细胞外组蛋白促进肝癌细胞侵袭转移的分子机制

Hypoxia-mediated inflammation plays a crucial role in migration and invasion of hepatocellular carcinoma (HCC). Extracellular histone is a novel cancer-related inflammatory mediator although its role in HCC still remains largely unknown. Our previous work demonstrated that extracellular histone induces the production and release of a number of chemokines, which contributes to migration and invasion of HCC cells. These findings suggest that extracellular histone is implicated in the pathology of HCC. In this study, we will observe expression and release of histone in HCC patients as well as hypoxia-induced histone release in HCC cells by Western Blot, ELISA and immunofluorescence. Next, we will define the molecular mechanism of hypoxia-induced extracellular histone release and their effects on proliferation, migration and invasion of HCC cells by RNAi and pharmaceutical inhibitors. Finally, we will investigate the effects of extracellular histone on tumor growth and metastasis in vivo by two different animal models of HCC (subcutaneous tumor transplantation and lung metastasis of HCC via tail vein injection). Collectively, this study will clarify the molecular mechanism of hypoxia-induced extracellular histone release in promoting HCC migration and invasion, and provide evidence for therapeutic intervention targeted histone in the prevention and interruption of HCC metastasis.

缺氧诱导的炎症在促进肝癌侵袭及转移中占有关键地位，是肿瘤研究热点之一。细胞外组蛋白是一种新型炎症介质，在维持肝脏炎症反应中发挥重要作用，但是细胞外组蛋白在肝癌中的病理作用尚未阐明。申请者前期工作发现：细胞外组蛋白可以诱导大量趋化因子的产生及释放，促进肝癌细胞的侵袭及转移。基于此，本项目将首先采用肝癌患者及多种肝癌细胞株为研究对象，应用Western Blot、免疫荧光及ELISA等技术观察缺氧诱导细胞外组蛋白的释放及其在肝癌患者血清和组织中的表达情况；然后采用基因沉默、化学药物阻断等干预手段，体外观察细胞外组蛋白对肝癌细胞增殖、侵袭以及转移的影响以及相关分子机制；最后通过建立两种小鼠肝癌模型，在体内验证细胞外组蛋白在肝癌侵袭、转移中的作用。开展本项目将有望阐明缺氧诱导细胞外组蛋白释放并促进肝癌侵袭及转移的分子机制，进一步丰富肝癌的病理学说，为肝癌的诊治提供新的途径。

肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）是最常见的肝脏恶性肿瘤，约占原发性肝癌的85%，发病率和死亡率都很高。早期HCC患者缺乏特异的临床症状、体征及生物学标志物，具有早期转移倾向，进展迅速，极高的转移和复发率是导致患者死亡的主要原因。深入研究HCC侵袭及转移的分子机制，探索有效的治疗靶点及预后判断因子，是当前肝癌研究中的重点及难点。细胞外组蛋白是DAMP家族中的新成员，在炎症、自身免疫性疾病以及肿瘤等疾病的发生发展中发挥至关重要的作用，但是目前关于细胞外组蛋白在肝癌中的作用以及分子机制尚未明确。本项目组首先将观察肝癌患者血清中细胞外组蛋白的表达情况，发现与对照组相比，肝癌患者血清中组蛋白水平明显增高；然后我们观察了不同浓度的组蛋白对肝癌细胞增殖、侵袭以及转移等生物学行为的影响，证实组蛋白H3可以促进肝癌细胞Hepa1-6以及Huh7的侵袭及转移，并呈剂量依赖性；进一步应用质粒转染、RNA干扰技术以及化学药物阻断相关信号通路深入研究组蛋白调控肝癌细胞增殖、侵袭以及转移的分子机制，阐明细胞外组蛋白可以通过与TLR4受体结合，激活ERK/NF-kB信号通路，促进大量趋化因子表达升高，从而促进肝癌细胞的侵袭及转移；最后建立小鼠尾静脉注射肺转移动物模型，探讨在体内条件下，细胞外组蛋白对肝癌细胞增殖、侵袭以及转移等生物学行为的影响，我们发现使用TLR4-KO小鼠、组蛋白特异性抗体以及肝素可以抑制小鼠的肝癌肺转移。 本研究的开展阐明了细胞外组蛋白调控肝癌侵袭转移的新机制，明确肝癌中慢性炎症与肿瘤发展信号网络中的关键节点，为肝癌的治疗提供新的靶点和依据。