肿瘤酸性微环境活化的肝星状细胞促进肝癌转移的分子机制

Activated hepatic stellate cells（HSCs）and acidic tumor microenvironment are both ubiquitous in hepatocelluar carcinoma (HCC) tissues, and affect the development, progression,as well as metastasis of the cancer. But the relations of these two characteristics in HCC microenvironment have not been explored. Our previous study found that acidic culture conditions could promote the activation of hepatic stellate cells.The acid-activated hepatic stellate cells showed significant myofibroblast features and could increase the migration of HCC cells in vitro. The activation of hepatic stellate cells can be regulated by multiple pathways. Among these pathways, c-Jun and c-Fos, two members of transcription factor AP-1 (Activator protein-1) family, are reported to increase the expression of three potent pro-fibrogenic factors TIMP-1, IL-6,and TGFβ1. The expression of c-Jun and c-Fos are also reported to be upregulated under acidic pHe (extracellular pH) through Ca2+ channel/JNK and Ca2+/CAM/PKC/MAPK pathway. Therefore, we intend to study signaling pathways which may responsible for the intensified HSC activation by responding to acidic tumor microenvironment, to explore the molecular mechanisms of activated hepatic stellate cells to promote metastasis of HCC, and to provide a new strategy based on the tumor microenvironment for HCC prevention and treatment.

肝癌组织中普遍存在着活化的肝星状细胞和酸性微环境,这两者均能影响肿瘤的发生、发展和转移，但两者在肝癌微环境中的互作关系及互作后参与肿瘤转移过程的机理未见报道。我们预实验的结果显示，通过体外模拟肿瘤酸性微环境，发现酸性培养条件能够促进肝星状细胞活化，使其呈现显著的肌成纤维细胞特征；并且酸性条件下活化的肝星状细胞能促进肝癌细胞的迁移。有多条信号通路参与调控肝星状细胞活化，其中转录因子AP-1家族成员c-Jun和c-Fos可以通过调控促活化因子TIMP-1、IL-6和TGFβ1的表达而活化肝星状细胞；细胞外低pH可以激活c-Jun和c-Fos。我们拟研究上述信号通路在肝星状细胞响应肿瘤酸性微环境及其加剧过程中起作用；并探讨肿瘤酸性微环境下活化的肝星状细胞促肝癌转移的分子机制，为肝癌治疗提供基于肿瘤微环境的新策略。

实体瘤通常具有酸化的特征，浸润于肿瘤组织中的肿瘤相关间质细胞，同肿瘤细胞一样暴露于肿瘤酸性微环境中，但该酸性生存条件对肿瘤相关间质细胞有何影响未见报道。.本项目对普遍存在于肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）组织中的肝星状细胞（Hepatic stellate cell，HSC）在肿瘤酸性微环境的行为和机理进行了研究，体外模拟肿瘤酸性微环境，发现酸性培养条件下肝星状细胞呈现明显的活化特征。同时，肝星状细胞的生长被酸性培养条件所抑制，呈现凋亡和细胞G0/G1期阻滞。对酸性培养条件下的肝星状细胞全基因组表达谱进行分析，肝星状细胞活化的经典通路呈激活状态；信号通路分析显示Erk1/2磷酸化处于相互作用网络的核心位置，并进一步实验验证了Erk1/2磷酸化的作用。裸鼠肝原位共同接种肝癌细胞和肝星状细胞，当施加质子泵抑制剂（Proton pump inhibitor，PPI）埃索美拉唑（Esomeprazole，ESOM）时，肿瘤酸化得到缓解，肝星状细胞活化水平及Erk1/2磷酸化水平降低。.体外收集酸性条件下活化的HSC条件培养基，该条件培养基可促进HCC细胞迁移；裸鼠肝原位共同接种人HCC细胞和HSC细胞，HSC显著促进远端肺转移，但这一促进作用可被PPI（ESOM）显著削弱。利用细胞因子芯片和ELISA检测分析HSC条件培养基，发现骨桥蛋白（Secreted phosphoprotein 1，Osteopontin，OPN）可能是促进HCC迁移的重要因子；OPN中和抗体能够抑制条件培养基促迁移的作用，进一步证实OPN介导了酸活化的HSC促进HCC迁移的作用；同时，裸鼠血清中OPN浓度与HCC远端转移灶的数目也呈现正相关性。对49例肝癌患者的癌和癌旁组织进行分析，发现HSC活化标志物α-SMA和OPN的表达呈现显著的正相关，对术后复发资料进行分析，发现α-SMA和OPN两者均高表达的肝癌患者更易复发。研究结果显示，肝星状细胞在肿瘤酸性微环境中生存并活化后发挥着促进HCC转移的作用。.综上所述，本项目研究结果提示，除了活化细胞外基质酶和促进细胞外基质降解外，肝癌酸性微环境对肝星状细胞的活化是其改造微环境、促进肝癌转移的新途径，有望成为新的肝癌治疗靶点。