砷上调EGFR/PKM2 信号通路诱导肺上皮细胞恶性转化的分子机制研究

Arsenic is a kind of carcinogen, which is a serious threat to human health. We found that EGFR was up-regulated in arsenic-transformed cells from transforming immortalized BEAS-2B via chronic exposure to 1μM As2O3 for 6 months, human lung cancer A549， H1299 and Arsenic- induced tumor bearing mice . Furthermore, we found EGFR induced the binding of PKM2 and b-catenin. On the base of the reports and our previous results, We hypothesized that arsenic accelerates cell proliferation and induces tumor formation through regulation of HB-EGF or miRNAs, activation of EGFR, promoting the combination of PKM2 and beta catenin and increasing the expression of cyclin D., we will test this hypothesis in arsenic-transformed cells and Arsenic- induced tumor bearing mice . These findings will be helpful for people understanding the arsenic carcinogenic mechanisms, and looking for cancer treatment & cancer diagnosis using new targets.

砷是Ⅰ类致癌物，严重地威胁人类健康。我们模拟人类长期暴露砷污染的环境，建立砷长期诱导的恶性转化肺支气管上皮细胞模型和荷瘤小鼠模型，发现在砷恶性转化细胞As-T、肺癌细胞A549和H1299中，EGFR和p-EGFR表达水平显著升高，并发现激活EGFR可促进PKM2与b-catenin结合。结合文献报道，我们推测砷通过调控HB-EGF或miRNAs上调并活化EGFR，促进PKM2与b-catenin或HIF-1结合，激活cyclin D1表达，加速细胞增殖和肿瘤生成。在本项目中我们拟在建立的砷长期诱导恶性转化细胞模型和荷瘤小鼠模型上验证该假设，该研究结果有助于人们从源头发现砷等环境污染物诱导癌症发生的关键调控因子，找到有效地早期癌症诊断标志物以及开发出从根本上解决癌症的靶向药物。

因含砷较高的矿物和矿石在含溶解氧丰富的降水冲烛、风化或火山落尘而使砷在地下水或空气中含量增高；使用含砷的煤炭，以及砷化物常被用于皮革和木材防腐、玻璃制造业的除泡剂、除草剂、农业杀虫剂、半导体制造以及医药上的使用而释放到生活环境里，增加了人类接触砷化物的机会，人类暴露于无机砷是无法避免的。国际癌症研究中心(IARC) 于1987 年将砷定为环境致癌物，是引起肺癌的主要原因之一。本项目探讨了HB-EGF在砷致肺癌发生发展中的作用及其机制。HB-EGF在As-T细胞、肺癌细胞系和大多数肺癌组织样品中表达上调；HB-EGF通过调节HIF-1a转录激活EGFR/p-ERK/HIF-1a通路并诱导VEGF。PKM2促进HB-EGF对HIF-1a的转录刺激，在HB-EGF对细胞的作用中起重要作用。HB-EGF抑制剂（CRM197，交叉反应物质197）减缓细胞增殖，抑制As-T和A549细胞的迁移，并抑制肿瘤生长。PKM2在As-T细胞的增殖和迁移中也起重要作用。大多数肺癌组织中EGFR磷酸化（Y1068）和PKM2的阳性染色率明显高于配对的正常癌旁肺组织；HB-EGF的阳性染色率也明显高于对照组表达水平与p-EGFR表达水平密切相关。因此，HB-EGF通过EGFR/PKM2/HIF-1a驱动砷诱导的癌变、肿瘤生长和肺癌发展。本研究结果对进一步认识砷诱发肺癌的潜在机制具有重要意义，为寻找早期诊断标志物和治疗肺癌的新靶点、寻找阻断或拮抗砷致癌作用的有效策略奠定了基础。本课题的部分研究成果发表在国际知名期刊Fronties in oncology和国内优秀期刊《南京医科大学学报》上。部分研究成果将提交国际知名期刊。该项目的实施培养了两名硕士，并且一名博士和两名硕士参与了该项目。