基质金属蛋白酶-11与脂肪细胞在乳腺癌中的分子生物学功能研究

微环境的变化参与肿瘤发展，ECM顺应性改变促进肿瘤细胞的生存和发展。当癌细胞离开原位肿瘤时，通常碰到第一间质细胞就是毗邻的脂肪细胞。脂肪细胞具有结缔组织特性，能迅速、显著地改变其表型。MMPs是一种蛋白水解酶家族，参与基质降解、组织重塑、炎症反应及肿瘤转移等。MMP-11是MMPs家族中一个独特的成员，申请者最近研究发现MMP-11对脂肪形成具有负调节功能，同时MMP-11在靠近癌细胞周围的脂肪细胞中呈高表达，而在远处的脂肪细胞不表达，这提示侵袭性癌细胞能诱导毗邻的脂肪细胞分泌MMP-11。而MMP-11对脂肪细胞具有去分化作用，导致脂肪细胞衰竭，成纤维样细胞聚集，这又利于肿瘤细胞的进一步生存和发展而形成恶性循环。本项目以乳腺癌为研究对象，集中研究MMP-11在肿瘤细胞与脂肪细胞间相互影响中的作用，探索其作用底物及信号通路。为肿瘤的基础研究及临床治疗提供新的理论依据及思路。

目的：目前已证实基质金属蛋白酶-11（Matrix metalloproteinase-11, MMP-11）能促进乳腺癌的发生、发展；MMP-11与乳腺癌患者预后呈负相关，它是乳腺癌患者预后差的旁分泌因子之一。然而，目前还不清楚MMP-11是如何促进乳腺癌的发生、发展； MMP-11在乳腺发育中发挥着怎样的生理学功能。.方法：利用MMP-11敲除型（MMP-11-/-）小鼠模型，比较同窝雌性野生型及MMP-11-/-小鼠乳腺发育的差异性；RT-PCR及原位杂交检测MMP-11表达定位情况；免疫荧光检测乳腺导管中E-cadherin、αSMA、Keratin 14、Keratin 8/18、CD31及Vimentin的表达；通过活体小鼠乳腺上皮细胞移植以及整体乳腺移植实验，明确MMP-11对乳腺发育的调控作用；在体外，将乳腺上皮类器官与脂肪细胞共培养，以及加入外源性重组MMP-11活性蛋白，了解MMP-11与脂肪细胞相互作用对乳腺发育的调控机制。检测MMP-11在乳腺癌细胞、乳腺癌组织、原位癌、癌旁脂肪组织等表达情况，并通过乳腺癌细胞与脂肪细胞共培养，观察脂肪细胞的表型变化，以及乳腺癌细胞恶性行为的改变，进一步证实乳腺癌细胞-MMP-11-脂肪细胞三者之间的相互关系。.结果：与野生型比较，MMP-11-/-小鼠乳腺中的导管数量、腺泡结构及乳汁产量明显减少；野生型乳腺上皮细胞在MMP-11-/-乳腺脂肪垫中发育不良，反之，MMP-11-/-乳腺上皮细胞能在野生型乳腺脂肪垫中正常发育，而MMP-11-/-与野生型小鼠相互整体乳腺移植实验发现无明显改变，证实MMP-11是一种通过旁分泌途径，促进乳腺导管上皮细胞生长，入侵毗邻结蹄组织的重要因子；另外，体外乳腺上皮类器官培养发现，MMP-11并不是直接促进乳腺上皮细胞生长，而是通过与脂肪细胞相互作用后，由脂肪细胞分泌可溶性因子，由这些可溶性因子来诱导乳腺上皮细胞生长；我们还发现MMP-11-/-乳腺导管周围的胶原成分明显减少，提示MMP-11对体内胶原动态平衡起着调控作用。研究发现乳腺癌细胞促进其周围的脂肪细胞分泌MMP-11，而MMP-11促进脂肪细胞去分化为成纤维样细胞，这为乳腺癌细胞提供结构和生化支持，从而进一步促进乳腺癌的发展。