丙型肝炎病毒核心蛋白诱导Wnt/β-catenin信号通路活化及其分子致病机制的研究

摘要

目的:肝癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)是全世界最常见的恶性肿瘤之一,在我国其死亡率仅次于胃癌和食道癌。丙型肝炎病毒(Hepatitis C Virus,HCV)感染是肝癌发生的重要诱因之一,但HCV感染引起HCC的具体机制尚未完全阐明。目前认为,病毒、宿主和环境因素之间复杂的相互作用最终导致了HCC的发生。HCV核心蛋白是病毒编码产生的一种多功能蛋白,能反式激活多种转录因子,诱导某些重要的细胞信号转导和转录因子调控异常,导致细胞的增殖、分化等进程失衡,干扰机体免疫防御功能,有利于慢性持续性感染的建立,最终参与HCC的发生。
　　 Wnt/β-catenin通路是进化上高度保守的信号通路,参与调控多种细胞正常的生理过程,例如胚胎发育、细胞粘附、细胞增殖与分化等。异常激活的Wnt/β-catenin通路能诱导肝癌的发生和发展。目前的研究表明,Wnt/β-catenin信号通路的异常活化至少与50％以上的HCC发生相关,然而HCV核心蛋白能否通过诱导Wnt/β-catenin通路活化,进而参与肝癌的发生,目前国内外无相关研究报道。本实验拟通过构建表达HCV核心蛋白的重组腺病毒,在体外HCV核心蛋白过表达的细胞模型中研究核心蛋白对Wnt/β-catenin信号通路的诱导活化以及对细胞生物学行为的影响,并进一步探讨核心蛋白诱导的Wnt/β-catenin信号通路异常活化,参与HCV相关肝癌发生的分子机制。
　　 方法:PCR扩增HCV核心基因,构建于腺病毒穿梭质粒pAdTrack-TO4中,得到重组质粒pAdTrack-TO4-Core,再将重组质粒与骨架质粒pAdEasy-1同源重组产生的腺病毒载体pAdCore转染HEK293细胞,经过包装、扩增和纯化得到表达HCV核心蛋白的腺病毒。通过报告基因检测、免疫荧光、实时定量PCR、MTS增殖实验、结晶紫染色、细胞周期分析、肝癌裸鼠移植瘤模型等方法系统研究HCV核心蛋白对Wnt/β-catenin信号通路的诱导活化以及对细胞生物学功能的影响。并进一步采用RT-PCR、Western blot、MTS增殖实验和siRNA技术深入分析肝癌细胞系SMMC-7721中HCV核心蛋白诱导Wnt/β-catenin信号通路活化的分子机制。
　　 结果:构建并鉴定了表达HCV核心基因的重组腺病毒载体,经过体外扩增和纯化获得高滴度的AdCore腺病毒。以AdCore感染肝癌细胞系Huh7和SMMC-7721,建立了体外过表达HCV核心蛋白的肝癌细胞模型,体外实验研究发现:HCV核心蛋白增加Wnt3a诱导的β-catenin/Tcf-4依赖的转录活性,增强β-catenin的活化及核转位,并上调Wnt下游靶基因c-Myc、cyclin D1、WISP2、CTGF的表达;HCV核心蛋白和Wnt3a协同促进肝癌细胞增殖,增加S期细胞百分比,加快细胞周期进程。在体内实验中,核心蛋白还能明显促进Wnt3a诱导的肝癌裸鼠移植肿瘤的生长,促进肿瘤细胞增殖并上调该肿瘤组织中β-caten in和Wnt下游靶基因的表达。进一步对核心蛋白诱导Wnt/β-catenin信号通路活化的分子机制研究发现:在核心蛋白过表达的SMMC-7721细胞中,经典Wm途径中Wnt配体Wnt2、3、3a、8b、10a、10b,Frizzled受体Fzd1、2、5、6、7、9以及共受体LRP5/6的表达水平明显上调,与此同时,Wnt拮抗分子SFRP3、5和Dkk1的表达明显下降。通过siRNA技术沉默Wnt信号的效应分子β-catenin或者采用Frizzled受体拮抗剂-可溶性Frizzled相关蛋白FrzB,证实核心蛋白对SMMC-7721细胞的促增殖效应可被siBC或FrzB部分阻断。
　　 结论:本实验成功构建了高效表达HCV核心蛋白的重组腺病毒。体内外实验证实HCV核心蛋白通过对Wnt上游分子的多重调控,诱导Wnt/β-catenin信号通路活化,通过对Wnt下游靶基因的活化调控,协同促进wnt3a诱导的细胞增殖,最终引起细胞增殖过度,可能参与HCV相关肝癌的发生。