DAPK基因启动子区过甲基化与颈段食管癌的关系

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  【摘要】目的 探讨死亡相关蛋白激酶基因启动子区过甲基化与颈段食管癌的关系。方法 采用甲基化特异性PCR(MSP)法和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)法分析颈段食管部正常黏膜、颈段食管癌及相应癌旁组织中DAPK基因启动子区过甲基化及其mRNA表达状况。结果 42例颈段食管癌组织中,有27例(64.3%)DAPK基因启动子区过甲基化,其在各病理分级和T分级之间差异无统计学意义(P>0.05),而在N分级之间差异有统计学意义(P<0.05)。25例癌旁组织中,有6例过甲基化,且均为颈段食管癌组织中有过甲基化的病例。颈段食管部正常组织、非甲基化的颈段食管癌组织和癌旁组织中均有DAPK mRNA表达。结论 颈段食管癌中DAPK基因启动子区过甲基化与mRNA失表达有关,可能是颈段食管癌发生、发展的原因之一。
  【关键词】颈段食管肿瘤;蛋白激酶类/遗传学;基因表达;DNA甲基化
  死亡相关蛋白激酶(death-associated protein kinase,DAPK)是一种钙离子和钙调素依赖的丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶,它参与干扰素-γ、肿瘤坏死因子-α、Fas等诱导的细胞凋亡过程,具有促进凋亡的功能[1]。DAPK的正常表达可抑制肿瘤的发生、发展和转移。有研究发现,在一些恶性细胞株或肿瘤组织中,DAPK表达缺失或极少表达,可能与其基因启动子区CpG岛过甲基化有关。为探讨抑癌基因DAPK启动子区CpG岛过甲基化与颈段食管癌的关系,笔者观察了颈段食管部正常组织、颈段食管癌及相应癌旁组织中DAPK基因启动子区过甲基化及其mRNA表达情况。
  1 资料与方法
  1.1 一般资料 42例颈段食管癌及相应癌旁组织来源于笔者所在医院手术切除的标本,25例癌旁组织取自肿瘤边缘5 mm外区域,为肉眼下正常组织,且病理检查未见癌细胞浸润。5例颈段食管部正常组织来自颈段食管外伤手术修复的患者。颈段食管部组织切除后,立即放入-70 ℃冰箱中备用。42例颈段食管癌患者中,男34例,女8例。年龄最小者32岁,最大者78岁,平均53.4岁。术前均未经化疗或放疗。全部颈段食管癌组织经病理诊断均为鳞状细胞癌,其中高分化17例,中分化10例,低分化15例。按1997年国际抗癌协会TNM标准,T1期7例,T2期9例,T3期15例,T4期11例,N0期29例,N1期13例。
  1.2 主要试剂及仪器 基因组DNA修饰试剂盒购于美国Intergen公司;TRIzol试剂购于GIBCO公司;逆转录酶MLV为Promega公司产品。PCR仪为9600型,成像系统为Grab-it 4.0,分析软件为Gelworks 1 D interdiate。
  1.3 方法
  1.3.1 DNA提取和亚硫酸氢钠修饰 DNA提取用酚氯仿抽提法。取1 μg DNA,用基因组DNA修饰试剂进行修饰。
  1.3.2 甲基化特异性PCR DAPK基因的扩增用甲基化特异性PCR(MSP)法。甲基化引物:5-GGA TAG TCG GAT CGA GTT AAC GTC-3 (上游),5-CCC TCC CAA ACG CCG-3(下游);非甲基化引物:5-GGA GGA TAG TTG GAT TGA GTT AAT GTT-3(上游),5-CAA ATC CCT CCC AAA CAC CAA-3(下游)。反应条件为:95 ℃、5 min,然后95 ℃、30 s,58 ℃、30 s,72 ℃、30 s,40个循环后,72 ℃、5 min。反应体系(25 μl)含模板约0.1 μg、0.4 μmol各引物、0.2 mmol dNTP、10 mmol 2-巯基乙醇、Mg2+ 1.5 mmol、1.0 UTaqDNA聚合酶、10×反应缓冲液2.5 μl(含硫酸氨)和适量水。为保证检测的可靠性,以正常人外周血淋巴细胞DNA,经SssI甲基转移酶处理过的胎盘DNA和水,分别做非甲基化与甲基化的阳性对照和空白对照。取10 μl PCR扩增产物用3%琼脂糖凝胶电泳,紫外灯下观察并照相。
  RNA提取及RT-PCR检测mRNA:取-70 ℃存放的上述组织,每份约50 mg,用1 ml TRIzol(按说明书操作)逐步提取总RNA。CDNA第一链合成体系为25 U,每份取总RNA 2 μg,用逆转录酶MLV、oligodT以及相关试剂按说明配成适当浓度,合成cDNA。
  根据GenBank中DAPK mRNA序列,用primer premier 5.0设计引物:5-GCC TGG AGA CGG AGA AGA T-3(上游),5 -AAG TCC CGT GGC TGG TAG A-3(下游),内参照-actin的引物:5-GTG CGT GAC ATT AAG GAG-3(上游),5-CTA AGT CAT AGT CCG CCT-3(下游)。为了确保内参和目的基因的可比性,用primer dropping法(6)进行PCR扩增,即在扩增前先找出各自的平台期,使反应终止于平台期之前的指数增长期。PCR反应体系(25 μl)中含模板cDNA 2.5 μl、10 Buffer 2.5 μl、Mg 1.5 mmol、dNTP 0.4 mmol、0.3 μmol各引物,1 U Taq DNA聚合酶和适量水。反应条件为:95 ℃预变性5 min,然后95 ℃ 45 s,54 ℃ 45 s,72 ℃ 45 s。先加入DAPK基因引物,程序运行6个循环后再加入-actin引物,共28个循环,然后72 ℃延伸5 min。反应结束后取5 μl产物,用1.5%琼脂糖凝胶(内含EB)电泳,然后用grab-It成像系统照相并分析各条带的吸光度值,以目的基因对β-catin的相对累积光密度值记录结果。
  1.4 统计学处理 应用SPSS 10.0软件进行统计学分析,DAPK基因启动子区甲基化与各临床资料之间的关系用χ2检验,非甲基化的癌组织、癌旁及正常颈段食管部组织中mRNA表达的差异用方差分析。
  2 结果
  42例颈段食管癌组织中,有27例过甲基化,甲基化率为64.3%,甲基化产物为98 bp;5例正常颈段食管部组织均无DAPK基因甲基化;25例癌旁组织中,有6例发生甲基化,且均为相应癌组织中有甲基化的病例。DAPK基因过甲基化在颈段食管癌各病理分级和T分期间差异无统计学意义(P>0.05),而在N分期(N0和N1)间差异有统计学意义(P<0.05)。RT-PCR检测结果示,所有甲基化的肿瘤组织中均无DAPK mRNA表达,而5例正常组织、19例癌旁组织和15非甲基化的颈段食管癌组织中均有其mRNA的表达,差异无显著性(P=0.332)。
  3 讨论
  目前的研究认为,DNA甲基化是一种新的基因调控机制,即基因序列不发生变化而基因表达受影响。DNA甲基化多数位于CpG岛(CpG二核苷酸聚集区),而CpG岛多集中分布于基因5端启动子区域。基因启动子区CpG岛过甲基化可通过抑制其转录,使该基因失活。Baylin等[2]研究发现,有多种抑癌基因的失活与其5端启动子区CpG岛过甲基化有关。MSP技术敏感性高,且特异性强,假阳性极少见。笔者采用MSP法,检测了颈段食管癌中DAPK基因启动子区甲基化状态。
  DAPK是一种调节细胞凋亡的正向调控因子,参与多种细胞凋亡信号传导途径,包括干扰素-γ、肿瘤坏死因子-α、FAS、p53[3]和TGF-β[4]等。DAPK的表达缺失与其基因启动子区域CpG岛高频率过甲基化在造血系统恶性肿瘤[5]、结肠直肠癌[6]、前列腺癌[7-8]、膀胱癌[9]、胃癌[10]、头和颈肿瘤以及其他一些实体瘤中被发现。Jeong等[11]采用甲基化特异性聚合酶链式反应法,发现宫颈癌组织中p16及DAPK的甲基化阳性率分别为57%及44.9%,较正常宫颈组织明显升高。目前有关Barrett食管腺癌的研究中,检测正常食管黏膜及食管腺癌的DAPK基因过甲基化率分别为20%和60%,并且发现DAPK启动子的异常甲基化与DAPK蛋白的表达下降密切相关,而低表达DAPK的癌灶分级分期更高[12]。
  本研究结果显示,颈段食管癌中DAPK基因启动子区CpG岛过甲基化与其转录失活有关,可能是颈段食管癌发生的原因之一。在部分癌旁组织中也发现有甲基化,说明DAPK基因启动子区CpG岛过甲基化可能是颈段食管癌发生和发展过程中较早期的分子事件。
  本研究表明,颈段食管癌组织中DAPK基因启动子区甲基化率很高(62.7%),而正常颈段食管部黏膜组织中无甲基化,说明颈段食管癌的发生可能与DAPK基因甲基化有关。统计分析显示,DAPK基因甲基化与临床病理分级和T分期无关,而与有无淋巴结转移有关。有研究显示,肺癌细胞株的转移能力与DAPK水平有关,在肺癌细胞株中恢复DAPK的生理水平可抑制其转移能力。Tang等[13]在研究非小细胞肺癌中甲基化与其愈后的关系时发现,DAPK基因过甲基化的肿瘤患者5年生存率(56%)比非甲基化的肿瘤患者(92%)明显降低。同时他还发现当用去甲基化药物52aza2dc处理非小细胞肺癌时,这些细胞中的DAPK重新获得表达和对肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand,TRAIL)的敏感性[14]。这些研究结果表明,DAPK有抑制肿瘤转移的功能。检测肿瘤组织中DAPK基因的甲基化,可为肿瘤预后分析提供理论依据。提示将脱甲基化药物和死亡配体结合应用将会提升抗癌效果。因此,作为一种重要的诱导凋亡作用的蛋白激酶,DAPK在癌症治疗中可作为一种潜在的药物作用靶点[15]。
  总之,以往研究已发现多种抑癌基因的启动子区过甲基化与肿瘤发生有关,颈段食管癌中也发现了一些抑癌基因的甲基化,但DAPK基因启动子区过甲基化与颈段食管癌发生的确切关系,还需进一步研究。相信随着研究的深入,抑癌基因启动子区过甲基化将成为肿瘤诊断或预后估计的检测指标。
  
  参 考 文 献
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