Hedgehog信号通路在肝癌发生过程中对氧化应激的拮抗作用和机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the third leading cause of cancer-related death worldwide, with 750,000 newly diagnosed cases each year. Generation and accumulation of reactive oxygen species (ROS) exert critical roles in liver cell damage, chronic inflammation and carcinogenesis throughout HCC formation. Especially, the cellular toxicity of ROS promotes development of anti-cancer strategies by boosting ROS in cancer cells. However, cancer cells adopt several protective mechanisms against ROS-induced oxidative stress. Recently, hedgehog signaling pathway has been shown to protect neurons under oxidative stress. However, the effect of hedgehog signaling pathway on oxidative stress in cancer cells has not been investigated. Thereafter, the herein proposed study aims to explore the roles of hedgehog signaling pathway in oxidative stress and hepatocellular carcinoma development, which will facilitate the application of anti-cancer strategies in cancer treatment by overcoming the resistance to ROS-induced oxidative stress.

肝细胞癌是全球癌症死亡的第三大病因，每年大约有75万新发肝细胞肝癌病例。肝细胞内活性氧自由基（ROS）的产生和积累在肝细胞损伤、慢性炎症和癌变的整个过程中起到重要的作用。ROS的细胞毒作用促使人们通过诱导ROS来开发抑癌策略；然而，肿瘤细胞在选择性进化过程中形成多种抗氧化应激损伤的防御机制，使得肿瘤细胞在利用ROS促癌作用的同时降低ROS的细胞毒作用。最近，Hedgehog信号通路被发现在成体神经组织损伤导致的氧化应激中发挥保护作用，然而Hedgehog信号通路通路在肿瘤细胞氧化应激损伤中的作用却未见相关研究报道。本项目拟系统探讨Hedgehog信号通路在肝癌发生发展过程中对氧化应激损伤和肝癌形成的影响，为基于ROS细胞毒作用的肿瘤分子靶向治疗寻找安全有效的干预策略。

Hedgehog信号通路是一种进化上保守的通路，通过控制细胞增殖、凋亡和干细胞自我更新来调节哺乳动物器官的大小。Hedgehog信号通路对胚胎发育和出生后组织再生的调节发挥十分重要的作用。Hedgehog蛋白结合并抑制跨膜胆固醇转运蛋白Patched-1（PTCH1），从而激活七次跨膜传感器Smoothened（SMO）并最终激活胶质瘤相关（GLI）转录因子。Hedgehog途径是否影响氧化应激诱导的急性肝功能衰竭尚未有研究，同时，Hedgehog信号通路对癌细胞氧化应激的影响也没有被研究。此外，Hedgehog信号控制的下游机制也是不清楚的。本项目的目标是探索hedgehog信号通路在氧化应激和肝细胞癌发展中的作用。.在这个项目中，我们使用了氧化应激（APAP）诱导的小鼠急性肝损伤模型和DEN诱导的小鼠肝癌模型。令人惊讶的是，Hedgehog信号通路的激活（SmoM2小鼠）可缓解氧化应激诱导的肝损伤，但对肝癌的形成没有影响。为了进一步阐明Hedgehog信号在氧化应激诱导的肝损伤中的作用，我们对C57BL/6小鼠进行APAP诱导的氧化损伤实验，并在肝损伤和肝再生过程中的不同时间点测定Hedgehog通路激活状态。Hedgehog信号传导在APAP诱导的肝损伤的早期阶段被激活，并在损伤高峰期和随后的消退阶段之前恢复到基线水平。APAP诱导后肝脏中Hh信号的急性激活与微血管充血的出现同步，这意味着Hedgehog信号通路与肝脏损伤状态下微血管稳态平衡之间存在紧密联系。.我们测量了SmoM2小鼠和野生型小鼠肝脏中各种细胞因子mRNA的表达。在APAP诱导后4小时，野生型肝脏中编码Vegfa的mRNA的快速和显著诱导是最明显的，Vegfa的水平在SmoM2小鼠肝脏中进一步上调，远远超过其他的细胞因子的mRNA水平。我们进一步阐明改善的肝脏表型很大程度上依赖于Vegfa。Vegfa信号通路的小分子抑制剂导致肝窦毛细血管化和炎症增加。从临床角度看，Hedgehog信号通路可能是针对氧化应激引起的肝损伤的潜在治疗靶点。.总体而言，我们的研究结果为Hedgehog信号在急性肝损伤中调控肝细胞和内皮细胞的相互作用提供了新的见解，并可能为保护肝细胞免受以氧化应激为特征的损伤提供潜在的新策略。