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乙酰肝素酶(Heparanase,HPA)是存在于细胞外基质中的一种内源性β-葡萄糖醛酸酯酶。已有研究证明,乙酰肝素酶在肿瘤恶化过程中扮演重要角色,多种肿瘤组织中乙酰肝素酶的表达与肿瘤患者的预后密切相关。然而,肝癌中乙酰肝素酶的表达与肝癌恶化程度的相关性并不十分确定。本论文通过基础与临床相结合,围绕乙酰肝素酶在肝细胞癌发生发展过程中作用机制这一核心问题,具体聚焦三个方面:1)肝癌和/或癌旁组织中乙酰肝素酶表达水平与肝癌预后的相关性;2)乙酰肝素酶对肿瘤微环境的影响及其作用机制;3)靶向乙酰肝素酶的干预策略,开展了四部分的研究工作。 第一部分:应用中山医院构建的245例临床肝癌组织芯片,分析了乙酰肝素酶的表达分布及其与肝癌患者术后复发和转移之间的关系。结果表明,肝癌组织中乙酰肝素酶大部分为低表达(占病人群体的83.7%),仅有小部分肝癌样本呈高表达(16.3%);而在癌旁组织中,大部分样本存在乙酰肝素酶的高表达(57.6%)。在此基础上,结合临床预后进行了分析,发现癌旁组织而非肿瘤组织中的乙酰肝素酶的表达与肝癌术后的预后呈负相关。癌旁高表达乙酰肝素酶是肝癌术后早期复发的生物标志物,并可能成为肝癌总体生存率的独立预后因子。 第二部分:结合第一部分工作所取得的结果,采用癌旁细胞肝细胞/内皮细胞和肿瘤细胞共培养的体系,聚焦肿瘤微环境,系统研究了癌旁高表达乙酰肝素酶对肿瘤微环境的作用,及由此而产生的对肿瘤细胞侵袭能力的影响。其中,选取肝癌细胞SMMC-7721及QGY-7703为受体细胞,考察高表达乙酰肝素酶的癌旁细胞QSG-7701对于肝癌细胞及微环境的作用,结果表明:高表达乙酰肝素的癌旁细胞能够促进肝肿瘤细胞侵袭,且乙酰肝素酶高表达能显著增强肿瘤细胞对炎性因子TNFα刺激的响应,体现为癌旁高表达乙酰肝素酶条件下TNFα刺激肿瘤细胞侵袭能力的显著增强。 第三部分:进一步采用共培养的体系,聚焦肿瘤微环境,癌旁高表达乙酰肝素酶的作用机制展开研究。结果表明:癌旁高表达乙酰肝素酶能通过分泌-内吞的循环方式,激活癌旁细胞MAPK-Erk和NF-κB信号通路及其下游转录因子EGR1,进而促进炎性因子分泌。炎性因子一方面能上调乙酰肝素酶的表达,同时上调的乙酰肝素酶能通过上述机制进一步促进炎性因子释放,如此二者互为因果、相互作用、形成了循环放大的正反馈通路,推进肿瘤微环境的恶性化进程。 第四部分:在前三部分对乙酰肝素酶功能深入认识的基础上,结合本课题组前期发现,利用前述研究中所建立的有关技术,评价了海洋来源的硫酸寡糖分子JG6靶向乙酰肝素酶的独特作用。结果表明:JG6在明显抑制乙酰肝素酶活性的同时,可以显著抑制乙酰肝素酶的内吞,继而抑制了内吞伴随的信号通路的激活及炎性因子的释放,从而阻止了肿瘤微环境的恶化,抑制肿瘤细胞的侵袭。 结论:本论文针对肝癌细胞中乙酰肝素酶的表达与肝癌恶化程度并不直接相关的问题,采用转化医学“临床—基础—临床”(B2B)的研究思路,以临床肝癌组织为研究样本,研究结果表明乙酰肝素酶在肝癌组织中为低表达,而在癌旁组织中有高表达,且这种高表达与肝癌术后预后呈负相关,是早期复发的重要相关因子。这部分研究结果提示乙酰肝素酶在癌旁组织的高表达可作为肝癌诊断和术后预后的生物标志物;细胞生物学系统研究表明,乙酰肝素酶高表达对于有利于肝肿瘤细胞侵袭的恶性环境的形成有重要作用,其作用机制是通过与与炎性因子互为因果、相互促进,逐级放大,不断恶化肿瘤炎性微环境,从而促进肝癌发生和恶化,这部分研究结果提示乙酰肝素酶是炎性微环境的重要穿梭因子或中间介质;最后对乙酰肝素酶抑制剂JG6作用机制的研究,发现了JG6抑制乙酰肝素酶内吞相关非酶活功能的新机制,拓展了靶向乙酰肝素酶的抗肿瘤策略。