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背景与目的:子宫内膜癌是女性生殖道常见的恶性肿瘤之一,约占女性癌症总数的7%,严重威胁女性健康,其发生的分子机制尚不清楚。它的发生是一漫长过程,早期发现是有效治疗的关键。近年研究表明,在其发生发展过程中抑癌基因的失活、突变和信号通路的异常激活可能发挥了重要作用。
MAPK家族信号通路是引起细胞生物学反应的重要信号传导系统,是细胞外与细胞内的信号转导的交汇点,其在肿瘤的形成、进展和转移中都扮演着重要角色,该通路成员已经成为肿瘤新药研制的分子靶点之一。目前研究发现子宫内膜癌的发生发展与一些信号通路的活性改变密切相关,其中主要包括MAPK和EGFR两条信号通路。
PTEN作为一个抑癌基因,在细胞生长、凋亡中具有重要生物学功能。迄今为止,已有大量研究证实PTEN基因对整合多条上下游信号通路有重要作用。许多前期研究也发现,相关信号通路仅在PTEN缺失情况下对相关信号通路抑制剂敏感。而PTEN基因在人子宫内膜癌中的丢失率可高达60%~80%。因此,本实验中我们使用稳定转染方法改变两株子宫内膜癌细胞中PTEN表达,旨在探讨相关信号通路抑制剂诱导不同PTEN表达下人子宫内膜癌细胞的凋亡和增殖抑制等情况,为选择以相关信号通路为靶点的子宫内膜癌治疗,提高临床疗效提供一定实验基础。
方法:
1.激光共聚焦显微镜检测Ishikawa和HEC-1A细胞中PTEN蛋白表达;免疫组化法和western blot法分别检测磷酸化p38MAPK蛋白表达,p38MAPK信号通路下游磷酸化靶蛋白ATF-2表达。探讨PTEN缺失Ishikawa和PTEN完整HEC-1 A细胞中p38MAPK信号通路的活性。
2.PTEN小分子干扰RNA及PTEN基因转染后,激光共聚焦显微镜检测PTEN蛋白表达;流式细胞术、MTT法、实时定量PCR及western blot分别检测细胞干预后子宫内膜癌细胞早期凋亡及细胞周期、细胞增殖活性、p38MAPK下游底物ATF-2 mRNA表达、p38MAPK通路的磷酸化水平及其下游底物4E-BP1蛋白的磷酸化水平、磷酸化eIF4E蛋白、凋亡相关蛋白cleaved caspase-3及Bax表达。比较PTEN缺失和表达情况下人子宫内膜癌细胞Ishikawa及HEC-1A对SB203580的作用及可能作用机制。
3.将人子宫内膜癌(Ishikawa,HEC-1A细胞)细胞移植于裸鼠皮下,成功建立子宫内膜癌细胞裸鼠皮下移植瘤模型;SB203580多点注射Ishikawa及HEC-1A裸鼠皮下移植瘤瘤体,DMSO和PBS注射组作为对照。Western blot检测瘤体PTEN、磷酸化p38MAPK蛋白表达、比较注射对裸鼠皮下移植瘤生长的影响、免疫组化法分析瘤体中PCNA(增殖细胞核抗原)及Ki67(细胞增殖抗原)蛋白表达、HE染色观察裸鼠肝脏和肾脏的形态学结构。探讨PTEN缺失或表达下子宫内膜癌细胞中p38MAPK信号通路抑制剂的体内作用。
结果:
1.Ishikawa细胞中PTEN蛋白表达缺失,HEC-1A细胞PTEN蛋白表达(P<0.01);两株细胞中均存在磷酸化p38MAPK蛋白表达,而Ishikawa细胞中表达水平要高于HEC-1A细胞(P<0.05);Ishikawa细胞中ATF-2蛋白磷酸化亦明显高于HEC-1A细胞(<0.05)。
2.小分子干扰RNA封闭与PTEN稳定转染使两株子宫内膜癌细胞(IshikawaPTEN null,HEC-1A PTEN intact)PTEN表达改变。SB203580干预可使PTEN缺失Ishikawa及HEC-1A细胞生长显著抑制、细胞发生早期凋亡并引致细胞发生G1期阻滞;细胞内ATF-2 mRNA表达下调、p38MAPK通路磷酸化水平均降低、磷酸化eIF4E及4E-BP1蛋白表达均显著下降,同时cleaved caspase-3及Bax表达明显上调(P<0.05);而对PTEN表达HEC-1A及Ishikawa细胞则无明显上述改变,与PTEN缺失两种细胞比较这些差异均具有统计学意义(p<0.01)。
3.Western Blot显示Ishikawa细胞裸鼠皮下移植瘤中PTEN蛋白表达缺失,SB203580注射组磷酸化p38MAPK蛋白的表达显著下降;SB203580注射治疗对人子宫内膜癌PTEN缺失Ishikawa细胞裸鼠皮下移植瘤生长均有明显抑制作用,抑瘤率可达59.1%;免疫组化示Ishikawa细胞裸鼠皮下移植瘤瘤组织细胞浆中PCNA及Ki67染色强度减弱,表达显著下调,与PBS注射组和DMSO注射组相比,差异有显著性(P<0.05);注射后裸小鼠肝脏和肾脏组织结构正常。而对PTEN表达HEC-1A细胞裸鼠皮下移植瘤则无明显上述改变,与Ishikawa细胞裸鼠皮下移植瘤比较这些差异均具有统计学意义(p>0.01)。
结论:
1.二种子宫内膜癌细胞中均存在p38MAPK信号通路激活,这种激活水平与PTEN表达相关,PTEN缺失Ishikawa细胞的激活水平较高。
2.人子宫内膜癌细胞中内外源性的PTEN缺失使两株细胞中p38MAPK通路活化,对p38MAPK相关抑制剂的敏感性增加。其机制可能与PTEN缺失导致PTEN对p38MAPK信号通路负性调控功能的丧失,使p38MAPK信号通路的下游底物4E-BP1激活,然后通过eIF4E靶基因的转录改变引致p38MAPK通路活化,最终使导致子宫内膜癌发生发展。抑制p38MAPK信号通路有望成为治疗子宫内膜癌的一个新靶点,其可能机制为PTEN缺失情况下,p38MAPK信号通路特异性抑制剂SB203580诱导的细胞早期凋亡与凋亡相关蛋白Caspase-3和Bax的增加有关。
3.表明人子宫内膜癌裸鼠皮下移植瘤中PTEN状态与p38MAPK信号通路抑制剂治疗疗效相关,这种治疗无显著肝肾毒副作用,相对安全可行。