基于TGF-β/Smad3信号通路探讨鞣花酸对结肠癌化学预防作用分子机制的研究

Colorectal carcinoma(CRC) is one of the most common cancers in the world. The molecular mechanisms of CRC initiation and progression are still not clear. Thus, chemoprevention is an important approach for prevention and treatment of CRC. We have found that ellagic acid(EA), which belongs to phyto-chemicals, has strong anti-cancer functions. Other researchers have also shown that EA has promising useful values in chemoprevention of CRC. However, the underlying molecular mechanisms of EA in chemoprevention of CRC are still unknown. Our preliminary cDNA microarray data showed that the chemoprevention effects of EA on CRC may through regulation of TGF-β/Smad3 signaling pathway. In order to further demonstrate our hypothesis, a series of experiments including cDNA microarray, molecular cloning, siRNA, transfection, APCmin mouse and TGF-βR II Knockout mouse CRC models will be taken in vitro and in vivo. The molecular mechanisms of EA in chemoprevention of CRC will be elucidated in molecular, cellular and organism levels. These researches will demonstrate the molecular mechanisms of EA in chemoprevention of CRC. Moreover, this project will provide new theoretical foundation for prevention and treatment of CRC with EA.

结肠癌是临床最常见的恶性肿瘤之一，但其发病机制仍未完全阐明，因此针对结肠癌的化学预防是防治该疾病的重点。本课题组已证实，植物化学提取物鞣花酸(ellagic acid，EA)具有较强抗肿瘤作用。国际的研究也显示出EA对结肠癌的化学预防极具应用价值。然而，EA对结肠癌化学预防的具体分子机制至今尚不清楚。本课题组通过基因芯片分析等预实验首次发现EA对结肠癌的化学预防作用可能是通过调控TGF-β/Smad3信号通路来实现。为进一步验证该假设，本课题拟应用基因芯片、分子克隆、siRNA、细胞转染、APCmin小鼠、TGF-βR II 基因敲除小鼠结肠癌模型等体外、体内系列实验从分子-细胞-整体水平系统深入阐明EA对结肠癌化学预防作用的分子机制。本研究不仅将阐明EA对结肠癌化学预防作用的分子机制，还将为临床应用EA预防和治疗结肠癌提供坚实理论依据。

大肠癌（Colorectal cancer, CRC）在世界范围内是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率及死亡率均较高。鞣花酸（ellagic acid, EA）作为一类天然的多酚类化合物，在体内、体外实验中证实EA及其衍生代谢产物能对大肠癌细胞生长起到抑制作用。但其肿瘤化学预防作用机理，目前尚未明确。本研究旨在探讨鞣花酸抑制大肠癌细胞生长的分子机制，为其预防及治疗结肠癌提供理论基础。本实验应用MTT法检测对比不同浓度（0、25、50、75、100、150µmol/L）鞣花酸作用于四种不同的人类结肠癌细胞（HCT-116、Caco-2、LoVo、HT-29）24h后，对四种不同的人类结肠癌细胞增殖的抑制作用；筛选出对鞣花酸最敏感的细胞系及鞣花酸的最适作用浓度，应用流式细胞技术检测鞣花酸对HCT-116细胞周期及细胞凋亡的影响；利用cDNA微阵列基因芯片检测鞣花酸作用HCT-116细胞72h全基因表达谱的变化情况，并对差异变化的基因进行生物信息学分析(包括差异基因功能的显著性分析，基因通路的显著性分析，差异mRNA基因共表达网络分析等)，探讨鞣花酸对HCT-116细胞全基因表达谱的调控作用，筛选出鞣花酸对大肠癌细胞抑制作用的靶通路。研究发现鞣花酸可以抑制HCT-116、Caco-2、LoVo、HT-29大肠癌细胞的增殖，其中鞣花酸对HCT-116细胞系的抑制作用相对最强，且这一抑制作用具有一定的时间依赖性和浓度依赖性；在一定的浓度和时间范围内，鞣花酸可以将HCT-116细胞阻滞于细胞周期的G0/G1期；并诱导HCT-116大肠癌细胞凋亡，进而抑制其生长。鞣花酸可以调控许多相关的的细胞功能来发挥抗肿瘤作用，如细胞增殖，细胞凋亡，细胞周期，能量代谢等。鞣花酸可以通过上调TGF-β1/Smad3通路中关键基因TGF-β1和Smad3的表达，并且促进Smad3的磷酸化，导致磷酸化的Smad3并与Smad4相互结合而转入细胞核内，进而调控P15，CCND1靶基因的表达。使处于G1的细胞不能向S期进展。最终使细胞周期阻滞而促进HCT-116细胞细胞凋亡、抑制其生长。本研究深入阐明 EA 对大肠癌化学预防作用的分子机制。不仅将阐明 EA 对大肠癌化学预防作用的分子机制，还将为临床应用 EA 预防和治疗大肠癌提供坚实理论依据。