成纤维细胞生长因子9（FGF9）通过调节前列腺间质重塑促进良性前列腺增生的分子机制研究

Benign prostatic hyperplasia (BPH) is a pathologic process that contributes to lower urinary tract symptoms (LUTS) in aging men. Despite intense research efforts in the past five decades to elucidate the underlying etiology of prostatic growth in older men, cause-and-effect relationships have not been established. The usage of 5α-reductase inhibitor successfully provided benefits in the risk of clinical progression, however, approximately 20% patients suffer from 5α-reductase inhibitor resistance and BPH progression. It is of importance to develop a biomarker which can not only predict the progression and drug resistance of BPH patients, but also explain the biological process of BPH progressing. Our preliminary data suggests that BPH patients have relatively higher FGF9 level in prostatic fluid, and which is associated with the benefits of taking 5α-reductase inhibitor. FGF9 promotes the proliferation of prostatic epithelium and stroma, especially fibroblasts in prostatic stroma, in vitro and in vivo. We assume that androgen independent expression of FGF9 in stromal fibroblasts induces the stromal reconstruction──higher fibroblasts/smooth muscle cells ratio and elevated extracellular matrix synthesis, which contribute to the development, progression of BPH. It provides a novel rationale of targeting FGF9 for BPH diagnosis and treatment.

良性前列腺增生（BPH）是引起中老年男性排尿障碍原因中最为常见的一种良性疾病。5α还原酶抑制剂的应用，可以缩小增生的前列腺体积，改善生活质量。然而多项大型的临床研究提示，有接近20%的患者对5α还原酶抑制剂无有效反应，BPH持续进展。本课题组的前期研究发现的BPH患者前列腺液中的FGF9水平升高，并且和5α-还原酶抑制剂药物疗效相关。体外与体内实验发现非雄激素依赖性表达的FGF9能够促进前列腺成纤维表型间质细胞增殖，最终促进了FGF9转基因小鼠前列腺增生的发生、进展。本课题拟在此基础上，利用临床样本分析FGF9作为潜在前列腺进展、5α-还原酶抑制剂药物疗效分子标记物的可能性，同时利用体外原代小鼠前列腺间质细胞模型、FSP1-FGF9转基因小鼠模型，进一步探索FGF9在调节前列腺间质重塑，促进前列腺增生中的作用及分子机制。为BPH患者治疗方案制定，药物研发提供重要的临床前证据和理论依据。

目的：从分子生物学角度及转录组学角度探讨良性前列腺增生(BPH)患者前列腺组织是否存在间质状态改变及其驱动基因，以及FGF9信号通路在这种改变中的意义｡.方法：我们从收集了BPH患者和无LUTS症状的慢性前列腺炎患者的的前列腺液，对其进行ELISA测定FGF9水平。通过激光共聚焦显微镜分析FGF9转基因小鼠的前列腺组织，并对FGF9及其下游通路进行评估。收集BPH和正常前列腺样本，进行转录组测序。使用xCell计算BPH和正常前列腺组织的间质状态和细胞组分。采用加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）探索和BPH间质状态相关的基因模块。对相关模块联合差异基因进行富集分析。最后通过蛋白互作分析，筛选出12个HUB基因，并通过lasso回归建模，构建出BPH的基因诊断模型。.结果：BPH患者前列腺液中的FGF9表达水平显著高于对照组。FGF9转基因小鼠的前列腺间质显著增生。FGF9的表达，通过FRS2依赖的FGF通路，激活下游RAS/MAPK通路。BPH组织标本的间质水平高于正常前列腺样本。通过xCell算法，我们发现BPH样品中的成纤维细胞显著增加。相反，平滑肌细胞组织减少。通过WGCNA分析，得到4个和BPH间质状态相关的基因模块。和差异基因联合分析后进行蛋白互作网络分析，筛选出12个潜在的关键基因。最后我们通过lasso回归构建了4个基因的基因诊断模型（NEB，DMD，IGF1，KRAS），并在验证集数据里得到了验证（AUC=0.889）。.结论：BPH组织中，FGF9通过其下游信号通路的激活，刺激间质成分增生，显著高于正常前列腺组织。进一步的分析发现BPH组织存在较多的成纤维细胞和较少的平滑肌细胞。这可能和前列腺增生的发生发展相关。我们同时也建立了4个基因的BPH诊断模型，这些信息对BPH的分子生物学机制研究及药物研究可能具有一定的参考价值。