多巴胺介导适度运动抑制肝癌预转移龛中MDSC募集的实验研究

To explore the effective measures suppressing metastasis and recurrence is the key to improve prognosis of liver cancer. Physical activity closely relates to dopaminergic system, and dopamine (DA) has property of anti-tumors. It remains elusive that whether physical activity suppressed tumors by stimulating the release of DA. Our previous studies showed that moderate swimming could raise DA levels in brain, serum and tumor tissues, which in turn activated D2 receptor of liver cancer cells and suppressed the TGF-β1 mediated epithelial to mesenchymal transition (EMT), which accounts for the mechanism underlying physical activity suppressing lung metastasis. Both DA and TGF-β1 has immunomodulatary functions on myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) that are primary components of pre-metastatic niches. Based on the previous study, the project would adopt two kinds of exercise model to intervene the mice bearing liver cancer, to observe the effect of exercise on tumor growth and metastasis. To detect DA levels in brain, serum, tumor and lung tissue, and detect TGF-β1 levels, ratio and functions of MDSCs in serum, tumor and lung tissue. Moderate exercise / DA / DR2 / TGF-β1 / MDSCs / pre-metastatic niches would be taken as research clues to elucidate the mechanism that physical activity suppress lung metastasis of live cancer by activating dopaminergic system. The project would contribute to explore the novel and effective therapeutic strategy against lung metastasis of liver cancer.

探寻抑制肝癌转移复发的有效措施是改善预后的研究重点。运动与多巴胺（DA）能神经系统关系密切，而DA具有抗肿瘤的作用，运动是否通过促进DA分泌而抑制肿瘤呢？我们前期实验发现适度游泳可升高荷瘤鼠体内DA水平，激活肝癌细胞表面DR2受体，抑制TGF-β1介导的肝癌细胞上皮间质化，而抑制肺转移。DA和TGF-β1均具有免疫调节的作用，可影响骨髓来源的抑制性细胞（MDSCs）的募集和功能，而且MDSCs是预转移龛中主要细胞成分。基于前期研究，本课题拟采用游泳和自主转轮两种运动模式干预荷肝癌小鼠，观察运动干预对小鼠原位瘤生长和肺转移的影响，定期检测脑组织、血清、原位瘤和肺组织DA水平，原位瘤、血清和肺组织中TGF-β1水平，MDSC比率和活性。以适度运动/ DA/ DR2 / TGF-β1 / MDSCs /预转移龛为线索，揭示运动兴奋多巴胺能神经系统而抑制肝癌肺转移的机制。

肝癌发病率高，预后相对较差，术后肿瘤转移复发是主要原因，肺脏是肝癌肝外转移的优先器官，探寻肝癌肺转移的机制及干预靶点具有重要研究价值。研究发现多巴胺具有抗肿瘤的作用，运动与多巴胺（DA）能神经系统关系密切，运动是否通过促进DA分泌而抑制肿瘤，其内在机制尚不明确。基于前期研究，本课题以适度运动/ DA/ DR2 / TGF-β1 / MDSCs /预转移龛为线索，试图揭示运动兴奋多巴胺能神经系统而抑制肝癌肺转移的机制。通过采用自主转轮运动模式干预荷肝癌小鼠，观察运动干预对小鼠原位瘤生长和肺转移的影响，检测脑组织、血清、原位瘤和肺组织DA水平，原位瘤、血清和肺组织中TGF-β1水平，MDSC比率。经过一系列动物、细胞和分子实验，本研究发现自主转轮运动干预和腹腔注射多巴胺均可明显抑制荷瘤小鼠皮下瘤生长、肺转移；研究发现：自主运动小鼠脑组织、血清、原位瘤中多巴胺水平高于对照组；原位瘤、血清和肺组织中TG F-β1水平低于对照组；原位瘤、外周血和肺组织中MDSC比率低于对照组。细胞实验发现多巴胺通过激动D2受体抑制肝癌细胞增殖、克隆形成、迁移和侵袭以及成球能力；激动D2受体可抑制小鼠皮下瘤微血管形成；并可降低肝癌细胞干性标志物CD24、CD133的表达水平，激动D2受体可抑制CD24表达及下游AKT磷酸化水平。临床标本检测结果显示：血浆CD24水平与肝癌患者TNM分期、病理分级、肿瘤最大直径、有无微血管侵犯、有无卫星灶、预后密切相关。另外，研究还发现多巴胺联合仑伐替尼可显著抑制荷瘤小鼠皮下瘤的生长，具体分子机制研究当中。总体研究结果显示：自主转轮运动可激活小鼠多巴胺能神经系统，升高机体多巴胺水平，抑制TGF-β1合成分泌，降低肿瘤组织、外周血、肺组织中MDSC比率，增强抗肿瘤免疫，另一方面，多巴胺还可抑制肝癌细胞干性标志物表达，抑制肝癌的增殖。本研究揭示了运动促进多巴胺分泌抑制癌症的新机制，增强了运动干预或多巴胺干预肝癌的生长与转移的理论基础。