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胃癌是消化道最常见的恶性肿瘤,其死亡率居当今世界癌症致死率的第二位。在中国,胃癌的致死率更是位列各种癌症之首。与其它恶性肿瘤相似,胃癌也是多基因遗传以及表观遗传的改变共同作用的结果。胃癌很多是从慢性胃粘膜病变演变而来,而其演变的机制依然不明。 人类基因组中具有两种遗传学信息:即传统意义上的遗传学信息提供了功能性蛋白质合成所需要的模板;而表遗传学的信息则提供了这些遗传学信息指令所执行的特定时间,地点以及方式。对恶性肿瘤的多年研究使人们认识到几乎所有人类肿瘤不仅仅是由基因结果改变引起的,而表观遗传学的异常同样起着举足轻重的作用。表观遗传学改变主要包括DNA甲基化改变和组蛋白修饰,这两种调控模式本身及之间的相互作用网络可导致印记丢失,染色质重塑,非必需重复序列的转录、基因的异常活化以及抑癌基因的异常沉默等。表观遗传学的研究为进一步了解肿瘤的各种特性,优化肿瘤的早期诊断,改善肿瘤的预后提供了崭新的策略。 DNA甲基化所致基因表观遗传学转录失活已经成为肿瘤表观基因组学研究的重点内容。基因组水平上研究DNA甲基化模式不仅对于肿瘤疾病的诊断、治疗和预后判断具有重要的实用价值,而且肿瘤细胞CpG岛甲基化所致相关基因的表观遗传学转录沉默也为Knudson“二次打击(two-hit)”经典假说做出了重要的补充。 死亡受体属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)基因超家族,其胞外区有一段富含半胱氨酸的区域,而胞质区具有同源氨基酸残基构成的结构域,后者具有蛋白水解功能,称作死亡结构域(death domain,DD)。通过死亡结构域,死亡信号得以进一步传递,最终启动凋亡的发生。目前已知的死亡受体有5种,分别是TNFR1(又称CD120a或p55),CD95(又称FAS/Apo-1),DR3(又称Wsl—1/Ap03/ TRAMP),DR4,DR5。前三种受体的配体分别是TNF,CD95L(FasL),Apo-3L,而DR4和DR5的配体均为TRAIL(APO-2L)。与前三种受体启动的凋亡通路不同,DR4和DR5具有其自身的鲜明特点。体内外实验表明,TRAIL与死亡受体结合可选择性的诱导多种肿瘤细胞凋亡,而对大多数正常细胞无明显的杀伤作用121。这一特性使其优于TNF配体家族的其它成员,成为肿瘤治疗的新动力。 目前,有多项研究表明DR4和DR5在多种肿瘤细胞中存在低表达的现象,而且其表达水平的下降可能与其基因的启动子区甲基化相关。但是,目前在胃癌细胞中尚没有对DR4和DR5甲基化的详尽研究。因此,本研究以多种人胃癌细胞系为研究对象,重点研究DR4和DR5在胃癌细胞中的表达水平以及甲基化状态,并通过体内体外实验来研究去甲基化药物5-Aza-CdR对其甲基化的影响,从而为胃癌发生机制的研究以及胃癌的治疗探索新的思路。 方法: 1、常规培养4株胃癌细胞株,分别AGS,SGC7901,MKN28,MGC803。 2、取两例胃大部切除术后的胃正常上皮组织作为对照。 3、RT-PCR方法检测胃癌细胞株内DR4和DR5的RNA表达水平。 4、Western blot检测胃癌细胞株内DR4和DR5的蛋白表达水平。 5、 MS-PCR检测胃癌细胞株内DR4和DR5启动子区甲基化水平。 6、RT-PCR方法检测5-Aza-CdR处理后的胃癌细胞株内DR4和DR5的RNA表达水平。 7、Western blot方法检测5-Aza-CdR处理后的胃癌细胞株内DR4和DR5的RNA表达水平。 8、 MS-PCR检测5-Aza-CdR处理后的胃癌细胞株内DR4和DR5启动子区甲基化水平。 9、建立胃癌裸鼠移植瘤模型。 10、测定5-Aza-CdR处理后的胃癌裸鼠移植瘤生长曲线。 11、RT-PCR方法检测5-Aza-CdR处理后的胃癌裸鼠移植瘤内DR4和DR5的 RNA表达水平。 12、Western blot方法检测5-Aza-CdR处理后的胃癌裸鼠移植瘤内DR4和DR5的RNA表达水平。 13、MS-PCR检测5-Aza-CdR处理后的胃癌裸鼠抑制瘤内DR4和DR5启动子区甲基化水平。 14、统计学分析各实验数据。 结果: 1、胃癌细胞中DR4和DR5在mRNA水平存在表达水平下调。在MKN28,MGC803,AGS以及SGC7901细胞系中,DR4的mRNA表达水平经统计分析均低于对照组(P<0.05); DR5的mRNA表达水平与DR4相似,经统计分析,除MGC803外,其它胃癌细胞均低于对照组(P<0.05)。 2、胃癌细胞中DR4和DR5在蛋白水平存在表达水平下调。在MKN28,MGC803,AGS以及SGC7901细胞系中,DR4的蛋白表达水平经统计分析,均明显低于对照组;DR5的蛋白表达水平与DR4相似,经统计分析,除了MGC803外,其它胃癌细胞均低于对照组(P<0.05)。 3、胃癌细胞中DR4和DR5的启动子区存在异常甲基化。在MKN28,MGC803,AGS以及SGC7901细胞系中,DR4均为部分甲基化,而DR5除MGC803为非甲基化外,其余细胞系中均为部分甲基化。 4、5-Aza-CdR能够逆转胃癌细胞中DR4和DR5的启动子甲基化水平,并上调DR4和DR5的表达水平。检测不同浓度5-Aza-CdR处理胃癌细胞系MKN28,AGS及SGC7901不同时间后的细胞增殖状态,结果显示5-Aza-CdR可明显抑制细胞增殖(P<0.05),且明显表现出药物浓度及作用时间依赖性;检测胃癌细胞系在5-Aza-CdR作用后的凋亡状态,5-Aza-CdR明显诱导了细胞凋亡;检测胃癌细胞系中DR4和DR5的mRNA表达水平,结果显示5-Aza-CdR能上调胃癌细胞系中DR4和DR5的表达水平,并且具有药物浓度及作用时间依赖性。 5、5-Aza-CdR能够抑制胃癌裸鼠移植瘤的生长,并且具有作用时间依赖性。胃癌细胞裸鼠移植瘤生长曲线表明:5-Aza-CdR(1g/Kg)能抑制裸鼠移植瘤的生长,且随时间增加抑制效果明显。 6、5-Aza-CdR能够逆转胃癌裸鼠移植瘤中DR4和DR5的启动子甲基化水平,并上调DR4和DR5的表达水平。通过检测5-Aza-CdR(1g/Kg)对胃癌裸鼠移植瘤中DR4和DR5表达水平影响,结果显示5-Aza-CdR能促进DR4和DR5的表达水平;检测5-氮杂胞苷(1g/Kg)对胃癌裸鼠移植瘤中DR4和DR5启动子甲基化水平影响,结果显示5-氮杂胞苷(1g/Kg)能显著抑制DR4和DR5启动子甲基化水平。 结论: 1、在胃癌细胞中DR4和DR5无论在mRNA水平还是蛋白水平都存在低表达现象,而且其mRNA水平与蛋白水平相一致,说明其表达调控发生在转录水平。 2、在胃癌细胞中DR4和DR5基因的启动子区都存在高甲基化,而且其甲基化与其表达水平相关。 3、在体内及体外水平都能逆转DR4和DR5的甲基化水平,从而诱导DR4和DR5表达水平升高。