钼在食管鳞癌发生发展过程中的作用及其分子调控机制

It is well documented that molybdenum is tightly associated with the occurrence and development of malignant neoplasms, especially esophageal cancer; however, its precise molecular mechanisms remain elusive. Our previous results revealed that cell proliferation was inhibited, cell apoptosis was induced and cell invasion was decreased in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) EC9706 cells after treatment with ammonium tetrathiomolybdate (TM) (a kind of most ideal compound used to study the function of molybdenum). Based on the above results, we further screened differentially expressed genes using gene chip technology from the TM treated and untreated EC9706 cells. Subsequently, the functions of differentially expressed genes were investigated by gain-of-function and deletion methods, which will establish the molecular regulation pathway of molybdenum-regulated ESCC gene expression. The purpose of the project was to elucidate the molecular mechanisms of molybdenum in the occurrence and development of ESCC, which will provide the effective molecular target for clinic therapy of ESCC.

研究证实，钼与恶性肿瘤尤其是食管癌的发生发展密切相关，但其具体的分子机制尚不清楚。我们前期研究结果显示：经钼化合物四硫代钼酸盐（TM）（一种最理想的研究钼功能的化合物）处理后食管鳞癌EC9706细胞增殖明显受到抑制且凋亡细胞数显著增多，侵袭能力明显降低。在此基础上，我们进一步采用基因芯片技术从TM处理前后的食管鳞癌EC9706细胞中筛选差异表达基因。采用基因功能获得或缺失的手段从体内外研究差异表达基因的功能，从而建立钼调控食管鳞癌基因表达的分子调控途径，该研究旨在阐明钼在食管鳞癌发生发展中的分子调控机制，为临床治疗食管鳞癌提供有效的分子靶点。

食管鳞癌是一种最为常见的消化道恶性肿瘤，其预后差，5年生存率低，因此寻找新的治疗策略显得尤为迫切。四硫代钼酸铵（ammonium tetrathiomolybdate，TM）因其具有减少血管生成、抑制肿瘤生长和远端转移、促进肿瘤坏死等作用而备受关注。因此探讨TM在食管鳞癌中的抗肿瘤作用及其分子机制对于食管鳞癌患者的治疗具有重要的临床价值。本项目中我们研究内容主要包括3个方面：（1）TM抗食管鳞癌的作用及其分子机制；（2）TM增加顺铂的抗肿瘤效果及其分子机制；（3）TM关键功能基因在食管鳞癌发生发展中的作用。通过上述3个方面的研究，我们发现TM显著抑制不同食管鳞癌细胞的增殖、改变细胞周期分布、诱导细胞凋亡、抑制迁移和侵袭能力，这与CDK4、Cyclin D1、Cyclin A、Bcl-2、MMP-2和MMP-9的表达下调以及cleaved-Caspase3、p-PARP和Bax表达上调密切相关。TM引发食管鳞癌Eca109细胞中270个基因表达上调，242个基因表达下调，并且显著改变食管鳞癌细胞相关的信号途径，包括细胞周期途径、肿瘤相关途径、p53信号途径以及ECM受体相互作用途径等，通过Western blot证实TM能显著下调不同食管鳞癌细胞中c-Abl的表达水平。进一步研究发现TM能增强顺铂对食管鳞癌细胞的敏感性，二者联合显著诱导食管鳞癌细胞凋亡和抑制其侵袭能力。机制上，TM联合顺铂显著抑制食管鳞癌细胞中STAT3的磷酸化水平，而STAT3的激活剂IL-6能逆转TM联合顺铂组中p-STAT3表达水平的抑制，从而活化STAT3信号途径，进一步研究证实STAT3的激活剂IL-6能逆转TM联合顺铂引发的食管鳞癌细胞增殖的抑制效应。体内实验证实TM联合顺铂具有很好的抗食管鳞癌的作用，这可能通过抑制血管生成相关因子VEGF、CD31和ERG-1的表达发挥抗肿瘤作用。最为显著的是，TM联合顺铂能显著下调裸鼠肿瘤中p-STAT3和Ki-67的表达水平。此外，我们初步检测了TM相关基因Ctr1、ATP7A、THBS1、SUMO4、OTUB1和CTCF在食管鳞癌中的表达模式，并分析其与食管鳞癌发生和发展的关系。这些结果有望为寻找食管鳞癌新的分子靶点奠定基础。总之，该项目的实施对于未来临床上食管鳞癌患者的诊断、预后判定和治疗具有十分重要的临床价值。