肠癌重要的治疗手段。但放疗仍然存在有效率不令人满意、术后复发率高的问题。因此能否通过生物标记物辅助实现肿瘤病人的个体化治疗，是临床肿瘤学亟待解决的问题。本研究着眼于大肠癌中放射治疗临床效果差异巨大的实际问题，立足于大肠癌中广泛表达抗凋亡分子Livin分子及其与放疗疗效有负相关关系的工作基础，深入探讨Livin分子负调控肿瘤细胞的放射敏性的机理研究。首先，研究发现直肠癌组织的表达阳性率为91%(131/144)，大肠癌细胞株中表达率达到100%，提示其在大肠癌中可能具有重要的重要生物学和临床意义。进一步工作发现，直肠癌中Livin表达与术前放疗效果呈负相关，为术前放疗直肠癌病人的独立预后因素。过表达Livin分子RKO细胞株RKOliv与对照相比，放射更加抗拒，但胞内caspse活性有下降，凋亡有增加。采用小分子抑制物抑制caspase3活性后，凋亡明显减少，但细胞克隆形成无明显影响。采用雷帕霉素处理后，细胞克隆形成明显减少。我们用RKO细胞作为模型，过表达Beclin-1分子后，发现放射后细胞敏感性增加，细胞克隆产生明显减少。接着，我们将之前得到的过表达Livin分子RKO细胞株RKOliv分别进行照射，发现两种细胞Beclin水平，caspase-3，及自噬分子LC3-II表达明显不同。然后，将细胞用DEVDfmk处理前后对比，发现Beclin表达上升，而LC3-II增加。我们用RKO细胞作为模型，过表达Beclin-1分子后，发现放射后细胞敏感性增加，细胞克隆产生明显减少。接着，我们将之前得到的过表达Livin分子RKO细胞株RKOliv分别进行照射，发现两种细胞Beclin水平，caspase-3，及自噬分子LC3-II表达明显不同。然后，将细胞用DEVDfmk处理前后对比，发现Beclin表达上升，而LC3-II增加。动物实验结果发现，过表达Livin的RKO大肠癌皮下肿瘤模型较对对照组对放射更加抗拒，肿瘤生长曲线更加明显。肿瘤组织中凋亡无明显变化，但自噬明显增多。本研究有助于临床工作中选择适当放疗病人，提高临床疗效及减少不良反应，同时为解决临床常见的放疗交果欠佳的实际问题提供新的思路，有助于进一步深入探讨其发生机制。