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背景和目的:缺氧和能量代谢异常是实体瘤细胞基本特征,肿瘤细胞启动自身缺氧适应或保护机制是肿瘤细胞得以存活和生长的基本条件。低氧诱导因子(Hypoxia Inducible Factor,HIF)可调节肿瘤的代谢转化,在肿瘤的发生发展过程中起着至关重要的作用。越来越多的研究表明,降低HIF的蛋白表达将成为肿瘤治疗的靶向之一。已证实egl-9家族低氧诱导因子1(Egl-9 Family Hypoxia Inducible Factor 1,EGLN1)是HIF的重要调节因子,与肿瘤的增殖、侵袭、转移关系密切,但是它对肿瘤细胞代谢重编程的影响尚不清楚。我们前期细胞代谢芯片结果提示EGLN1的表达与PDK4的表达密切相关,但二者的相互关系仍未见报道。Warburg指出在有氧条件下,多数肿瘤细胞仍选择利用糖酵解作为主要的供能方式。丙酮酸脱氢酶复合物(Pyruvate Dehydrogenase Complex;PDC)的活性被抑制是启动肿瘤细胞Warburg代谢的重要分子事件。丙酮酸脱氢酶激酶(Pyruvate Dehydrogenase kinase;PDK)能磷酸化PDC使之失活,已有多项研究表明PDK蛋白在某些肿瘤组织中表达异常,并与患者预后、化疗敏感性等密切相关。在哺乳动物中PDK存在四种异构体PDK1、PDK2、PDK3和PDK4,其中PDK4已被证实是PDC蛋白调控物质代谢的重要物质。目前,PDK4蛋白在结直肠癌组织中的表达及其与结直肠癌临床预后的关系尚不明确。因此,本课题拟在前期研究工作基础上,进一步证实EGLN1对结直肠癌侵袭转移的影响,并初步探讨其可能的分子机制。材料及方法:1.采用免疫组织化学染色方法,检测EGLN1在结直肠癌组织和癌旁肠粘膜中的表达,对相关临床病理参数进行统计分析。2.利用结直肠癌细胞株,结合慢病毒转染方法,进行Western blot、克隆形成试验、transwell、CCK-8增殖试验、划痕试验等,证实EGLN1的表达与结直肠癌侵袭转移的关系。3.结合代谢芯片结果、免疫组化结果及GEO数据库的信息,初步分析PDK4表达与EGLN1表达的相关性。4.采用免疫组化染色方法,检测PDK4在结直肠癌组织和癌旁正常肠粘膜组织中的表达,对相关临床病理参数进行统计分析,探讨其临床意义。结果1.EGLN1蛋白在结直肠癌组织中低表达,而在癌旁肠粘膜组织中高表达(61.3%vs38.9%,P<0.01),并与结直肠癌分化程度、临床分期、是否发生淋巴结转移关系密切(P<0.01)。2.成功建立SW620 EGLN1KD细胞系和LS174T EGLN1KD细胞系,并证实下调EGLN1蛋白表达的细胞增殖、侵袭、迁移能力均强于对照组细胞;Western blot证实下调EGLN1蛋白表达的细胞E-cadherin表达上调,N-cadherin和Vimentin表达下调。3.分析EGLN1蛋白高表达组与对照组的代谢芯片及免疫组化结果,发现该蛋白与PDK4蛋白表达呈负相关(P<0.01)。4.PDK4在结直肠癌组织中表达高于癌旁肠黏膜组织(57%vs 26.7%,P<0.01),且与结直肠癌的分化程度、临床分期、淋巴结转移等密切相关(P<0.05),且PDK4高表达组患者的生存时间显著低表达组患者(P<0.01)。结论1、在结直肠癌中EGLN1表达下调,与分化程度、临床分期和是否发生转移密切等相关,提示该基因低表达与结直肠癌发生发展关系密切。2、下调EGLN1蛋白表达后促进结直肠癌细胞侵袭转移。3、在结直肠癌组织中PDK4表达水平与EGLN1表达水平呈负相关。4、在结直肠癌中PDK4高表达,与分化程度、临床分期和有无转移密切等相关,该基因可能参与结直肠癌的发生、发展。