SIRT1去乙酰化调控上皮间质转化进而促进肝癌转移的作用及机制研究

It has been a research focus that SIRT1 affected tumor progression and prognosis via regulating EMT. Our previous study indicated that expression of twist and vimentin in primary HCC tumor promoted HCC cells migration and dissemination to peripheral blood, but the mechanism is unclear. Subsequent research showed that overexpression of SIRT1 in HCC tumor correlates with portal vein tumor thrombus closely, and ectopic overexpression of SIRT1 in HCC cells could induce down- regulation of E-cadherin. Given these factors, we speculate that SIRT1 promote HCC cells hematogenous metastasis through regulation of EMT. This project aim to analyze the effect of SIRT1 expression on HCC cells morphology, migration, invasion and metastatic ability qualitatively and quantitatively from three angles of clinical specimens, cells in vitro and whole animals. Based on deacetylation is a pivotal way to play a biological role of SIRT1, we intend to investigate the effect of SIRT1 overexpression or knockout on HCC cells cytoskeleton remodeling, Akt acetylation levels, expression of transcription factor twist and E-cadherin proximal promoter activity. This study aim to clarify a new mechanism that SIRT1 induced EMT via activation of Akt by deacetylation to maintain twist expression, which may provide a new target for blocking EMT and intervention of metastasis in HCC.

SIRT1调控EMT而影响肿瘤的进展和预后成为近年来研究热点。我们前期研究表明：twist, vimentin在肝癌原发灶中的表达可促进肝癌细胞向外周血迁移与播散，但其调控机制尚不清楚。随后研究发现SIRT1在肝癌中过表达与门静脉癌栓形成密切相关，且外源性过表达SIRT1可诱导E-cadherin表达降低。据此推测：SIRT1可能通过调控EMT的进展而促进肝癌细胞的血道转移。本项目拟从临床标本，离体细胞和整体动物三个层面，定性定量分析SIRT1对肝癌细胞形态，迁移，侵袭，转移潜能等方面的影响。基于去乙酰化调控是SIRT1发挥生物作用的重要方式，探讨SIRT1过表达或敲除对肝癌细胞结构重塑，Akt乙酰化，转录因子twist水平及E-cadherin启动子活性的影响。拟阐明SIRT1通过去乙酰化激活Akt以维持twist表达进而诱导EMT发生的新机制，为阻断肝癌EMT和转移的干预提供新的靶点。

肝癌的转移与复发已成为影响预后的关键因素，寻找新的转移机制并及时干预对提高患者的预后具有重要意义。研究表明SIRT1在肿瘤进展中的作用存在双面性，能量代谢影响肿瘤的转移成为近年来研究的热点。该研究阐明了SIRT1促进肝癌转移的新机制。通过检测SIRT1在肝癌中的表达水平，发现SIRT1的表达与门静脉癌栓形成，TNM分期，肝癌的复发及综合生成率明显相关，阐明了SIRT1 在肝癌中的表达水平可作为评估肝癌转移和预后的有效指标；通过细胞、成瘤及转移模型实验发现肝癌细胞中敲除SIRT1，可显著降低肝癌细胞的侵袭和转移，而对肝癌细胞的增殖和成瘤性无明显影响。机制研究发现肝癌细胞中过表达或敲除SIRT1不影响EMT的状态。肝癌细胞MHCC97H中敲除SIRT1明显降低了线粒体质量，DNA拷贝数，DNA转录本（COX I，ND1，ND6）的mRNA水平，编码相关基因（Tfam，COX IV，TOMM20）的蛋白水平和细胞内ATP水平，表明肝癌细胞中敲除SIRT1可明显降低线粒体生成和能量代谢的产生。肝癌组织中SIRT1的过表达与PGC-1α表达上调存在正相关，而肝癌细胞中过表达SIRT1可增加PGC-1α的蛋白表达水平。，肝癌细胞中过表达PGC-1α明显增加了肝癌细胞的迁移和侵袭，同时也增加了线粒体DNA拷贝数和线粒体转录本（COX I，ND1，ND6）的mRNA水平。过表达PGC-1α明显恢复了敲除SIRT1所致的降低的肝癌细胞迁移和侵袭的能力，过表达PGC-1α显著逆转了敲除SIRT1所致的肝癌细胞线粒体生成和能量产生的抑制效应。在裸鼠肝脏原位移植模型中，敲除SIRT1降低了肝癌细胞MHCC97H在肺部转移性肿瘤结节的形成，而过表达PGC-1α可抑制该效应；mtDNA拷贝数，mtDNA转录本及线粒体发生相关基因的表达水平在敲除SIRT1的MHCC97H细胞组较对照组明显降低，而过表达PGC-1α可明显提高其表达水平。该结果表明PGC-1α介导的线粒体生成增强在SIRT1促进肝癌转移中发挥重要作用。综上所述，该研究阐明了SIRT1促进肝癌转移的新机制，为肝癌个体化的靶向治疗提供了理论依据，为最终提高肝癌患者的预后有重要意义。