乳腺癌细胞通过分泌TGF-α招募和改变间充质干细胞表型的机制及TGF-α在乳腺癌转移中的作用

【摘要】：研究背景和目的:乳腺癌是最常见恶性肿瘤之一,位居女性肿瘤死亡的首位。而间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)在调控乳腺癌进展过程中发挥重要作用,但机制有待阐明。本课题组前期研究发现转化生长因子-α(transforming growth factor alpha,TGF-α)在乳腺癌细胞株的上清中高表达,并且对骨髓间充质干细胞(Bone marrow-derived MSCs,BMSCs)具有显著的趋化作用和诱导BMSCs表型改变。目前尚未有TGF-α对BMSCs和乳腺癌自身影响的研究报道。本研究将验证乳腺癌细胞分泌TGF-α招募和改变间充质干细胞表型,并进一步探讨TGF-α通过结合EGFR调控P38MAPK/NFκB/ICAM-1的分子机制。同时明确TGF-α对乳腺癌的影响,探讨其在乳腺癌迁移中的作用及信号通路,为预测和防治乳腺癌的远处转移提供新的治疗思路。研究方法:1、利用细胞因子表达谱芯片、transwell、裸鼠乳腺癌原位模型筛选并明确乳腺癌细胞分泌TGF-α对BMSCs的作用;2、选用BMSCs的芯片进行生物信息学分析,结合Q-PCR以及western blot以明确TGF-α招募和改变BMSCs表型的分子机制;3、利用免疫组化检测67例乳腺癌石以及15例乳腺纤维腺瘤石蜡标本中TGF-α的表达并分析与预后的相关性。利用transwell以及western blot以明确TGF-α在乳腺癌迁移中的作用及信号通路;4、选用裸鼠乳腺癌原位模型,鼠尾静脉注射BMSCs,明确TGF-α联合BMSCs对乳腺癌转移的作用。结果:1、乳腺癌细胞分泌TGF-α招募BMSCs到乳腺癌原位灶:(1)根据乳腺癌上清对BMSCs的招募情况、蛋白组芯片的结果以及体外趋化实验,筛选出乳腺癌细胞通过分泌TGF-α招募BMSCs,并且高表达TGF-α会增强对BMSCs招募能力,而阻断TGF-α能减弱招募能力。(2)裸鼠乳腺癌原位癌模型结果显示TGF-α能调控BMSCs迁移到乳腺癌原位灶。2、TGF-α激活P38MAPK/NFκB/ICAM-1通路调控BMSCs的迁移能力并改变其表型:(1)结合生物信息学分析和Q-PCR实验结果显示:TGF-α改变BMSCs细胞的表型,促进分泌更多的促转移细胞因子(2)结合western blot、Q-PCR、transwell实验结果显示:TGF-α作用于BMSCs的受体EGFR,并通过磷酸化使P38MAPK以及NFκB激活,引起BMSCs表型变化,同时上调ICAM-1调控BMSCs迁移。3、TGF-α在乳腺癌细胞迁移中的作用(1)免疫组化结果显示与乳腺正常上皮组织和乳腺纤维腺瘤相比,乳腺癌组织中TGF-α的表达显著上调,并且在晚期的乳腺癌组织中表达更高。同时,TGF-α高表达与乳腺癌患者总生存期和无病生存期密切相关。(2)transwell实验、western blot结果显示:乳腺癌细胞自身高表达TGF-α会引起EMT转化,促进细胞的迁移能力。4、TGF-α以及BMSCs对乳腺癌转移的作用:体内实验结果显示:TGF-α能促进乳腺癌细胞发生肺转移。并且在高表达TGF-α的情况下,BMSCs能够进一步促进乳腺癌细胞发生肺转移。结论:1、TGF-α能通过分泌TGF-α招募BMSCs到肿瘤微环境中去,并诱导其改变表型。2、TGF-α结合BMSCs的受体EGFR,并通过磷酸化使P38MAPK以及NFκB激活,引起BMSCs表型变化,同时上调ICAM-1调控BMSCs迁移。3、TGF-α在乳腺癌组织中高表达,并且TGF-α高表达与患者的不良预后相关。TGF-α促进乳腺癌细胞的迁移能力,能够激活乳腺癌细胞发生EMT转化。4、TGF-α在促进乳腺癌细胞自身发生转移的同时,还能招募BMSCs到肿瘤微环境中去,进一步协助乳腺癌细胞发生转移。