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诱导血管生成和炎症微环境在肿瘤发生、发展和浸润转移中发挥重要作用。因此,抗肿瘤血管生成和抑制炎症微环境是抗肿瘤治疗领域中一个重要的研究方向,寻找新靶点对于抗肿瘤血管生成和抑制炎症微环境新策略的开发具有重要意义。既往研究发现叉头框(Forkhead box,FOX)蛋白家族的重要成员之一——叉头框蛋白Q1(Fork-head box Q1,FOXQ1),在结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)发生发展和浸润转移中发挥重要作用,但对该基因在CRC肿瘤血管生成和肿瘤微环境(Tumor microenvironment,TME)改造中的作用和机制仍不清楚。因此,本文旨在探讨FOXQ1基因在CRC肿瘤血管生成和TME改造中的作用和分子机制,为CRC抗肿瘤血管生成和TME调节提供新靶点。论文主要研究方法和结果:首先,构建FOXQ1稳定低表达或高表达的CRC细胞系DLD1-shFOXQ1、HCT116-FOXQ1及对照。分别采用CCK8、Transwell、脉管生成实验检测CRC细胞及培养上清(Culture media,CM)对与之共培养的HUVECs细胞的增殖、迁移和脉管生成能力的影响。初步证实了FOXQ1基因在体外可促进HUVECs细胞的增殖、迁移及脉管生成。通过构建DLD1-shFOXQ1皮下移植瘤模型,观察肿瘤生长情况,应用CD31和CD34进行肿瘤微血管密度(Microvascular Density,MVD)计数,应用F4/80检测瘤内巨噬细胞浸润情况,证实FOXQ1基因在体内促进CRC肿瘤血管生成和肿瘤微环境内肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associated macrophage,TAMs)的征募。其次,应用血管生成、PI3K-AKT及EGF/PDGF信号通路SuperArray功能基因芯片检测DLD1-shFOXQ1中基因表达改变;WB验证部分蛋白表达改变;qRT-PCR检测DLD1-shFOXQ1自分泌趋化因子表达水平;酶联免疫法(ELISA)检测CM中CCL2和CCL16的分泌水平。发现FOXQ1基因在CRC肿瘤血管生成中发挥作用的可能分子机制是FOXQ1通过促进CRC细胞EGF/PDGF信号通路中促血管生成因子PDGF/PDGFRB、PLAUR、VEGF、EGF、HB-EGF等分泌,同时降低血管生成抑制因子ANG-1等分泌,促进CRC肿瘤血管生成。应用抗体芯片同时检测DLD1-shFOXQ1细胞及其用CM培养的人脐静脉内皮细胞(Human Umbilical Vein Endothelial Cells,HUVECs)裂解液中血管生成因子的变化,探讨DLD1-shFOXQ1的自分泌和旁分泌效应对HUVECs从血管内皮细胞(Vascular endothelial cells,VECs)向肿瘤内皮细胞(Tumor endothelial cells,TECs)的转化所起的作用。发现FOXQ1基因通过促进CRC细胞分泌更多的ANGPTL4、bFGF、Leptin、CCL2、Follistatin和VEGF等促血管生成因子,同时抑制CRC细胞分泌ANG-2、TIMP-1和IL-12等抑血管生成因子,通过旁分泌的作用,在HUVECs从VECs向TECs的转化过程中发挥重要作用。分别在DLD1-shFOXQ1和HCT116-FOXQ1细胞中共转染Twist1高表达质粒或si-Twist1,应用ELISA检测CM中CCL2蛋白水平。采用佛波酯(Phorbol-12-myristate-13-acetate,PMA)将人组织淋巴瘤细胞株U937诱导为CD68~+巨噬细胞(Macrophages,M?)。并通过Transwell共培养体系模拟TME,探讨Twist1/CCL2轴在FOXQ1调控CRC细胞征募巨噬细胞中的作用。证实了FOXQ1基因在CRC肿瘤微环境TAMs征募中发挥作用的可能分子机制是FOXQ1通过调控Twist1/CCL2轴,促进CRC细胞分泌CCL2,进而促进肿瘤微环境内TAMs的征募。FOXQ1对CCL2的调控作用是由Twist1所介导。最后,应用含83例确诊为CRC的组织样本及对应癌旁组织的组织芯片,对FOXQ1、Twist1、CCL2、CD31和CD68蛋白表达进行了检测。发现83例CRC组织样本IHC结果表明FOXQ1、Twist1和CCL2表达阳性率在CRC组织中均显著高于癌旁组织。对FOXQ1蛋白表达与各临床病理参数间的相关性、FOXQ1与肿瘤血管生成间的相关性(FOXQ1-CD31)、FOXQ1与TAMs浸润间的相关性(FOXQ1-Twist1/CCL2-CD68)进行了研究,发现FOXQ1蛋白表达水平与有无淋巴结转移和TNM分期显著相关;FOXQ1与Twist1、Twist1与CCL2及FOXQ1与CD68间的表达正相关。采用Kaplan-meier生存率分析FOXQ1在肿瘤血管生成和TME调节中的作用与CRC患者8年期生存率之间的相关性和临床意义,结果表明FOXQ1可促进肿瘤血管生成和TME中TAMs的征募,与CRC患者的远期预后不良密切相关。综上所述,肿瘤血管生成和TME内TAMs募集是CRC发生发展和浸润转移的重要原因。FOXQ1基因在CRC肿瘤血管生成和TAMs征募中均发挥重要作用。其机制是FOXQ1主要通过促进EGF/PDGF信号通路中促血管生成因子表达,降低血管生成抑制因子表达,促进肿瘤血管生成;通过Twist1/CCL2轴促进CRC细胞对TAMs的征募能力。FOXQ1基因有望成为CRC抗血管新生治疗和降低肿瘤微环境内TAMs浸润的作用靶点。