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背景:结直肠癌是临床上常见的消化系统恶性肿瘤,具有高发病率和高死亡率。多数患者在确诊时疾病已发展至中晚期且出现转移,因此寻找抑制肿瘤转移的靶点显得至关重要。由于启动子区域甲基化程度升高,细胞膜蛋白瞬时受体电位M通道家族成员 TRPM4(Transient Receptor Potential Cation Channel Subfamily M Member 4)在结直肠癌组织中表达较正常肠粘膜显著下降或沉默,且转染TRPM4的肠癌细胞株胞浆中钙离子浓度显著升高。基因的甲基化修饰与钙离子信号通路在肿瘤的发生、发展及侵袭、转移等过程中发挥重要作用,但TRPM4是否可以作为甲基化调控的抑癌基因并通过调控钙离子信号通路影响结直肠癌的发展和转移尚未见报道。目的:探讨甲基化调控基因TRPM4在结直肠癌中的生物学作用和分子机制,重点研究TRPM4是否可以通过钙离子信号调控结直肠癌细胞内相关下游信号通路来影响肿瘤转移,为基于TRPM4的结直肠癌诊断和治疗提供科学依据。方法:通过甲基化特异性PCR(Methylation-specific PCR,MSP)检测TRPM4基因启动子区域甲基化程度;通过半定量RT-PCR(Real-time PCR)和免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)检测正常肠粘膜和结直肠癌组织中TRPM4的表达变化;通过质粒转染获得稳定表达TRPM4的肠癌细胞株,体外观察TRPM4对肠癌细胞增殖、迁移、细胞骨架和钙稳态等的影响,并建立肿瘤裸鼠皮下种植模型体内观察TRPM4对结直肠癌生长的影响;通过Western Blot检测相关通路蛋白的表达变化,探究TRPM4可能调控的下游信号通路。结果:TRPM4在大多数肠癌细胞系和结直肠癌组织中表达降低甚至沉默,且在这些异常表达的肿瘤细胞及组织中检测到TRPM4基因启动子区域的高度甲基化。TRPM4蛋白表达和肿瘤分期(p<0.001)、淋巴结转移(p=0.008)、远处转移(p=0.025)和侵袭(p<0.001)显著相关。TRPM4高表达的患者术后生存率明显高于低表达者。肠癌细胞株转染TRPM4后,通过体内外实验发现TRPM4能显著抑制肿瘤细胞的增殖、迁移,并引起细胞骨架重构。流式细胞术和Western Blot结果显示TRPM4显著促进钙离子内流并激活钙蛋白酶(calpain),介导焦点粘附激酶FAK(Focal Adherin Kinase)的蛋白水解并抑制其磷酸化,从而抑制下游PI3K/AKT/mTOR(Phosphatidylinositol 3-kinase/Protein Kinase B/Mammalian Target of Rapamycin)通路来抑制肿瘤细胞的转移,同时,TRPM4可造成多种迁移相关蛋白的表达改变。这些抑制作用可被钙蛋白酶抑制剂解除。结论:TRPM4是一个甲基化调控的结直肠癌抑癌基因,TRPM4蛋白表达可显著抑制肿瘤细胞的生长、侵袭迁移并引起细胞骨架重构。TRPM4通过激活钙离子-钙蛋白酶信号抑制FAK-PI3K/AKT/mTOR通路,从而抑制肿瘤转移。因此,TRPM4有希望作为一种肿瘤标志物和潜在治疗靶点应用于结直肠癌的诊断和转移治疗。