最终诊断 781.裂

【后天或者元旦完结】

?有很多研究发发现昼夜节律相关因子的失调与NSCLC的复发和转移有关，因此识别出昼夜节律相关因子也是目前临床所需要的。该研究发现，HLF在早期复发的NSCLC组织中显著降低，与NSCLC患者的早期进展与远处转移显著相关。并且上调HLF可抑制肺定植，而沉默HLF可促进体内NSCLC细胞向骨、肝和脑的转移。

?机制：下调HLF促进非锚定的NSCLC细胞在低营养条件下的无氧代谢，通过PPARα和PPARγ转运、激活NF-κB/p65信号通路，基因的缺失和甲基化均有助于下调NSCLC组织中的HLF的表达。HLF有可能成为临床干预NSCLC的新靶点。

?虽然多种治疗策略对原发性非小细胞肺癌的治疗具有良好的前景，但由于其早期复发和广泛的转移潜力，非小细胞肺癌仍然是癌症相关死亡的主要原因。

?从名字上说，昼夜节律相关分子由一系列的时钟基因和蛋白质组成，在睡眠周期的调节中发挥着重要作用。越来越多的研究报道，昼夜节律相关调节因子的失调通过不同的机制与肿瘤的发生和转移有关。近年来，生物钟基因在NSCLC中的作用得到了广泛的关注。例如，在肺腺癌中，过表达CRY2、BMAL1和RORA联合下调TIMELESS和NPAS2的表达与预后良好相关，而DEC1和TIMELESS高表达预示着在鳞状细胞NSCLC中较差的总生存率。

?通过分析来自癌症基因组图谱(TCGA)的NSCLC数据集中的多个昼夜相关调控因子和我们之前来自Array表达(AE-meta)的整合RNA表达谱，在目前的研究中，我们辨认出了一个昼夜基因——肝白血病因子(HLF)，它是脯氨酸和富含酸性氨基酸的碱性亮氨酸拉链转录因子家族(PARbZIP)的成员，在早期复发的NSCLC组织中显著减少，这与NSCLC患者的早期进展和远处转移显著相关。

?来自TCGA的NSCLCRNA测序数据集，我们发现与相邻正常组织(ANT)相比，NSCLC组织中HLF的表达水平显著降低。通过分析来自TCGA的NSCLC数据集，与非复发的NSCLC组织3年内未复发，n=72）相比，HLF也是早期复发的NSCLC组织（一年内复发，n=72）中所有昼夜节律相关调节下调因子之一。

?我们之前基于AffymetrixU133Plus2.0芯片(AE-meta)结合TCGA分析的NSCLC整合数据谱的结果进一步表明，NSCLC组织中HLF的表达显著下调，并且在早期复发的NSCLC组织中进一步减少（补充图A，B）。

图片?Real-timePCR和Western印迹分析显示，与匹配的ANT相比，7/10对NSCLC组织中HLF的mRNA和蛋白水平降低(图1C和D）。

?Westernblot分析配对NSCLC组织中HLF蛋白水平与配对ANT的比较。α-微管蛋白作为负载控制。

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?1年复发NSCLC组织(n=5)与3年非复发NSCLC组织(n=5)的HLFmRNA表达和蛋白水平。转录水平归一化为GAPDH表达，P

?此外，与非复发NSCLC组织相比，早期复发NSCLC组织中HLF表达显著下调（图1E，F）。

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?不同亚型NSCLC及良性肺疾病组织中HLF免疫组化染色的典型图片（图A）。恶性NSCLC组织和良性肺组织中HLF不同免疫组化染色指数的病例数(良性肺组织，n=64;ADC，n=204;SQC，n=112;非小细胞肺癌其他亚型，n=26)（图B）。与TCGA(ANT)(ANT、=109、ADC、=511、SQC、=502)相比，ADC和SQC中HLF表达下调（图C）。来自TCGA和AE-meta的NSCLC数据集证明了这一点（D，E）

?-Meier生存分析进一步显示，与高HLF表达的NSCLC患者相比，低HLF表达的NSCLC患者的无进展生存期更差(图2F)，这与TCGA、AE-meta和K-MPlotter分析结果一致(图2G-I)。

?同样，在低HLF表达的ADC和SQC患者中观察到较短的无进展生存期(图2J-Q)。

以上结果说明，低表达HLF与NSCLC的晚期临床病理特征和早期进展相关。

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?此外，HLF的表达水平随着临床分级和阶段（补充图1G–I）的提高而逐渐下降(补充图1E，F）。

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?我们首先将NSCLC患者分为I级至III级和I级至IV级的不同亚组，如补充图2A-F所示，在相同病理分级下，低表达HLF的NSCLC患者的无进展生存期较高表达HLF的患者短。相应的，根据多个独立数据集，包括我们的样本(补充图2G和H)，TCGA（补充图2I和J），AE-Meta(补充图2K和L)和K-MPlotter(补充图2M?O)，在相同临床阶段的NSCLC患者中也有类似的发现。

?综上所述，我们的研究结果表明，低表达HLF与NSCLC患者的早期进展和晚期临床病理特征显著正相关。

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?进一步研究发现，在NSCLC患者中，HLF下调与较短的局部无复发生存期和远处无转移生存期呈正相关(补充图3A-D)。同样，低表达HLF的ADC患者以及SQC患者(补充图3I-L)的局部无复发生存期和远处无转移生存期较差(补充图3E-H)。以上结果说明，低表达HLF促进NSCLC早期局部复发和多器官远处转移。

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?为了进一步确定HLF在NSCLC细胞局部肺定植和远处转移中的作用，首先在多个不同亚型的NSCLC细胞株中检测了HLF的表达。

?如补充图4A和B所示，与非癌永生化肺支气管上皮细胞BEAS-2B和正常肺成纤维细胞WI-38相比，NSCLC细胞中HLF的mRNA和蛋白质水平差异下调。我们进一步构建了HLF过表达的NCI-H1975(H1975)和NCI-H520(H520)肺癌细胞，这些细胞表达所有NSCLC细胞系中HLF水平最低，并内源性下调NCI-H460(H460)和NCI-H1299(H1299)细胞HLF的表达，这两种细胞均表达最高的内源性HLF水平(补充图4C和D）。

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?采用小鼠尾静脉模型研究NSCLC细胞的肺定植和生长能力。如图3A-D和补充图4E，上调HLF显著抑制H1975细胞在肺中的肿瘤发生，表现为肺结节的形成减少，每m㎡的癌细胞数量减少，累积生存率延长。相反，沉默HLF对H460细胞有相反的效果(图3A-C、E和补充图4E)。

?值得注意的是，HLF表达的改变不仅影响大肺结节的形成(在分析的肿瘤切片中定义为>50肿瘤细胞)(图3B)，但也影响小肺结节的形成(在分析的肿瘤切片中定义为5-50个肿瘤细胞)(补充图4E)，这支持了HLF在肿瘤细胞的早期定植和随后的肺内生长中都起着重要作用的观点。谷

?最后，与实验结束时相比，在注射HLF稳定过表达的H1975细胞和下调H460细胞的小鼠肿瘤组织中，进一步证实了相应的高和低表达水平(补充图4F)。

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?然后，采用体内左心室接种小鼠模型检测HLF对NSCLC远处转移能力的影响，将载体/NCI-H1975、HLF过表达NCI-H1975、载体/NCI-H460和HLFsh#1/NCI-H460细胞接种到小鼠左心室。

?接种细胞6周后，收集小鼠的胫骨、脑、肝组织，并进行H&E染色处理。如图所示。图3F-I和补充图4G，我们在与载体组相比，过HLF表达小鼠组中，包括骨、大脑和肝脏等远处器官检测到较少的转移性肿瘤，以及较长的累积存活期延长。

?相比之下，沉默HLF可显著增强骨、脑和肝脏转移瘤的形成，并缩短生存期(图3F-I和补充图4H)。

?因此，这些结果表明，低表达HLF的NSCLC细胞具有更强的局部定植和生长能力，以及更强的远处转移能力。

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?我们利用CCK-8、集落形成和An连接素凋亡进一步研究了HLF在NSCLC中的生物学功能，发现在正常培养条件下，HLF对NSCLC细胞的增殖和凋亡能力没有显著影响(补充图5A–C)。

?我们的结果显示，上调HLF会增加培养液的PH水平，而沉

默HLF会降低培养基的pH水平，但正常情况下HLF并不影响NSCLC细胞的表型和数量(补充图5D)。

?低表达HLF可能通过营养代谢途径促进NSCLC细胞对低营养状态的适应，因为即使在正常的含氧条件下，癌细胞也更倾向于通过厌氧途径代谢。

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?然而，上调HLF抑制NSCLC的生长，而沉默HLF可促进NSCLC细胞的锚定和悬浮生长能力(图4A和B)，表明沉默HLF增强了NSCLC细胞在悬浮条件下的生存能力，即anoikis耐药。这是各种癌症中与远处转移有关的转移性癌细胞的主要特征。

?事实上，昼夜节律基因的失调导致了NSCLC的代谢失调，HLF广泛参与了多种物质代谢过程，包括脂质和氧化代谢。

?在低血清(1%)和低葡萄糖(1g/L)培养液组成的低营养条件下，HLF过表达抑制了

NSCLC细胞的增殖，但增加了凋亡潜能，反之亦然（图4C-E）。

?HLF参与了癌细胞生长培养基的营养代谢，这是HLF抑制NSCLC细胞生长的前提条件。

?在低营养条件下观察NSCLC细胞HLF对葡萄糖、脂肪酸和蛋白质的影响。如补充图6A，HLF表达的改变并不影响总蛋白含量。然而，HLF的上调降低了葡萄糖、甘油三酯的消耗和乳酸的分泌，但增加了游离脂肪酸的水平(图4F–I)。

?矛盾的是，上调HLF增加了细胞内ATP的总产生和LDH的活性(补充图6B和C）。这些发现表明，在低营养条件下，过表达HLF的癌细胞更容易发生有氧代谢而不是厌氧代谢，这进一步支持了上调HLF降低乳酸脱氢酶(LDH)的活性，厌氧糖酵解限速酶，一些厌氧糖酵解和乳酸发酵相关基因，但增强了多个三羧酸循环相关基因(。

?相反，沉默HLF则表现出相反的代谢特性，促进了NSCLC细胞的厌氧代谢(图4F-I和补充图6C和D)。上诉结果表明，低表达HLF促进非小细胞肺癌细胞的厌氧代谢。

?事实上，即使在氧含量正常的情况下，癌细胞也表现出葡萄糖代谢特征的改变，更倾向于无氧代谢，这一现象被称为“瓦伯格效应”。综上所述，我们的结果表明，低表达HLF可促进NSCLC细胞从三羧酸循环向厌氧代谢的首选代谢途径的转换，从而进一步促进细胞在低营养条件下的生长。

?为了进一步确定低营养条件下HLF抑制NSCLC生长和转移的潜在机制，我们将多个信号通路的荧光素酶报告质粒转染到NSCLC细胞中。如图5A所示，上调HLF显著增强了NSCLC细胞PPAR信号活性，抑制了NF-κB信号活性;相反，沉默HLF则产生相反的效果(图5A)。

?基于TCGA的NSCLC数据集中HLF的表达进行了基因集富集分析(GSEA)，结果显示HLF的表达水平与PPAR信号呈正相关，而与NF-κB信号呈负相关。根据GSEA分析，HLF表达与脂质氧化和糖酵解显著相关(补充图6F)。

?重要的是，一些证据表明，HLF通过增加脂解诱导的游离脂肪酸积累，参与PPAR的易位和激活，通过破坏p65与靶DNA的结合，NF-κB信号通路广泛参与了癌症的进展和转移。PPAR信号通路由PPARα、PPARβ/δ和PPARγ等几个家族成员组成。因此，确定参与HLF抑制NF-κB信号通路以及NSCLC肿瘤发生和转移的特异性PPAR成员至关重要。

?首先，检测10对NSCLC组织中PPARα、PPARβ/δ和PPARγ的表达水平。如补充图6G和H，PPARα在4/10对组织中表达显著下调，PPARγ在8/10对表达，而PPARβ/δ在8/10对组织中表达上调。 已有广泛报道称PPARα和PPARγ在NSCLC中起肿瘤抑制信号的作用，而据报道PPARβ/δ对起致癌作用。

?Westernblot分析一致显示，HLF的上调增加了PPARα和PPARγ的总表达和核易位，增加了IκBα的表达，但降低了磷酸化的NF-κB和p65的总水平和核水平。相反，沉默HLF则发挥了相反的作用。因此，我们的研究结果表明，HLF在NSCLC中激活PPARα和PPARγ，抑制NF-κB/p65信号通路。

?我们使用PPARα激动剂非诺贝特、PPA

Rγ激动剂吡格列酮和NF-κB信号抑制剂LY2409881，进一步研究了PPARα/PPARγ/NF-κB/p65信号轴在HLF在NSCLC细胞中的功能作用中的意义。

?我们的结果显示，在HLF沉默的细胞中，非诺贝特和吡格列酮显著上调了PPAR的活性，而LY2409881则没有上。

?然而，非诺贝特、吡格列酮和LY2409881差异降低了HLF沉默细胞中NF-κB信号的活性。

?重要的是，非诺贝特、吡格列酮和LY2409881减弱了HLF下调对细胞非锚定生长和抗缺氧能力的刺激作用。相反，非诺贝特、吡格列酮和LY2409881逆转了低营养条件下HLF下调对NSCLC细胞的促增殖（克隆生长）和抗凋亡作用