BMAL1通过HIF-1α/VEGF/ANG2轴促进神经胶质瘤血管生成及瘤周水肿的机制研究

摘要

目的 探讨核心昼夜时钟节律基因——脑和肌肉芳香烃受体核转运样蛋白1基因(brain and muscle ARNT-like 1, BMAL1)是否通过调控血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和血管生成素2(angiopoietin-2, ANG2)参与人神经胶质瘤的血管生成及瘤周脑水肿,揭示其在神经胶质瘤抗血管治疗耐受中的潜在作用。方法 收集79例不同WHO分级的神经胶质瘤组织及瘤周非肿瘤组织,分为两组,分别为WHO分级Ⅰ/Ⅱ级组和Ⅲ/Ⅳ级组。采用免疫组化检测BMAL1蛋白、缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α)、血管生成素1(angiopoietin-1, ANG1)、ANG2、VEGF的表达,采用分化簇34(cluster of differentiation 34, CD34)标记计算微血管密度(microvessel density,MVD)。术前行MRI,测量肿瘤及瘤周水肿体积,计算水肿指数(edema index, EI)。体外构建BMAL1过表达或BMAL1沉默的人神经胶质瘤细胞模型,用Western blot检测BMAL1对HIF-1α、 ANG1、 ANG2、VEGF的调控。采用χ2检验、t检验、Kendall's tau-b和Spearman秩相关分析进行统计分析。结果 神经胶质瘤组织BMAL1阳性率为74.68%,显著高于瘤周组织(39.24%),高级别神经胶质瘤BMAL1阳性率(95.12%)显著高于低级别(52.63%)(P均<0.001)。BMAL1表达与ANG2、VEGF、HIF-1α呈正相关(Kendall'sτ=0.587、0.398、0.558,P<0.001),与ANG1呈负相关(Kendall'sτ=-0.409,P<0.001)。BMAL1阳性组MVD显著高于阴性组,为(43.75±10.94)个/HPF vs.(25.3±10.93)个/HPF(P<0.001),且BMAL1与MVD呈正相关(rs=0.915,P<0.001)。BMAL1阳性患者中重度水肿比例更高,EI随BMAL1表达升高而递增(P<0.05)。体外实验显示,沉默BMAL1抑制VEGF和HIF-1α表达;过表达BMAL1通过HIF-1α通路上调ANG2和VEGF,对ANG1无显著影响。结论 BMAL1在神经胶质瘤中高表达,可能通过HIF-1α信号通路上调ANG2和VEGF,促进血管生成和瘤周水肿,提示BMAL1可能参与神经胶质瘤对抗血管生成治疗的耐受机制,有望成为改善抗血管治疗及控制水肿的新靶点。

关键词

神经胶质瘤 / BMAL1 / 血管生成 / 缺氧诱导因子1α / 血管生成素2 / 血管内皮生长因子

基金资助

国家自然科学基金（82060457）; 湖北省教育厅科学技术研究计划重点项目（D20234302,B2023223,D20244304）; 湖北省自然科学基金（2024AFB1021,2026AFC0718,2026AFC0721）; 湖北省卫生健康委员会项目（WJ2023M171）; 荆门市科技局重点项目（2023WFZD006）