肿瘤相关巨噬细胞表型转化在小檗碱防治肠道肿瘤中的作用

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目的结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是消化系统常见的恶性肿瘤之一,西方国家发生率较高,是第三位高发恶性肿瘤。近年来,由于我国生活方式的改变、饮食结构中脂肪成分增多纤维成分减少和肥胖等因素影响,CRC发病率呈逐年增加的趋势,在我国已成为第五位肿瘤死亡原因。结直肠腺瘤被公认为CRC的癌前病变,对腺瘤给予及时的诊断和治疗,可有效预防和降低CRC的发生。因此,有必要提高对CRC癌前病变的认识,并给予及时的内镜治疗和规范随访。目前尚缺乏十分理想和安全的腺瘤防治方法,现阶段主要包括内镜下息肉切除和化学预防,但均存在有效率低及容易复发等问题。因此,迫切需要寻找能直接抑制息肉生长、疗效明确且副作用少的药物。中药提取物小檗碱具有潜在的抗肿瘤作用,但体内实验研究有限,机制不清。近些年,越来越多的证据表明肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophages,TAMs)在肿瘤的增殖、侵袭和转移过程中发挥重要作用。在绝大多数肿瘤中,TAMs起到了促进肿瘤发展的作用,但TAMs对CRC兼具促瘤和抑瘤作用,因此,干预TAMs在CRC演变过程中的各种生物学行为可能成为目前CRC防治的新策略。Apcmin/+小鼠可自发形成腺瘤,是研究肠道肿瘤发生和药物干预的良好模型。本研究以Apcmin/+小鼠为研究对象,评价小檗碱防治肠道息肉生长的疗效和安全性,并探讨此过程中TAMs表型的变化,旨在从免疫角度揭示小檗碱防治肠道肿瘤的可能机制。方法1.4周龄Apcmin/+小鼠随机分为两组,每组10只小鼠:对照组(常规饮食水)和小檗碱组(含0.1%小檗碱饮用水)。每日观察小鼠状态,每周测量小鼠体重一次。给药12周后处死小鼠,解剖显微镜下计数各组小鼠全肠道息肉的数目、大小和分布情况。HE染色评价息肉病理类型。2.增殖细胞核抗原(PCNA)免疫组化染色及原位末端转移酶标记技术(TUNEL)分别评价对照组和小檗碱组Apcmin/+小鼠肠道肿瘤细胞增殖和凋亡。3.运用免疫荧光双染方法检测Apcmin/+小鼠肠道息肉组织中总巨噬细胞表面分子F4/80、M1型巨噬细胞表面分子诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,i NOS)和M2型巨噬细胞表面分子甘露糖受体(mannose receptor,MR)的表达。另外,利用4-6周龄C57BL/6J小鼠分离、提取和培养腹腔巨噬细胞,分别给予四种不同处理,即空白对照组、IL-10组、IL-10+IFN-γ组和IL-10+小檗碱组。处理后提取巨噬细胞总RNA,逆转录,利用Realtime-PCR方法检测M1型巨噬细胞表面分子i NOS和趋化因子配体10(cxc chemokine ligand 10,CXCL-10)及M2型巨噬细胞表面分子MR和精氨酸酶1(arginase 1,Arg-1)的m RNA表达水平,比较小檗碱对两种类型腹腔巨噬细胞表面分子的影响。4.应用免疫组化、Western Blot和ELISA方法评价小檗碱对环氧合酶2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表达和前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)水平的影响。结果1.小檗碱给药期间小鼠耐受性良好,未出现明显不良反应,体重缓慢增长,与对照组无显著差异。2.小檗碱组肠道息肉总数较对照组减少62%(11.50±2.21 vs 30.63±3.29,P<0.001);小檗碱组各种不同直径的息肉数量均显著减少,且近、中、远各段小肠息肉数量与对照组相比均减少。3.PCNA免疫组化染色结果示小檗碱组小鼠肠道息肉部位细胞增殖较对照组减少32%[(44.60±2.88)%vs(65.80±3.27)%,P<0.001]。TUNEL显示小檗碱组小鼠肠道息肉部位细胞凋亡比例较对照组明显增加[(10.52±0.61)%vs(4.92±0.86)%,P<0.001]。4.免疫荧光双染结果显示:与对照组肠道息肉组织相比,小檗碱组肠道息肉组织中总巨噬细胞表面分子F4/80阳性表达明显减少,M1型巨噬细胞表面分子i NOS阳性表达明显增加,M2型巨噬细胞表面分子MR阳性表达明显减少,提示小檗碱可能促进Apcmin/+小鼠肠道息肉组织中巨噬细胞表型由M2型向M1型转化。细胞实验部分:与空白对照组相比,IL-10组M2型巨噬细胞表面分子MR和Arg-1表达明显增加,表明IL-10可以促进腹腔巨噬细胞向M2型活化;与空白对照组和IL-10组相比,IL-10+IFN-γ组M1型巨噬细胞表面分子i NOS和CXCL-10表达明显增加,表明IFN-γ能够促进腹腔巨噬细胞向M1型活化;与其他三组相比,IL-10+小檗碱组M1型巨噬细胞表面分子i NOS和CXCL-10表达明显增加,M2型巨噬细胞表面分子MR和Arg-1表达明显减少,表明小檗碱可以促进腹腔巨噬细胞由M2型向M1型转化。5.小檗碱组较对照组肠道息肉组织COX-2免疫组化评分减少56%(7.60±0.57vs 3.38±0.51,P<0.001),COX-2表达水平下降,肠粘膜PGE2水平也有所降低。结论小檗碱可促进肿瘤相关巨噬细胞表型由M2型向M1型转化,抑制环氧合酶-2的表达,抑制肿瘤细胞增殖及促进细胞凋亡从而发挥抑制肠道肿瘤生长的作用。
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