结直肠癌是世界上第三大癌症,其致死率在各种肿瘤中排第四位。结直肠癌病人的预后与诊断的时期相关,早诊断早治疗是提高结直肠癌病人5年生存率的重要因素。自噬(autophagy)是多种自噬基因调控的代谢过程,以降解细胞内大分子物质、受损细胞器、错误折叠蛋白和长寿命蛋白,实现大分子成分的循环再利用。DNA甲基化是表观遗传方式之一,参与结直肠癌的发生和发展过程。然而,目前对于自噬基因启动子区甲基化对结直肠癌中自噬及细胞增殖影响的研究并不多见。本研究旨在分析自噬基因甲基化水平在结直肠癌组织/细胞与正常对照的差异,及外界环境(饥饿或药物)对自噬相关基因启动子区甲基化和自噬影响的相关性,进而明确外界环境是否通过甲基化修饰自噬基因来调控结直肠癌细胞的增殖。本研究获得主要结论如下:1、我们首先在MethHC数据库分析自噬相关基因甲基化水平,发现在结直肠癌组织和癌旁组织间,自噬相关基因的DNA甲基化具有差异性,癌组织中ATG7、ATG5、LC3启动子区甲基化低于癌旁组织。然后在TCGA数据库中分析自噬相关基因mRNA的表达水平,发现癌组织中ATG7和LC3基因的mRNA表达高于正常结直肠组织。2、我们在结直肠临床样本中发现癌组织中ATG7、LC3高表达,对应的DNA甲基化水平低。在结直肠癌细胞系中,ATG7低表达,对应的DNA甲基化水平高;LC3高表达,对应低的DNA甲基化水平。因此初步判定,在结直肠癌组织样本以及结直肠癌细胞系中,自噬基因蛋白表达水平与启动子区DNA甲基化水平呈负相关性;但BECN1的表达可能不受DNA甲基化调控。3、我们发现血清饥饿能改变自噬基因甲基化和自噬基因的表达。在FHC(正常肠上皮细胞)及Caco2(结直肠癌细胞)中,ATG5甲基化水平升高,蛋白表达降低。Caco2细胞在血清饥饿处理后,LC3甲基化水平降低而蛋白表达增高,同时细胞自噬和存活能力增强。氯喹下调FHC及Caco2细胞中DNA甲基化转移酶DNMT1的表达,LC3基因的甲基化水平降低而蛋白表达水平增强。氯喹可能通过降低DNMT1的表达调控LC3的甲基化水平,进而影响蛋白表达。4、我们检测到去甲基化药物5-氮杂-2-脱氧胞苷可以降低FHC及Caco2细胞中ATG7、LC3启动子区甲基化水平,使ATG7、LC3蛋白表达增加。5、我们采用血清饥饿联合去甲基化药物处理FHC和Caco2细胞,甲基化特异性的PCR(Methylation-specific PCR,MSP)检验ATG5甲基化水平。结果显示血清饥饿联合去甲基化药物处理能降低ATG5甲基化水平,使ATG5蛋白表达增加。综上所述,肿瘤细胞所处的外界环境的改变,可能或者部分通过影响DNMT1基因的表达,影响自噬相关基因启动子区域的甲基化水平,进而负调控对应自噬基因的表达和自噬水平,最终影响肿瘤细胞的生长增殖。因此自噬基因的甲基化修饰可能是调控结直肠癌的重要机制,自噬基因(特别是LC3基因)启动子区甲基化水平可作为结直肠癌检测的潜在生物标记。