莱菔硫烷对肺癌干细胞的抑制效应及其机制研究

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1、南方医科大学2009级博士学位论文莱菔硫烷对肺癌干细胞的抑制效应及其机制研究Sulforaphaneinhibitscancerstemcellsinlungcancerthroughsuppressing[j-cateninsignalingandupregulatingmiR-214expression课题来源：973项目(2010CB529400)专业名称学位申请人指导教师答辩委员会主席答辩委员会成员肿瘤学谢有科肖广惠教授曾木圣教授姚开泰教授陈系古教授钟雪云教授赵彤教授论文评阅人陈龙华教授谢丹教授贺志敏教授2012年4月20日广州博士学位论文莱菔硫烷对肺癌干细胞的抑制效应及其机制研究博

2、士研究生：谢有科指导老师：肖广惠摘要研究背景莱菔硫烷(Sulforaphane，SF)是从绿花椰菜或绿花椰菜幼芽中提取的一种经葡糖异硫氰酸盐转化的天然化合物，传统上作为预防肿瘤的化学药物。动物实验表明，莱菔硫烷可阻断化学物诱发肿瘤的起始阶段，日常膳食中的莱菔硫烷足以显著降低细胞PhIP2DNA加合物的形成。莱菔硫烷可防止二甲基苯葸(7，12一dimethylbenz(a)anthracene，DMBA)诱导的小鼠乳腺癌癌前损害和大鼠乳腺肿瘤的发生，使DMBA诱导的SD雌性大鼠肿瘤的发生率降低、肿瘤的数量减少、瘤重减轻、肿瘤生长缓慢。莱菔硫烷通过抑制人、鼠的细胞色素P450和苯并(a)芘与DN

3、A结合，从而改变致癌物代谢。以往的文献证实莱菔硫烷能将前致癌物质转化为致癌物的I相代谢酶，诱导促进致癌物排出的II相代谢酶。莱菔硫烷是最有潜力的II相酶诱导物，它诱导的II相酶基因，女NGST和NQ01也依赖于Nrf2。给Nrf2缺失鼠和野生型鼠莱菔硫烷后，用DNA矩阵方法检测鼠小肠中Nrf2依赖基因的表达，结果发现了大量Nrf2调节的解毒酶、抗氧化蛋白和降低毒物毒性的细胞保护蛋白。体内和体外的研究发现，莱菔硫烷刺激Raf-1激酶的活性，表明莱菔硫烷对ARE依赖的II相解毒酶的诱导作用受MAPK(mitogen．activatedproteinkinase)路径的调节，也包括莱菔硫烷对Rai

4、l激酶的直接刺激和活化作用。莱菔硫烷不能干预AP．1(activatorprotein1)的转录活性，但是，可以通过增加细胞间信号调节激酶的磷酸化和激酶活性提高AP．1依赖的II相酶表达。除了解毒、减毒功能外，莱菔硫烷通过不同的信号通路调控多种细胞活动，摘要包括抑制肿瘤细胞生长，诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞，抑制血管生成和转移。环氧化酶2(cyclooxygenase．2，COX．2)是花生四烯酸代谢过程中重要的限速酶。肿瘤组织COX．2表达增加，在结肠、直肠腺瘤及腺癌、胃癌、胰腺癌等多种癌症中，COX．2蛋白及mRNA水平较正常组织升高。COX．2表达上调与肿瘤的发生密切相关。研究表明，莱菔

5、硫烷可下调鼠巨噬细胞COX．2的表达，其抑制作用发生在转录水平。COX．2启动子区域的顺式作用元件上存在NFKB和C／EBPfCCAAT／enhancer．bindingprotein)p结合位点，莱菔硫烷主要是通过抑制NFl(B的活性而抑制脂多糖诱导的基因表达。另外，莱菔硫烷可引起HT．29细胞凋亡与P53蛋白表达无关，而与bcl．2基因家族中引起细胞死亡的bax过度表达有关。bax是一种胞质蛋白，一部分可转移到线粒体，并引起线粒体释放细胞色素C，最终活化Caspase级联反应引起凋亡。研究发现，bax过度表达能降解cdk(cyclin．dependentkinase)的抑制物P27，进而

6、诱导cdk和caspase的活化。这说明莱菔硫烷可抑制肿瘤发生过程中的多个步骤。肿瘤干细胞假说认为，肿瘤组织由一小部分肿瘤形成和自我更新的肿瘤干细胞和大部分不能形成肿瘤的肿瘤细胞组成。大多数肿瘤组织中均能鉴别出肿瘤干细胞，包括肺癌、乳腺癌、膀胱癌等。这一假说提示传统上的化疗药物只杀死已分化或分化中的肿瘤细胞，而这些细胞占肿瘤组织的大部分，不能产生新的肿瘤细胞。由于肿瘤干细胞没有受影响，故肿瘤通常出现复发，这提示去除肿瘤干细胞是有效的肿瘤治疗的关键。肿瘤干细胞与肿瘤中大多数量细胞不同，它对化疗药物耐药，并在肿瘤治疗后促进肿瘤转移和复发。包括Wnt／p．catenin在内的多条信号通路被认为参与

7、了正常干细胞和肿瘤干细胞自我更新行为的调控。研究证实Wnt／13．catenin是调控肿瘤干细胞自我更新的关键信号通路之一。miRNA是一种长约21．23个碱基的非编码RNA，在基因表达的转录后水平调控的重要调节子，其主要机制是靶向特异的miRNA序列并抑制其翻译的激活或促进其降解。来自不同实验室的研究表明，miRNA的调控范围非常广泛，包括发育、生存周期、代谢和肿瘤发生。miRNA基因受多种水平调控以应答分