β-arrestin2通过ER-stress/NF-κB信号通路在结肠炎相关结肠癌中作用机制研究

The incidence of Ulcerative colitis (UC) is increasing year by year. It`s intractable, may turn out to canceration of ulcer. Our studies have revealed that the intestinal mucosa epithelial cell apoptosis is an important mechanism for UC mucosal injury (published in J Clin Invest, Mucosal Immunology). Our previous work suggests β-arrestin2 plays an important role in UC acute injury, which induce apoptosis of intestinal epithelial cells by ER-stress/PUMA signaling. However, UC is a chronic recurrent disease, may cancerous tendencies with repeated stimulation of inflammation. The role of β-arrestin2 in the procedure of carcinogenesis process is unclear. In this study, we use samples of colon cancer patient , β-arrestin2 knockout mice colitis-related colon cancer model, intestinal epithelial cells, analyze the role of the role of β-arrestin2 in colitis-associated colon cancer, and it`s relationship with ER-stress/NF-κB signal, reveal the mechanism of β-arrestin2 in colitis-associated colon cancer and provide scientific basis of new therapeutic targets related to colon cancer.

溃疡性结肠炎(UC)的发病率正在逐年升高，治疗棘手、具有癌变可能，我们的研究已经揭示肠黏膜上皮细胞凋亡是UC黏膜损伤的重要机制(研究结果发表在J Clin Invest，Mucosal Immunology)。我们的前期工作提示β-arrestin2在UC急性损伤中扮演了十分重要的角色，其通过ER-stress信号通路诱导肠黏膜上皮细胞凋亡。但UC是一种慢性反复迁延性疾病，炎症反复刺激肠黏膜，具有癌变倾向。β-arrestin2在其癌变过程中所起的作用尚不明确。本研究拟利用结肠癌患者结肠样本、β-arrestin2基因敲除小鼠的结肠炎相关结肠癌模型、肠上皮细胞系，分析β-arrestin2在结肠炎相关结肠癌中的作用，以及对ER-stress/NF-κB信号的影响，揭示β-arrestin2在结肠炎相关结肠癌中的作用机制，为发现炎症相关结肠癌新的治疗靶点提供科学依据。

结直肠癌是世界第三大常见恶性肿瘤，是我国常见的消化道肿瘤，发病率和死亡率处于逐年上升的趋势，结直肠癌的发生与环境、易感基因、饮食习惯等密切相关，可由肠道慢性炎症刺激发展而致，由于炎症细胞因子、趋化因子等炎症介质的持续存在和其引发的级联反应能够诱导细胞损伤与增殖，趋化炎症细胞聚集，增加活性氧产物的产 生，导致 DNA 氧化损伤、细胞凋亡。肿瘤细胞可通过炎症和肿瘤之间的关联，来扩大其克隆性增殖、侵袭和转移。溃疡性结肠炎是CRC发生,除吸烟、饮 食、家族遗传等因素外的一个重要致病因素，炎症与肿瘤的关系密切相关，约有20%的人肿瘤来源于慢性炎症。但并非所有的炎症都会导致肿瘤发生，慢性炎症对于不同器官或不同个体的作用 差异所产生的机制仍需我们进一步研究。 .我们用 5%DSS诱导小鼠的结肠炎模型进行研究，结果显示β-arrestin2通过 ER/stress 及Puma信号通路介导的线粒体依赖的上皮细胞凋亡结肠炎的结肠黏膜损伤密切相关。我们用 β-arrestin2-/-与野生型小鼠结肠炎模型证实β-arrestin2 促进了结肠炎的炎症反应和肠黏膜细胞的凋亡损伤;并且通过ER-stress/PUMA 信号通路诱导的线粒体依赖性凋亡信号参与了结肠黏膜上皮细胞的凋亡过程。同时，我们在结肠炎患者的结肠黏膜样本中证实了β-arrestin2 上调上皮细胞的凋亡导致肠黏膜损伤的结果。我们用 3%DSS 诱导 β-arrestin2-/-与同窝生β-arrestin2+/+小鼠结肠炎后给AO腹腔注射，观察 4~48 个月成瘤期，结果显示，β-arrestin2-/-小鼠的结肠肿瘤生长数量及肿瘤大小明显较 β-arrestin2+/+小鼠减轻。利用病毒利用病毒转染构建β-对照组和β-arrestin2 敲除 HCT116细胞，在4周龄裸鼠进行右侧腋下皮下注射，4e06/只，4周后处死小鼠，对比两组小鼠，观察肿瘤形成。结果显示在β-arrestin2 敲除细胞所致成瘤中，肿瘤体积及重量均较对照组重量明显降低。总而言之本课题研究表明，炎症刺激及致癌因子诱导结肠β-arrestin2的高表达，这种高表达的β-arrestin2 可能通过 激活 ER-stress 及 NF-κB 诱导炎症相关损伤及癌变，同时通过p53 等信号通路来 调控细胞的增殖与凋亡，造成结肠黏膜细胞的癌变及进展。