乙醛簡介及其致病機轉
乙醛(acetaldehyde)是酒精在肝臟中經由酒精去氫酶 (alcohol dehydrogenase, ADH)代謝所產生的，其被證實具有致癌性，會導致細胞癌化、抑制 DNA 修補 以及增強細胞傷害 (Obe and Ristow, 1979; Garro, et al., 1986) ，國際癌症組織協 會鑑定乙醛為致癌物質。乙醛有可能引起肝臟疾病，例如肝炎及肝癌 (Morgan et al., 2004)。近年來有研究報告指出其可能與一些蛋白質結合而影響肝臟結構與功
能(Lieber, 1994; Pares et al., 1994; Carter and Wands, 1988) 。除此之外，乙醛在肝
癌細胞株 HepG2 中也可活化轉錄因子 activator protein 1 (AP-1)與 nuclear factor-κB (NF-κB) (Roman et al, 2000)。而 AP-1 與 NF-κB 可能與腫瘤侵襲及轉移 相關 (Huber et al., 2004)。然而乙醛是否會經由 AP-1 與 NF-κB 促進腫瘤轉移，
到目前為止還不是非常清楚。
腫瘤的侵襲與轉移與MMP 的相關性
腫瘤的侵襲與轉移是造成癌症病患治療失敗及死亡的主要原因，腫瘤細胞 的轉移需將細胞外基質重組，過度破壞細胞外的基質是癌症的特點，也是癌症惡 化的主因 (Lukashev and Werb,1998)。許多蛋白質水解酶都能破壞細胞外基質的 成 分 ， 其 中 以 Matrix metalloproteinase (MMP) 為 主 。 MMP 是 Zinc-binding endonuclease 的一員，其功用是破壞基底膜及調控細胞生長及分化，不同種類的
MMP 具有不同受質特異性，例如：interstitial collagenase (MMP-1)能夠分解第一、
二、三型的collagens (Collier et al., 1988; Glodberg et al., 1986) ，而 stromelysin (MMP-3) 具有分解第三、四型的 collagens、proteoglycan、fibronectin 以及 laminin 的活性 (Chin et al., 1985; Okada et al., 1986; Wilhelm et al., 1987; Saus et al., 1988) 。另外 72kDa 及 92kDa 的 Gelatinase/type IV collagenase(MMP-2 及 MMP-9)
可分解第四、五型的collagens、fibronectin、laminin 以及 gelatins(Collier et al., 1988;
Murphy et al., 1989; Wilhelm et al., 1989; Okada et al., 1990) 。因為基底膜含有許
多MMP 的受質，所以 MMP 異常分泌時會破壞基底膜的組成。
MMP 參與許多生理過程中結締組織的重組，例如胚胎的發育、排卵及傷口
修復。此外這些蛋白質水解酶的異常分泌可能產生疾病，例如，類風濕性關節炎、
心血管疾病 (Nagase and Woessner,1999; Hulboy et al., 1997; Stetler-Stevenson et al., 1993) 。另外因為 MMP 會破壞基底膜，所以腫瘤的侵襲與轉移必須依賴其 表現上升(Westermarck and Kahari, 1999; Stamenkovic, 2000)。近年來 MMP 可當 成肝癌的血清指標 (Paradis et al., 2005)，尤其是 MMP-9 在肝癌表現量最高，
MMP-9 會破壞基底膜中的第四型膠原蛋白，造成肝癌的轉移 (Arii et al., 1996)。
MMP-9 啟動子上含 AP-1 與 NF-κB 結合位 (Sato and Seiki, 1993; Sato et al., 1993) ，在本實驗室之前的報告當中已經證實了乙醛可以活化 NF-κB 而增加細
胞激素的表現。接下來我們想了解的是乙醛是否可經由誘發NF-κB 或 AP-1 的活
性增加MMP-9 的表現，而在腫瘤轉移的進程中扮演重要的角色。
NF-κB 及 AP-1 在基因調控的重要性
真核生物的基因受到結合至啟動子上游序列的轉錄因子調控，其中 NF-κB
及AP-1 在基因調控扮演重要角色 (Brach et al., 1993; Liou and Baltimore et al., 1993) 。NF-κB 及 AP-1 受到許多刺激物例如生長因子、細胞激素、UV 及氧化 壓力所活化 (Johnson and McNight, 1989; Abate et al., 1990; Sen and Packer, 1996) ，而活化的 NF-κB 及 AP-1 可調控許多基因的表現包含與免疫反應及腫瘤 轉移的相關基因 (Johnson and McNight, 1989; Liou and Baltimore et al, 1993; Sen and Packer, 1996) 。
NF-κB 最早是由 Baltimore 於 1986 年發現。NF-κB 是由 p50、p52、p65 (Rel A)、Rel B 及 c-Rel 組成的雙倍體轉錄因子 (Siebenlist et al., 1994)。NF-κB 為誘 發型的轉錄因子在發炎反應、免疫反應、腫瘤細胞惡化中扮演重要角色 (Karin and Ben-Neriah, 2000)。在正常情況下, NF-κB 與其抑制蛋白質 IκB 結合而存在於 細胞質當中，但是如果細胞受到傷害，IKK 會將 IκB 磷酸化，接下來 β-TrCP 與 磷酸化的IκB 結合，將其送到 26S proteosome 分解， IκB 與 NF-κB 解離之後，
使NF-κB 次單位 p50 及 p65 蛋白質的 nuclear localization signals 暴露出來，而使 得p50/p65 heterodimer 送到細胞核內。活化態的 heterodimer 會進一步與基因啟
動子上的特定序列結合，而導致下游基因的表現 (Baldwin et al., 1996; Barnes et al., 1997; Manna and Aggarwal, 2000) 。
而AP-1 是由 Fos (c-Fos, FosB, Fra-1, and Fra-2) 和 Jun (c-Jun, JunB, and JunD) 家族組成，其在細胞增生、分化以及凋亡作用中扮演重要角色(Brach et al., 1993; Liou and Baltimore, 1993)。AP-1 活性受到 mitogen-activated protein (MAP) kinases 像是 c-Jun N-terminal kinases (JNKs)、 p38 和 extracellular signal-regulated kinases (ERKs)調控 (Karin et al., 1997)。
研究動機
由於乙醛可以活化NF-κB、AP-1(Roman et al, 2000)，而 MMP-9 啟動子上含 AP-1 與 NF-κB 結合位 (Sato and Seiki, 1993; Sato et al., 1993) 。在這個研究中，
我們想要探討的是乙醛是否可經由誘發NF-κB 或 AP-1 的活性增加 MMP-9 的表
現，而在腫瘤轉移的進程中扮演重要的角色(圖 1)。我們的結果顯示乙醛與腫瘤
的轉移有關。而機轉為乙醛可以經由IκB、JNK 及 p38 訊息傳導路徑同時活化轉
錄因子 NF-κB 與 AP-1 進入細胞核中與 MMP-9 基因上游的啟動子結合而活化
MMP-9 基因表現。這是第一次發現乙醛會活化 MMP-9 的訊息傳導路徑。
圖 1. 論文研究架構