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原发性肝癌(primer hepitia cancer,PHC)是世界范围内最常见的消化系统恶性肿瘤之一,中国是原发性肝癌高发地区,其发病率和死亡率均位居世界首位。由于其发病较为隐匿、发病快、易复发转移,加之缺乏有效的治疗手段,严重威胁着人类的健康。因此,阐明肝癌的发病机制将有助于其诊断和治疗。 Wnt/β-catenin信号通路不仅在胚胎发育、细胞分化、组织修复中起重要调控作用,而且与肿瘤包括原发性肝癌的发生也密切相关,已经成为当今肝癌研究的热点。Wnt/β-catenin信号可通过关键蛋白β-catenin入核介导与细胞增殖转移、血管生成相关等靶基因表达,如c-myc、cyclin-D1、VEGF、MMPs。Wnt/β-catenin信号异常在许多肝脏疾病中均有报导,如慢性肝炎、肝纤维化,提示其可能参与肝癌形成过程中各个环节促进肝癌形成。因此,明确Wnt/β-catenin信号通路在原发性肝癌发生发展中的作用及详细机制,可以为肝癌的诊断和治疗提供新思路。 β-Catenin在原发性肝细胞癌中的表达研究在国内外均有报导,但是未就微量化学物质二乙基亚硝胺(DEN)刺激肝炎产生,促进实验动物肝脂肪化及肝纤维化进程,最终诱发原发性肝癌的病理进程做详细探讨,也未见微量化学物质经Wnt/β-catenin信号通路调控原发性肝癌形成的动态变化研究报导。因此,本研究拟通过利用微量化学物质DEN诱发小鼠原发性肝癌,研究Wnt/β-catenin信号在肝炎、肝脂肪化、肝纤维化、肝癌等病理阶段过程中的动态表达及其调控原发性肝癌形成的分子机制,为临床药物干预原发性肝癌提供科学依据。 目的: 探究β-catenin在原发性肝细胞癌小鼠模型中的动态表达以及其对肝癌形成的调控机制,为肝癌形成机制提供理论依据,为肝癌的诊断和治疗提供新思路。方法: 1.采用DEN1.65 mg/10 g经口给药,建立小鼠原发性肝癌模型,利用H&E染色和Masson染色观察肝脏组织病理学变化。 2.利用免疫组织染色法和实时荧光定量 PCR法检测并分析炎症因子(COX-2,TNF-α)、脂肪化因子(PPAR-γ,AP-2)、纤维化因子(TGF-β1,Smad-2)等蛋白与核酸的表达变化规律。 3.利用免疫组织染色法和实时荧光定量PCR法检测并分析β-catenin mRNA和其蛋白的表达水平,并探讨它和COX-2、TNF-α、PPAR-γ、AP-2、TGF-β1、Smad-2等因子的相关性。 4.体外培养HepG-2细胞,利用Wnt3a(100 ng/ml)刺激HepG-2细胞,采用实时荧光定量PCR法和Western Blotting法分析β-catenin mRNA表达和其蛋白在细胞质、细胞核中的表达分布差异。 5.利用实时荧光定量PCR法检测并分析Wnt3a(100 ng/ml)刺激后,HepG-2细胞中COX-2、TNF-α、PPAR-γ、AP-2、TGF-β1、Smad-2 mRNA表达变化。 结果: 1.整个实验期间(共35周)模型组小鼠体重显著低于正常对照组(P<0.05),但模型组小鼠体重仍然呈增长趋势;化学物质DEN刺激10周后,模型组小鼠肝脏指数逐渐升高,第25周后显著高于正常对照组(P<0.05),而正常对照组肝脏指数无明显变化。 2. HE染色结果显示化学物质DEN刺激后的第10周小鼠肝脏出现不同程度的肝细胞坏死、炎性细胞浸润等现象;第15周肝脏出现脂肪变性;第20周肝小叶结构被破坏,胶原纤维沉积;第25周肝细胞脂肪变性进一步加重,出现肿瘤结节;第30周肝细胞核质比增大、异形度增加、高倍镜下可见有丝分裂相。Masson染色结果显示,化学物质DEN刺激后第10周、第15周,未见明显的胶原蛋白沉积;而化学物质DEN刺激后第20-25周,肝门脉域出现纤维组织增生;第30-35周增生的胶原束包绕分割肝小叶,正常的肝小叶结构被破坏,假小叶形成。 3. RT-PCR结果显示化学物质 DEN刺激后第10周时模型组肝脏 COX-2、TNF-α、PPAR-γ、AP-2、TGF-β1、Smad-2 mRNA表达显著高于正常对照组(P<0.05),且均有逐渐升高趋势,而正常对照组肝脏上述因子mRNA水平无明显变化。比较上述因子 mRNA水平在肿瘤组织、邻近癌旁组织和正常肝脏组织中表达差异,发现上述因子 mRNA水平在肿瘤组织中表达最高、其次为在邻近癌旁组织,而在正常肝脏组织的相应表达最低,各组比较均有显著差异(P<0.05)。免疫染色结果表明相对于正常组肝脏组织,模型组肝脏组织中COX-2、PPAR-γ、AP-2、TGF-β1、Smad-2等蛋白呈阳性表达,且随着化学物质 DEN刺激后时间延长而逐渐增加。 4.免疫组织染色结果显示,β-catenin蛋白在化学物质DEN刺激后第10周主要在肝细胞细胞浆表达,有少量在核内表达,并呈明显的时间依赖关系;第30周、35周,β-catenin主要在肝细胞细胞核内表达。RT-PCR结果显示化学物质DEN刺激后第10周时模型组肝脏β-catenin mRNA表达显著高于正常对照组(P<0.05),且有逐渐升高趋势,而正常对照组肝脏β-catenin mRNA水平无明显变化。RT-PCR结果肝癌组织中β-catenin mRNA表达显著高于癌旁组织(P<0.05)。免疫组织染色结果显示,肝癌组织中β-catenin蛋白的细胞质和细胞核阳性率显著高于癌旁组织(P<0.05)。 5.将模型组分为两组:β-catenin核阳性表达组(记做β-catenin N+)和β-catenin核阴性表达组(记做β-catenin N-)。比较β-catenin的核表达差异与COX-2、TNF-α、PPAR-γ、AP-2、TGF-β1、Smad-2 mRNA表达的相关性,显示β-catenin N+组上述因子的mRNA表达水平均显著高于β-catenin N-组(P<0.05)。 6.将所有成瘤样本(15例)分为两组:β-catenin核阳性表达组(记做β-catenin N+)和β-catenin核阴性表达组(记做β-catenin N-)。β-catenin N+组肝脏肿瘤结节数和有丝分裂相数均显著高于β-catenin N-组(P<0.05)。 7.体外细胞实验中,RT-PCR结果显示,Wnt3a(100 ng/ml)刺激 HepG-2细胞不同时间6 h、18 h和24 h后,β-catenin mRNA呈时间依赖升高。Western blotting结果显示,β-catenin总蛋白、细胞质蛋白、核蛋白水平也呈时间依赖增加。 8. RT-PCR结果显示,Wnt3a成功激活 HepG-2细胞 Wnt/β-catenin信号,COX-2、TNF-α、PPAR-γ、AP-2、TGF-β1、Smad-2 mRNA表达均有不同程度升高。 结论: Wnt/β-catenin信号通路可通过上调炎症因子(COX-2,TNF-α)、脂肪化因子(PPAR-γ,AP-2)、纤维化因子(TGF-β1,Smad-2)来刺激炎症产生,促进脂肪化和纤维化病理进程,最终诱发原发性肝癌形成。Wnt/β-catenin信号通路的激活是肝癌发生过程中的早期事件,β-catenin可作为肝癌早期诊断的分子标记和开发高效、特异性的抗肝癌药物的一个潜在靶点。