根据最新流行病学调查,肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是世界范围内高发恶性肿瘤之一,其发病率在所有恶性肿瘤中排名第五,病死率排名第二。肝癌的发生具有一定的地域聚集性,多发生于东亚、东南亚、北非和西非国家,而每年全世界约一半的新发和死亡病例是发生在中国。随着现代医疗技术的进步,肝癌的手术切除、肝移植、栓塞化疗、射频消融和抗病毒、生物治疗方法已渐趋成熟并被综合利用,但是肝癌患者的预后仍不理想,5年生存率仅约10%左右,且每年的发病率和死亡率基本持平。肝癌的发生发展是一个复杂的多步骤的过程,包括基因突变、染色体扩增或缺失、表观遗传变化等,期间涉及的分子调控网变化十分庞大且多样,但是目前仍缺乏行之有效的诊疗靶点用以监测疾病发生发展和改善患者的预后。因此,进一步完善肝癌发生发展的分子调控网研究,从中探求新的诊疗靶点对解决肝癌这一世界公共医疗难题具有重大而深远的意义。炎症在促进肝癌的发生发展中发挥着重要作用,病毒感染、化学毒物侵害、自身免疫和代谢性疾病等因素均可导致肝脏的慢性炎症,并发展为肝硬化,最后转变为肝癌。持续的肝脏炎症环境也是导致肝癌术后复发的主要因素之一。目前,已有以炎症相关基因为作用靶点的药物用于临床某些肿瘤的预防和治疗,例如长期服用以环氧化酶(cyclooxygenase,COX)1/2为作用靶点的非甾体类抗炎药可明显降低结直肠癌的发病率。而肝癌作为一典型的炎症相关性肿瘤,却仍缺乏以炎症相关性基因为作用靶点的靶向性药物在临床中应用,唯一被推荐用于晚期肝癌治疗的靶向性药物索拉菲尼的作用靶点亦尚未明确。所以,进一步研究炎症和肝癌的分子关联,可以为寻找肝癌的诊疗靶点提供新的思路、途径。氧化应激和炎症反应在多种疾病的发病过程中是相辅相成、相互促进的,慢性炎症可以导致细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的堆积,而氧化应激的增强又可以增进炎症的程度。对氧磷酶(paraoxonase,PON)家族是已知的具有重要抗炎和抗氧化活性的基因家族。该家族包括三个成员,分别是PON1、PON2、PON3。三者彼此相邻位于人类7号染色体长臂7q21.3-q22.1,并且在核苷酸和氨基酸水平具有高度相似性。已报道三者的表达量或活性与多种炎症相关性疾病如心血管疾病、2型糖尿病、阿尔兹海默病和炎性肠病等呈负相关。但是,其在肿瘤中的作用目前研究甚少,在肝癌中未见研究报道,尽管已报道PON家族主要表达于肝脏组织。PON家族中,PON1和PON3主要表达于肝组织,PON3尚少量在肾组织表达,而PON2则广泛表达于人体各种组织中。PON1与极少量PON3被肝细胞分泌释放入血,与高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)结合,抑制低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)氧化,在周围血液循环中发挥抗炎、抗氧化效应。但是,研究表明正常生理状态下PON3并不被分泌入血,而在某些病理性因素刺激下才少量分泌,其主要在细胞内即肝细胞内发挥抗炎、抗氧化作用。不仅如此,Draganovet等发现兔血清中的PON3较PON1具有明显较强的抗氧化效应。由此可见,在肝脏组织中,PON3较其他成员可能发挥着更为显著的抗炎、抗氧化的作用,其可能影响肝癌的发生发展进程。因此,本研究对PON3在肝癌组织中的表达情况、临床意义和其在肝癌发生发展中的作用进行探索,以期为肝癌的诊治、监测提供新的靶点。在本研究中,我们首先对我课题组前期已完成的表达谱芯片(GSE54238)进行数据分析,发现随着肝癌的发生发展进程“正常肝→慢性肝炎→肝硬化→早期肝癌→晚期肝癌”,PON3的表达量发生明显变化,并且肝癌组织中的表达量显著低于癌旁肝组织(P<0.0001),提示我们PON3可能在肝癌的发生发展中发挥着重要作用。收集临床新鲜组织样本,分别在两个临床队列中检测PON3在肝癌组织和对应癌旁肝组织中的mRNA和蛋白表达水平进一步证实了PON3的显著差异表达。与临床病理指标做相关分析发现PON3与多个恶性临床病理指标呈负相关,如肝癌分化分级(P<0.001)、肿瘤直径(P=0.008)、肿瘤包膜(P=0.026)、血甲胎蛋白(fetal alpha protein,AFP)水平(P<0.001)和早期复发(P=0.010)。进一步绘制Kaplan-Meier曲线和Log-rank检验显示,PON3在肝癌组织中的表达量能够有效预测肝癌患者特别是早期肝癌患者(TNM分期I期)的预后,PON3低表达患者术后无瘤生存期(recurrence-free survival,RFS)和总生存期(overall survival,OS)显著缩短。在单因素分析的基础上,对相关临床病理指标进行多因素分析,发现PON3低表达是影响肝癌患者术后预后的独立危险因素之一。小鼠皮下荷瘤实验发现,干扰PON3显著增强肝癌细胞在体内的生长,过表达可明显抑制肝癌生长。通过系列体外基因敲减和获得功能实验我们发现,PON3可以通过调控细胞增殖和细胞周期进程而影响肝癌细胞生长,但并不参与调控肝癌细胞凋亡。最后,我们通过构建PON3敲减细胞系和其对照细胞系的细胞表达谱芯片,检测PON3敲减后的细胞表达谱变化并进行生物信息学分析,我们发现差异表达基因明显富集于细胞增殖。从中挑选显著差异表达基因并进行差异表达验证,我们发现多个促增殖基因如MKI67、PAX6、IL18、IGFBP2、MMP7、NUPR1和CENPF在PON3敲减后上调表达,这些基因可能参与了PON3对细胞增殖的调控。