重金屬污染物砷通過SVIP蛋白調(diào)控的自噬對腸癌的影響.pdf

1、現(xiàn)今,癌癥仍是全球一個主要的死亡原因。目前認為癌癥的發(fā)生發(fā)展主要受包括染色質(zhì)失衡等在內(nèi)的遺傳因素,以及包括物理致癌劑、飲食、感染及環(huán)境污染等在內(nèi)的環(huán)境因素的共同影響。此類因素均會引起錯誤折疊蛋白質(zhì)或者未折疊的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)積聚;而這些蛋白質(zhì)主要通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關降解途徑(Endoplasmic reticulum-associated degradation,ERAD)清除,包括泛素蛋白酶體途徑（Ubiquitin/proteasome p

2、athway)以及自噬溶酶體途徑（Autophagic/lysosomal pathway)。如果降解過程出現(xiàn)異常,便可能引發(fā)包括癌癥在內(nèi)的多種疾病。
　　砷（Arsenic)被國際癌癥研究機構（International Agency of Research on Cancer,IARC)歸類于有害于人體健康的一級致癌劑。其廣泛應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等各個方面,主要通過污染水體威脅人類健康,是目前常見的重金屬環(huán)境污染物。長期接觸砷及其

3、化合物,尤其是常見的三氧化物(Arsenic trioxide,As2O3),與多種癌癥的發(fā)病密切相關。研究發(fā)現(xiàn),As2O3的致癌作用涉及促進腫瘤血管形成、引起氧化應激、阻礙DNA修復和破壞基因組的穩(wěn)定性等機制。但這種環(huán)境污染中低劑量的As2O3對于腫瘤進展的作用機制以及與ERAD尤其是自噬之間是否具有關聯(lián),目前仍不十分明確。
　　自噬,作為真核生物體內(nèi)降解蛋白質(zhì)聚集體和細胞器的主要途徑,可以被缺氧、營養(yǎng)缺乏、代謝應激以及環(huán)境致癌

4、劑等刺激激活。其主要過程為雙層膜結構包裹部分細胞質(zhì)、細胞器及蛋白質(zhì),形成自噬體(autophagosome);自噬體與溶酶體發(fā)生膜的融合,形成自噬溶酶體(autophagolysosome),通過各種溶酶體水解酶降解所包含的的內(nèi)容物,實現(xiàn)維持細胞和機體內(nèi)環(huán)境的平衡的作用。研究認為,自噬與包括癌癥在內(nèi)的人類多種疾病密切相關,并且自噬在腫瘤發(fā)生發(fā)展的過程中起到抑制和促進的雙重作用:在初期,自噬通過清除功能障礙的蛋白質(zhì)或細胞器解除應激從而抑制

5、腫瘤的發(fā)生;而對于腫瘤細胞來說,自噬提供營養(yǎng)供應等保護措施以降低各種應激所致的損傷;同時,一些抗癌藥亦可以通過引發(fā)強烈的自噬使腫瘤細胞自我降解,通過這種自噬性細胞死亡(Autophagic cell death)最終達到癌癥治療的效果?；趯δ[瘤的復雜作用,自噬是目前腫瘤發(fā)病與治療機制的研究熱點。
　　自噬調(diào)控的分子機制復雜多層。SVIP蛋白是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種VCP結合蛋白。最新的研究提示,SVIP對自噬具有調(diào)控作用。我們實驗中

6、首先發(fā)現(xiàn)SVIP在腫瘤細胞系中存在明顯的表達差異性;并且,在人類結直腸癌細胞系SW480以及與其同遺傳背景的結直腸癌淋巴結轉移灶細胞系SW620中,SVIP在SW620細胞中的表達明顯高于SW480。我們降低 SVIP在SW620中的表達,或者上調(diào)SVIP在SW480中的表達后,兩種細胞株的克隆形成能力均有降低。這預示著SVIP對結直腸癌細胞的生長可能存在影響。同時,我們用環(huán)境致癌劑 As2O3處理這兩種細胞系,發(fā)現(xiàn)細胞中SVIP的蛋白

7、水平和mRNA水平均被上調(diào);同時通過檢測自噬標記物 LC3和p62的水平變化發(fā)現(xiàn),As2O3處理細胞后引起了自噬,并可以被自噬抑制劑Bafilomycin A1(Baf-A1)阻斷。為了進一步探尋As2O3在結直腸癌細胞系中引發(fā)自噬的機制,我們用經(jīng)典的饑餓誘導自噬實驗作為陽性對照。實驗發(fā)現(xiàn),饑餓處理細胞后同樣引發(fā)了自噬,但SVIP的水平并沒有上調(diào),反而呈現(xiàn)降低的趨勢。這預示著As2O3引發(fā)的自噬與饑餓誘導的自噬機制并不相似,并且SVIP

8、蛋白可能參與調(diào)節(jié)。我們發(fā)現(xiàn),當 SVIP在 SW620細胞中的表達被降低后,LC3的表達呈現(xiàn)降低趨勢,并且加用As2O3處理后并未得到恢復,提示自噬可能受到抑制;這可能是細胞在降低SVIP表達后克隆形成能力隨之降低的原因。此外,As2O3長期低劑量誘導促進了結直腸癌細胞 SW620和SW480的克隆形成能力、增殖能力以及遷移能力,提示As2O3可能是癌癥進展的促進因素。綜合以上實驗結果,我們發(fā)現(xiàn) SVIP影響了人結直腸癌細胞 SW620