姜黄素对肿瘤合并缺血模型的作用及其分子机制

肿瘤是危害人类健康的重要疾病，而缺血性疾病无论是心肌缺血、脑缺血还是肢体缺血都会导致人体机能的丧失和紊乱。这些疾病的发生不是单一基因造成的，且一个个体可能会合并多种疾病。因此系统全面地分析疾病的发病机制，发展多靶点治疗药物已经变得越来越重要，姜黄素是最受关注的多靶点药物之一。本研究拟建立肿瘤和缺血同体动物模型，观察姜黄素(以他丁类为对照)对肿瘤生长、转移及缺血的血流重建和血管生成的情况；共培养内皮细胞和肿瘤细胞、内皮细胞及肌细胞等，观察药物对其功能的影响；采用基因组和蛋白质组技术研究姜黄素对血清、缺血、肿瘤及转移灶等组织以及细胞在基因及蛋白表达水平的变化及信号通路，并进一步研究姜黄素对我们前期证实过的抗氧化和抗凋亡作用相关的几个重要分子，如HIF-1、Grp78、CREB等的影响；并应用SPR、RNAi等技术进一步确认靶点，为优化姜黄素的结构及新结构药物的设计，为多靶点药物的发现奠定基础。

本研究采用缺血和肿瘤同体小鼠动物模型，观察了姜黄素对肿瘤生长和转移的影响；并应用激光多普勒仪分析动物缺血部位的血流情况，结合免疫组化分析药物对血管生成的作用；采用2D电泳结合质谱技术研究姜黄素对血清、缺血组织、肿瘤组织以及转移灶等基因和蛋白谱的变化及其抗氧化和抗细胞凋亡的差异作用及机制，并在细胞水平上探讨可能的信号途径。. 研究结果发现，300mg/kg姜黄素，每天灌胃21天后，肿瘤重量和肿瘤的肺转移明显减少，并促进缺血后肢血流量的恢复。采用免疫组化研究发现，姜黄素能抑制肿瘤组织血管新生，但促进缺血肌肉组织血管生成。Ki - 67的免疫组化显示，姜黄素抑制肿瘤增殖。采用比较蛋白质组学，鉴定了血清中三个明显变化的蛋白质。其中发现α1-抗胰蛋白酶（α1-AT），即中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）的天然抑制剂表达上调。采用实时定量PCR和Western blot进一步鉴定了α1-AT的含量，发现血清中该蛋白上调，而肿瘤组织中下调。转染α1-AT 的siRNA则促进NE诱导的肿瘤细胞增殖，阻断姜黄素对NE的抗增殖作用。对培养的HUVECs细胞研究发现，姜黄素在较高的剂量下（≥10-5M）可以抑制HUVECs细胞的迁移和小管形成，而在低浓度下（3×10-7 ~ 10-6 M）促进HUVECs的迁移和小管形成。推测肿瘤部位血流丰富，姜黄素可能达到高浓度，从而抑制血管新生；而缺血后肢由于血运不丰富，而药物浓度降低，因此促进了血管的生成。但采用液质联用测定缺血和肿瘤组织中姜黄素的浓度，发现在用药21天以后缺血组织中药物的浓度高于肿瘤组织，与我们预想不同。分析原因可能是21天时，药物抑制了肿瘤组织血管生成，而缺血组织血流改善之故。利用生物信息学技术表明姜黄素能够抑制肿瘤的生长和血管生成，并促进缺血下肢血流的恢复的可能涉及的信号通路有8条，其中我们首先对HIF-1α - VEGF - VEGFR信号通路进行了验证。结论，姜黄素上调的α1-AT的水平，可能参与其抗肿瘤细胞增殖和抗血管生成的作用机制。姜黄素对NE诱导的增殖的抑制作用依赖于PI3K / Akt / mTOR信号通路。 . 本研究培养博士研究生5人，参加了6次国际会议和7次国内会议交流，发表SCI收录论文9篇，申请获得专利授权1项，出版相关专著1部。

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