Role of COX-2 in UVB-induced beta-catenin signaling in keratinocytes

COX-2 在 UVB 诱导的角质形成细胞 β-连环蛋白信号传导中的作用

基本信息

批准号：
8149987
负责人：
JILL C. PELLING
金额：
$ 13.28万
依托单位：
NORTHWESTERN UNIVERSITY AT CHICAGO
依托单位国家：
美国
项目类别：
财政年份：
2010
资助国家：
美国
起止时间：
2010-09-27 至 2012-08-31
项目状态：
已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Over one million new cases of UVB-induced non-melanoma skin cancer are diagnosed yearly in the US. Cellular response to UVB results in induction of cyclooxygenase-2 (COX-2), a key enzyme in the conversion of arachidonic acid to prostaglandins, and overexpression of COX-2 is implicated in many forms of cancer, including skin cancer. Our laboratory and others have reported that COX-2 expression is induced in keratinocytes and skin following UVB exposure. COX-2 and prostaglandin production have been shown by our Co-investigator Susan Fischer to be critical for murine skin carcinogenesis. The ¿-catenin signaling cascade is another important signaling pathway involved in tumorigenesis in a variety of tissues. Recently, Castellone et al. reported that COX-2 and its metabolite PGE2 promoted the growth of colon cancer cells by signaling through ¿-catenin. To the best of our knowledge, this link between COX-2 and ¿-catenin signaling, where COX-2 is induced by UVB exposure, has yet to be identified in normal epidermis. Our laboratory has obtained preliminary evidence that treatment of normal human epidermal keratinocytes (NHEKs) with UVB radiation resulted in increased levels of the signaling form of ¿-catenin (active ¿-catenin), concurrent with elevated COX- 2 expression. Given that UVB radiation induces COX-2 expression and PGE2 production, and our preliminary evidence that PGE2 treatment of NHEKs results in increased expression of active ¿-catenin, we propose to test the novel hypothesis that exposure to UVB radiation results in increased ¿-catenin signaling in the skin, which is dependent on COX-2 expression, and contributes to inappropriate proliferation of keratinocytes, leading to skin carcinogenesis. We propose to test this hypothesis in cell-based studies using primary mouse and human keratinocytes, as well as in mouse epidermis in vivo using COX-2+/- heterozygote mice and EP2-/- knockout mice and in human skin tumor samples. Furthermore, we will employ a novel strategy for transdermal delivery of the ¿-catenin inhibitor, ICAT, to test whether inhibition of ¿-catenin signaling attenuates UVB-induced hyperplasia. Aim #1 will investigate the effect of UVB on ¿-catenin signaling in cultured mouse and human keratinocytes to determine if UVB-induction of active ¿-catenin is transcriptionally functional, is dependent on COX-2 expression, and is part of a positive feedback loop. Aim #2 will investigate the effect of UVB radiation on ¿-catenin signaling and subsequent effects on epidermal proliferation in vivo. This Aim will also establish whether UVB-induced ¿-catenin signaling in mouse skin is dependent on COX-2 expression in vivo and whether a positive feedback loop between ¿-catenin and COX-2 exists in vivo. Aim #3 will investigate the involvement of ¿-catenin signaling in UVB-induced skin cancer and determine if inhibition of ¿-catenin signaling can prevent UVB-induced tumors. Demonstrating the existence of a "UVB/COX-2/¿-catenin axis" in epidermis and identifying its contribution to skin carcinogenesis would have significant impact in the fields of normal skin biology and skin cancer.

描述（由申请人提供）：美国每年诊断出超过一百万例 UVB 诱发的非黑色素瘤皮肤癌新病例，细胞对 UVB 的反应会导致环氧合酶 - 2 (COX-2) 的诱导，环氧合酶是皮肤癌中的一种关键酶。花生四烯酸转化为前列腺素，COX-2 的过度表达与许多形式的癌症有关，包括皮肤癌。我们的联合研究员 Susan Fischer 表明，UVB 暴露后的角质形成细胞和皮肤中的 COX-2 和前列腺素的产生对于小鼠皮肤癌的发生至关重要。 -连环蛋白信号级联是参与多种组织肿瘤发生的另一个重要信号通路，最近，Castellone 等人报道，COX-2 及其代谢物 PGE2 通过信号传导促进结肠癌细胞的生长。据我们所知，COX-2 和 ¿ 之间存在这种联系。 -连环蛋白信号传导，其中 COX-2 是由 UVB 照射诱导的，但尚未在正常表皮中发现。我们的实验室已获得初步证据，表明用 UVB 辐射处理正常人表皮角质形成细胞 (NHEK) 会导致 ¿ -连环蛋白（活性 ¿-连环蛋白），与 COX-2 表达升高同时发生。鉴于 UVB 辐射诱导 COX-2 表达和 PGE2 产生，并且我们的初步证据表明 PGE2 处理 NHEK 会导致活性 ¿ 表达增加。 -连环蛋白，我们建议测试新的假设，即暴露于 UVB 辐射会导致 ¿皮肤中的连环蛋白信号传导依赖于 COX-2 的表达，并导致角质形成细胞的不当增殖，从而导致皮肤癌的发生。我们建议在使用原代小鼠和人类角质形成细胞的细胞研究中检验这一假设。使用 COX-2+/- 杂合子小鼠和 EP2-/- 敲除小鼠在小鼠表皮中以及在人类皮肤肿瘤样本中此外，我们将采用一种新的透皮递送策略。 -连环蛋白抑制剂，ICAT，测试是否抑制 ¿ -连环蛋白信号减弱 UVB 诱导的增生。目标#1 将研究 UVB 对 ¿ 的影响。 -培养的小鼠和人类角质形成细胞中的连环蛋白信号传导，以确定 UVB 是否诱导活性 ¿ -连环蛋白具有转录功能，依赖于 COX-2 表达，并且是正反馈循环的一部分，目标#2 将研究 UVB 辐射对 ¿ 的影响。 -连环蛋白信号转导和随后对体内表皮增殖的影响也将确定 UVB 是否诱导 ¿ - 小鼠皮肤中的连环蛋白信号传导取决于 COX-2 体内表达以及 ¿ -连环蛋白和 COX-2 存在于体内。目标#3 将研究 ¿ 的参与。 -UVB 诱导的皮肤癌中的连环蛋白信号传导并确定是否抑制 ¿ -连环蛋白信号传导可以预防 UVB 诱导的肿瘤，证明表皮中存在“UVB/COX-2/¿-连环蛋白轴”并确定其对皮肤癌发生的贡献将对正常皮肤生物学和皮肤癌领域产生重大影响。。