EGCG与COX-2抑制剂对非可控性炎症恶性转化的比较研究及信号网络分析

COX-2不仅与炎症过程有关，也是非可控性炎症恶性转化生物学通路中的重要分子。中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）是COX-2的刺激因素和上游分子，NE与α1-抗胰蛋白酶（AT）平衡失调可导致炎症恶性变，但COX-2抑制剂对NE和AT均无作用。研究发现没食子儿茶素表没食子酸酯（EGCG）对炎症和恶性肿瘤有抑制作用，并影响COX-2和NE的表达，我们利用蛋白质组学技术已发现多酚类化合物可上调AT,而EGCG还影响半胱氨酸蛋白酶抑制物（Cystatin）及烯醇酶（enolase）等的水平。本项目拟比较研究EGCG和COX-2抑制剂对α1AT/NE/COX-2，NE/cystatin及COX-2/enolase途径的影响及相互间的可能关系；观察上述炎症及肿瘤相关通路介入药物对炎症恶性变模型的作用机制；采用计算机网络分析、分子对接、SPR和RNAi等确定EGCG影响的特定网络及节点,为新药的发现奠定基础。

肺部慢性非可控性炎症持续存在与肺癌的发生发展有紧密的关联。我们发现一些化合物能上调α1-抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin, α1-AT），它是中性粒细胞弹性蛋白酶 (neutrophil elastase, NE）的内源性抑制因子，NE对癌细胞的增殖、迁移和侵袭有显著的促进作用，NE也是COX-2的刺激因素和上游分子，NE与α1-AT平衡失调可导致炎症恶性变或促进肿瘤的发生发展和转移。本课题我们比较研究了EGCG和COX-2抑制剂对非可控性炎症恶性变的作用并进行网络分析，以确定EGCG影响的特定网络及关键节点（靶点），为新药发现奠定基础。我们发现EGCG对肺部移植Lewis肺癌生长和转移以及炎症过程有抑制作用。采用Transwell研究证实 EGCG和celecoxib均可显著逆转NE诱导的A549细胞迁移，分子对接以及SPR技术证实EGCG可与NE直接结合，并抑制其生物学活性，EGCG也可通过上调α1-AT水平，抑制NE诱导的肿瘤生长和转移作用。但celecoxib并不直接与NE结合，也不抑制其活性，表明可能通过其他作用机制而产生作用。本研究采用蛋白质组学以及网络药理学研究发现，有12种差异蛋白可能与EGCG抑制肿瘤增殖及肿瘤相关炎症的发生相关，14-3-3 e蛋白的度最高（为147），是该网络中的关键节点。分子对接、SPR和Co-IP研究发现EGCG与14-3-3 e可以直接结合。进一步我们发现EGCG下调14-3-3 e的表达，导致Beclin-1的释放，从而诱导A549细胞发生自噬性或肿瘤细胞的凋亡。信号通路富集分析显示PI3K/AKT 及mTOR通路是与该网络关联度最高的信号转导通路。随后，我们发现给与EGCG之后，NE的底物IRS-1和内源性抑制剂α1-AT的表达均明显上调，而PI3K/Akt的磷酸化受到抑制，表明α1-AT/NE/IRS-1 /PI3K/Akt信号通路可能在网络中发挥重要的调节作用。 我们的研究初步确认EGCG抑制NE诱导的肺癌细胞增殖和转移的主要靶点为NE和14-3-3e；主要的调节网络与PI3K/AKT/ mTOR以及14-3-3 e/Beclin-1通路相关。而COX-2抑制剂可能通过与EGCG不同的作用方式抑制NE诱导的肿瘤细胞的迁移。未来我们希望发展NE的抑制剂，为炎症相关肺癌的防治药物研究做进一步的工作。