NOX4调控非小细胞肺癌EMT转化及侵袭转移的研究

Recently, several studies suggest a close correlation between NADPH oxidase (NOX) and cancer malignant progression. However, there have been no direct evidences confirming that NOX can regulate tumor cell epithelial-mesenehymal transition (EMT) and subsequent invasion and metastasis. Our preliminary study showed that overexpression of NOX4 in low aggressive H292 cells (a non-small cell lung cancer (NSCLC) cell line) enhanced the invasive ability and reduced E-cadherin expression. Forced NOX4 expression increased the level of intracellular reactive oxygen species (ROS) and led to activation of PI3K-Akt and Erk MAPK pathways. Furthermore, we found that DPI (a NADPH oxidase inhibitor) treatment could block the above effects induced by NOX4 overexpression. Sustained activation of PI3K-Akt and Erk MAPK pathways has been confirmed to play a critical role in regulation of EMT of various cancer cells. Thus, we propose that NOX4-mediated ROS production can promote EMT, invasion and metastasis of NSCLC cells, possibly through activation of PI3K-Akt and Erk MAPK pathways. To demonstrate the hypothesis, based on our previous findings, this study will further explore the effect of NOX4 on EMT, invasion and metastasis of NSCLC cells as well as the molecular mechanisms at various experimental levels to find a new molecular target for the treatment of NSCLC metastasis.

近来研究提示NOX与肿瘤的恶性进展密切相关，然而至今尚无揭示NOX调控肿瘤细胞EMT转化及侵袭转移的直接证据。我们前期研究发现：在低侵袭性非小细胞肺癌（NSCLC）细胞H292中过表达NOX4可促进细胞侵袭，并可抑制E-cadherin表达；此外，NOX4过表达可上调细胞内ROS水平，并可激活PI3K-Akt和Erk MAPK信号通路。用NOX功能抑制剂DPI抑制ROS产生后，NOX4介导的上述效应被阻断。目前已知：PI3K-Akt和Erk MAPK信号通路的持续激活在调控多种肿瘤细胞EMT转化中起关键作用。据此，我们提出"NOX4通过介导ROS生成激活PI3K-Akt和Erk MAPK信号通路从而促进NSCLC细胞发生EMT转化及侵袭转移"这一研究假设。为证实该假设，本研究在上述基础上，通过不同水平深入探讨NOX4对NSCLC细胞EMT转化及侵袭转移的影响及其机制，以期获得新的干预靶点。

绝大多数肺癌患者或早或晚死于肺癌的侵袭转移。深入研究肺癌侵袭转移发生的分子机制、寻找出有效的干预靶点是提高肺癌患者总体疗效的关键。近年来研究表明，上皮间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）是包括NSCLC在内的恶性肿瘤侵袭转移的重要机制。. NOX是细胞内一组具有氧化活性的蛋白，NOX的主要生物学功能是产生ROS。研究发现，NOX的功能异常增高所产生的过量ROS与许多疾病（包括肿瘤）的发生、发展密切相关。基于最初的研究基础，我们提出“NOX4通过介导ROS生成激活PI3K-Akt和Erk MAPK信号通路从而促进NSCLC细胞发生EMT转化及侵袭转移”这一研究假设。我们研究发现干涉NOX4表达可明显改变NSCLC细胞的侵袭能力，但单一干涉NOX4表达不足以诱导细胞发生显著的EMT转化，结合国际上其他课题组研究发现，我们推测NOX4可参与其它重要因素，如TGF-β、KRAS突变等诱导NSCLC细胞EMT转化。此外，我们也利用多种方法证实NOX4可促进NSCLC细胞的增殖。在探索NOX4促进NSCLC增殖及侵袭的机制时，我们发现阻断PI3K/Akt信号可逆转NOX4诱导的上述效应，而阻断MEK/Erk信号不能逆转NOX4诱导的上述效应，这些结果表明NOX4促进NSCLC细胞增殖及侵袭是通过激活PI3K/Akt信号。相关结果我们均在裸鼠及临床标本水平加以证实。此外，我们偶然发现抑制NSCLC细胞中组成性激活的PI3K/Akt信号可显著降低NOX4的表达量，这一效应是通过抑制NF-κB的转录活性引起的。综上，我们的结果表明NOX4与PI3K/Akt信号在NSCLC细胞中可相互激活，从而促进NSCLC细胞增殖及侵袭。在完成项目研究同时，我们进一步深入研究发现在NSCLC中，NOX4和IL-6可分别通过激活ROS/PI3K/Akt/NF-κB及JAK/STAT3信号相互激活表达；NOX4和IL-6 可功能性协同促进NSCLC恶性增殖。. 上述研究在多水平充分证实了NOX4可促进NSCLC增殖转移，并可协同微环境中IL-6共同促进NSCLC恶性增殖。本研究为阐明NSCLC细胞恶性增殖及侵袭转移的机制提供新的依据，且将为临床联合靶向NOX4及IL-6信号抗NSCLC治疗提供实验依据，具有较强的理论意义及应用价值