SIRT4调控AMPK-mTOR通路抑制胃癌发生发展的作用及机制研究

Downregulation of tumor suppressor genes are the main factors in the progression of gastric cancer. It is important to discover and study new tumor suppressor genes and to explore the regulatory pathways in search of possible therapeutic targets. Our previous study found that SIRT4 decreased in gastric cancer and its expression is correlated with poor prognosis of gastric cancer patients. In vitro and in vivo experiments showed that downregulation of SIRT4 promotes the proliferation and metastasis of gastric cancer cells. Moreover, reduced expression of SIRT4 promotes the catabolism of glutamine and activates the mTOR pathway. Based on our preliminary data and previous reports, we hypthosize that SIRT4 regulation of mTOR pathway may be achieved by affecting the cell “metabolic receptor” AMPK. In this project, we intends to explore the role of SIRT4 in the progression and metastasis of gastric cancer: 1) clarify the function of SIRT4 on proliferation, migration and invasion of gastric cancer cells; 2) elucidate the mechanism of SIRT4 on glutamine catabolism and the regulation of AMPK-mTOR pathway; 3) detect the expression of SIRT4, p-AMPK and p-mTOR in human gastric cancer samples, explore the correlation and clinical significance of these genes. The successful implementation of this project may reveal a new mechanism of gastric cancer progression and metastasis, and lay a foundation to find the targets of molecular therapy of gastric cancer.

抑癌基因表达降低是胃癌发生发展的主要因素之一，发现并研究新的抑癌基因并探讨其调控通路，对寻找可能的治疗靶点有重要意义。课题组前期研究发现SIRT4在胃癌中表达降低且与胃癌不良预后相关。体内外实验显示下调SIRT4能促进胃癌细胞增殖和转移，机制研究发现SIRT4表达降低可促进谷氨酰胺的分解代谢，激活mTOR通路。根据前期结果和相关文献，我们推测SIRT4对mTOR通路的调控可能是通过影响细胞“代谢感受器”AMPK实现的。基于以上发现，本课题拟进一步探讨SIRT4在胃癌发生和转移中的作用：1)明确SIRT4对胃癌细胞增殖和侵袭的影响；2）分析SIRT4影响谷氨酰胺分解代谢调控AMPK-mTOR通路的作用和机制；3）在人胃癌组织标本中检测SIRT4、p-AMPK和p-mTOR的表达，分析三者表达相关性及临床意义。本课题的实施可能揭示胃癌发生和转移的新机制，为寻找胃癌分子治疗靶点奠定基础。

胃癌是常见的消化道恶性肿瘤，占我国男性癌症发病的第二位，女性癌症发病的第四位，是癌症死亡的主要病因之一。早期胃癌症状多不明显，大部分患者确诊时已处于晚期，往往已出现肿瘤转移，预后较差。目前胃癌的远处转移机制仍存在很多未知。随着对胃癌研究的深入，逐渐认识到上皮-间质转化（EMT）是胃癌细胞发生侵袭转移的关键环节，在胃癌发生和转移中发挥重要作用。但目前对胃癌中EMT的调控机制仍了解不足。. SIRT4是Sirtuins蛋白家族重要成员，在细胞代谢、应激反应和衰老等过程中发挥重要作用，被认为与延缓衰老和预防衰老相关疾病有关。近年研究表明，SIRT4也参与调控肿瘤发生和转移，是潜在的肿瘤抑制基因，在多种肿瘤中均表达减低。但目前SIRT4在胃癌中的相关研究较少，具体的作用机制有待进一步研究。我们通过本课题的研究证实与正常胃上皮细胞GES-1相比，SIRT4在胃癌细胞中的表达明显减低。此外SIRT4在胃癌组织中的表达明显低于癌旁正常组织。上述数据提示SIRT4与胃癌发生有关。胃癌细胞高表达SIRT4后能够促进上皮细胞标志蛋白E-cadherin和α-catenin的表达，抑制间质细胞标志蛋白N-cadherin和Vimentin的表达。而低表达SIRT4的胃癌细胞系其上皮细胞标志蛋白表达减少，间质细胞标志蛋白表达增加。这些结果表明SIRT4能抑制胃癌细胞EMT的发生。通过分别构建和分析SIRT4高表达和低表达胃癌细胞系及相应对照细胞系我们发现高表达SIRT4能明显抑制胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭，而下调 SIRT4 表达能显著增强胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。上述结果在动物实验中进一步被证实，高表达SIRT4显著抑制裸鼠体内成瘤和肿瘤的侵袭和转移，而低表达SIRT4显著增强裸鼠体内成瘤和肿瘤的侵袭转移。机制研究发现SIRT4可通过调控谷氨酰胺分解代谢发挥对AKT通路的调控作用，SIRT4对胃癌发生及转移的调控部分通过AKT介导。. 本课题通过上述系统研究，明确了SIRT4在调节胃癌发生和转移中的作用和功能，初步揭示了胃癌发生和转移的新机制，为进一步研究胃癌分子靶向治疗方案和药物提供新思路。