Klotho基因通过Wnt1/β-catenin信号通路调控肝癌细胞生长的分子机制探讨

近年来对klotho基因的功能研究提示其可能与肝癌的发生发展密切相关，但目前尚未见研究报道。本课题组前期工作发现klotho基因的低表达与肝癌的进展相关，提示klotho基因参与肝癌的发生发展。由于klotho蛋白可结合Wnt配基抑制Wnt信号系统激活，而Wnt 信号通路尤其是Wnt1/β-catenin经典通路的异常活化参与肝癌的发生，提示klotho可能通过Wnt1/β-catenin信号通路调控肝癌的发生发展过程。为此，本课题组以正常肝细胞系L02及两种代表性肝癌细胞系SMMC-7721、HepG2为研究对象，结合使用RNA干扰、过表达载体技术上调或下调klotho表达，Wnt1/β-catenin通路激活剂Wnt1、抑制剂Wnt1抗体激活或抑制信号通路，建立细胞模型，探讨klotho基因通过Wnt1/β-catenin信号通路调控肝癌细胞生长的分子机制。

研究发现抗衰老基因klotho与肿瘤的发生相关。有文献显示Wnt信号能被klotho蛋白拮抗，而Wnt信号通路的活化在人肝细胞肝癌（简称肝癌）的发生发展过程中起至关重要的作用。为此，我们探讨了klotho基因在肝癌发生中的作用及其与Wnt信号通路间的作用机制。免疫组织化学检测结果显示：肝癌患者癌组织中klotho基因的蛋白表达低于癌旁组织，且与肝癌的临床分期、病理分级呈负相关，与生存期成正相关，COX风险比例模型分析结果提示肝癌组织中klotho基因的蛋白表达可作为独立的生存期预测因子；体外细胞模型中的研究结果显示：正常人肝细胞系L02中klotho的表达高于人肝癌细胞系HepG2；在HepG2细胞中，过表达klotho导致细胞增殖减慢、凋亡增强，而抑制klotho的表达则导致细胞增殖增快、凋亡受到抑制；此外，klotho的过表达降低了Wnt信号通路中的关键分子β-catenin以及下游靶分子c-myc和 cyclin D的表达，并且抑制了β-catenin从细胞浆到细胞核的移位；与此相反，通过siRNA沉默klotho的表达导致β-catenin、c-myc和cyclin D的表达增加，表明klotho对于Wnt/β-catenin信号通路的活化具有抑制作用。小鼠荷瘤模型的研究结果同样表明应用可溶性klotho进行肝癌组织的瘤内注射能够明显抑制肝癌组织的生长。另外，我们还首次发现肝癌患者血清中的可溶性klotho的表达明显高于正常人群。这些系列结果提示klotho通过抑制Wnt/β-catenin信号通路在肝癌发生发展中发挥肿瘤抑制基因的作用，肝癌组织与血清中的klotho表达水平可作为生物标志物用于肝癌的预测和随访。