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结肠癌在发达国家是最为常见的恶性肿瘤,是我国癌症死亡最常见的原因之一。研究显示,患有炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD)如溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)患者和克隆病患者,其罹患结肠癌的风险远高于普通人群。 促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)及其相关肽优洛可定Ucn1(Urocortin1),Ucn2和Ucn3同为促肾上腺皮质激素释放激素家族肽成员,并通过CRHⅠ型受体(Corticotropin-releasing hormone receptor1,CRHR1)和CRHⅡ型受体(Corticotropin-releasing hormone receptor2,CRHR2)两种跨膜G蛋白偶联受体发挥作用。CRH和Ucn1对CRHR1有较高亲和力,而Ucn2和Ucn3主要对CRHR2有亲和作用。有大量的文献证实在外周,CRH家族肽能够发挥促炎效应,调节风湿性关节炎、桥本氏甲状腺炎和UC等多种炎性疾病。 早在上世纪九十年代,便有文献报道CRH家族肽及其受体在胃肠道系统中有所分布,并且能够调节肠道炎症。然而,CRH家族肽对肠炎相关性肠癌(Colitis-associated cancer, CAC)的发生及发展作用一直未见报道。本研究旨在探讨在CAC小鼠模型中,CRHR1对肠炎相关性肠癌发生及发展的调节作用。此论文分别从观察CRHR1在CAC小鼠模型及结肠癌病人体内的表达及其分布;CRHR1对模型小鼠CAC的调节作用研究;CRHR1对CAC的调节作用起始时点的确定以及CRHR1对CAC的调节作用的机制研究这四个部分进行阐述。 第一部分 CRHR1在CAC模型小鼠结肠部位的表达和分布 目的:观察CRHR1及其配体在CAC小鼠和结肠癌病人肠道内的表达及其分布。 方法:利用氧化偶氮甲烷(Azoxymethane,AOM)和葡聚糖硫酸钠(Dextransodium sulfate,DSS)两种药物建立CAC模型小鼠。通过实时定量基因扩增(real-time quantitative PCR, qRT-PCR)和聚丙烯酰胺凝胶电泳(Western blotting,WB)技术检测CRHR1及其配体Ucn1和CRH在CAC小鼠肠道中的表达;采用免疫组化方法观察CRHR1及其配体Ucn1和CRH在CAC小鼠和结肠癌病人肠道中的表达及其分布。 结果:AOM和DSS相互作用在小鼠造模第80天结肠部位可见腺癌发生,造模成功。CRHR1及其配体CRH和Ucn1在CAC小鼠肠道表达明显高于未造模小鼠;免疫组化结果显示,CAC小鼠结肠部位的CRHR1及其配体的表达明显高于未造模小鼠,在结肠癌病人结肠组织中的分析结果也进一步证实,腺癌区域CRHR1的表达明显高于癌旁区域;最后,免疫组化的结果显示CRHR1及Ucn1主要分布在小鼠结肠组织中炎症细胞浸润的区域。 结论:在CAC小鼠结肠部位,CRHR1的表达明显升高且主要分布于炎症浸润区域,暗示CRHR1可能参与调节CAC的发生和发展。 第二部分 CRHR1对模型小鼠CAC的调节作用 目的:观察CRHR1在CAC模型小鼠中的调节作用。 方法:将小鼠体内的CRHR1整体敲除,利用AOM和DSS造CAC模型。记录造模80天期间,CRHR1-/-小鼠和CRHR1+/+小鼠的存活率及体重变化;并在造模第80天,将两组小鼠结肠取出,分析其结肠部位的肿瘤大小,数目及肿瘤发生率;利用免疫组化对两组小鼠的结肠进行组织学分析,并对其炎症、溃疡、增生、及损伤面积进行评分;最后,利用qRT-PCR和WB技术分析两组小鼠结肠部位的炎症因子表达。 结果:造模早期,CRHR1-/-小鼠存活率明显高于CRHR1+/+小鼠,其体重下降率也低于CRHR1+/+小鼠;造模80天结束后,CRHR1-/-小鼠结肠部位肿瘤数目及大小都明显小于CRHR1+/+小鼠,且肿瘤发生率明显低于CRHR1+/+小鼠;组织学分析发现,40%的CRHR1-/-小鼠出现高级别异型增生且没有腺癌发生,而70%的CRHR1+/+小鼠多呈现高级别异型增生,且其中30%的小鼠出现腺癌;此外,组织学评分显示CRHR1-/-小鼠在炎症、溃疡、增生及损伤面积的评分都明显小于CRHR1+/+小鼠。最后,qRT-PCR及WB结果发现,CRHR1-/-小鼠结肠部位的细胞因子,如白介素-1β(interleukin, IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的表达都明显低于CRHR1+/+小鼠,而抗炎因子IL-10的表达明显高于CRHR1+/+小鼠。 结论:CRHR1在CAC模型小鼠中起到明显的促癌和促炎效应。 第三部分 CRHR1对CAC调节作用起始时点的确定 目的:明确CRHR1在CAC发生发展过程中发挥促癌及促炎效应的起始时点。 方法:分别取出造模第10天、15天、25天的小鼠结肠,观察两组小鼠的结肠长度及其组织学差异;利用qRT-PCR分析造模第10天、15天、20天、25天小鼠结肠部位炎症因子的表达情况;最后,利用免疫组化技术分析在造模第25天,两组小鼠结肠部位炎症细胞的浸润情况。 结果:分别取出两组小鼠造模第10天、15天、25天小鼠的结肠发现,从第10天开始,CRHR1-/-小鼠的结肠普遍长于CRHR1+/+小鼠;组织学分析发现,在造模早期(第10天、15天、25天),CRHR1-/-小鼠结肠部位发生的粘膜损伤与修复、炎症细胞的浸润及其异型增生的情况,都好于C RHR1+/+小鼠,组织学评分也进一步证实此结果;此外,在这一阶段(第10天、15天、25天),CRHR1-/-小鼠结肠部位的促炎因子IL1-β,IL-6和TNF-α的mRNA表达水平明显低于CRHR1+/+小鼠,而抗炎因子IL-10的mRNA水平逐渐高于CRHR1+/+小鼠。最后,免疫组化的结果显示在造模第25天,CRHR14-小鼠结肠部位浸润的淋巴细胞和巨噬细胞少于CRHR1+/+小鼠。 结论:CRHR1在CAC发生早期开始发挥促炎及促癌效应。 第四部分 CRHR1对CAC的调节机制研究 目的:CRHR1在CAC模型小鼠中发挥促炎和促癌效应的机制研究。 方法:采用免疫组化的方法对结肠浸润的炎症细胞(淋巴细胞、巨噬细胞)进行鉴定,并利用双重染色的方法定位CRHR1主要表达的炎症细胞类型;利用流式细胞技术分析CRHR1-/-小鼠和CRHR1+/+小鼠的外周血单核细胞的数目;利用酶联免疫吸附测定法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)分析小鼠外周血分离出的单核细胞分泌炎症因子的水平。WB技术分析两组小鼠结肠部位核因子kappa B(nuclear factor-kappa B,NF-κB)和信号转导与转录活化因子(signal transducers and activators of transcription,STAT3)两种转录因子的表达;最后,利用Tunel检测法和5-溴脱氧尿嘧啶核苷(5-Bromo-2-deoxyUridine,Brdu)检测法分别分别两组小鼠结肠部位细胞的凋亡和增殖能力,并用WB技术分析凋亡蛋白的表达加以佐证。 结果:免疫组化的结果发现CRHR1多表达于巨噬细胞中;且流式的结果显示,CRHR1-/-小鼠外周血内的单核细胞数目少于CRHR1+/+小鼠;ELISA的结果显示,CRHR1-/-小鼠的外周血单核细胞分泌的IL-6和TNF-α少于CRHR1+/+小鼠,而分泌IL-1β和IL-10的水平相差无几;WB结果显示,CRHR1-/-结肠部位的NF-κB和STAT3的磷酸化水平明显低于 CRHR1+/+小鼠,且NF-κB向核内转移水平也少于CRHR1+/+小鼠。最后,Tunel分析显示CRHR1+/+小鼠结肠部位的凋亡细胞少于CRHR1-/-小鼠,且促凋亡蛋白B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,BCL-2)表达上调而抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2相关X蛋白(BCL-2-associatedXprotein, Bax)表达下调。而Brdu的分析发现CRHR1+/+小鼠结肠部位的细胞增殖能力高于CRHR1-/-小鼠。 结论:CRHR1通过巨噬细胞发挥促炎效应,且CRHR1可能通过调节NF-κB和STAT3相互作用,抑制细胞凋亡并促进细胞增殖,从而促进癌变的发生。