研究背景流行病学资料表明:化学致癌剂是诱导人类癌症发生的重要因素之一。目前,环境的污染,食品添加剂的大量使用,使得周围环境以及食物中所含的潜在性化学物质的致癌作用,日益凸现。尤其是近年来国人饮食结构的改变:摄入高热量、高蛋白、高脂肪,低纤维的食品,促进了结肠炎及结肠癌的日益高发。据报道,上海市的结肠癌发病率、病死率均明显升高,在众多恶性肿瘤中,其病死率已跃居第2位。实验表明:结肠癌的发生、发展与结肠炎症的反复发作密切相关。结肠炎癌变主要决定于结肠炎的发生程度、发生部位及病程长短。临床资料表明,30年以上的结肠炎患者癌变率可达40%以上。因此,寻找一个新的治疗靶点,阻断结肠炎的慢性持续性发展对于预防结肠炎相关的结肠癌发生至关重要。Galectin-3(半乳糖凝集素3),β-半乳糖凝集素家族的一员,是一种多功能蛋白,广泛表达于正常上皮细胞、免疫细胞和肿瘤细胞中,可分布在细胞质、细胞核和细胞膜上。肿瘤及炎症细胞能够通过非经典途径分泌galectin-3。Galectin-3参与细胞的生长、粘附、分化,促进肿瘤的发展和转移。它被认为是一种癌症相关蛋白,在多种赘生物中表达增高。目前,在结肠癌发生发展中galectin-3表达变化的报道,结果尚不统一,但可以确定的是其在肿瘤转移时表达增高。Galectin-3被认为是促炎因子,在炎症性肠病患者中低表达。然而,galectin-3敲除的小鼠,炎症反应又明显减轻。Galectin-3在结肠炎与结肠癌发生发展中究竟扮演着怎样的角色?目前尚不清楚。本课题通过观察galectin-3在结肠炎癌变过程中的变化,以期探讨galectin-3在结肠炎及癌变过程中的作用。实验方法本研究采用致癌剂与致炎剂联合应用的方法复制结肠炎相关的小鼠结肠癌模型,并以该模型为基础进行深入研究。实验分成两步,首先是模型的建立与优化。将五周龄雄性ICR小鼠320只,随机分为实验组(1-7)和阴性(8)对照组。实验1-3组分别腹腔注射10mg/kg, 15mg/kg, 20mg/kg的1,2-二甲肼(DMH)一周后,再给予小鼠饮用含2%的右旋葡聚糖苷钠(DSS)饮用水一周。实验4-6组的小鼠仅通过腹腔注射10mg/kg,15mg/kg,20mg/kg的DMH。实验7组小鼠则只饮用含2%DSS的饮用水。第8组小鼠则不给予任何处理。每周记录小鼠体重及进食量,在第四、九、十三周分别处死部分小鼠以观察小鼠的结肠炎癌变情况,并于第二十周处死剩余小鼠。待模型复制成功后,再进行实验第二步:将五周龄雄性ICR小鼠160只,随机分为正常组(40只),模型组(60只),2.5%、5%、10%植物多糖组(各20只)。除正常对照组外,其余各组均腹腔注射15mg/kg DMH,一周后,给予小鼠饮用含2%的DSS饮用水一周。正常对照组小鼠,仅腹腔注射生理盐水。造模后第7周,即实验进行的第9周,将植物多糖与饲料粉末混合制备含2.5%、5%、10%植物多糖的大鼠饲料,饲食小鼠直至实验结束。模型组则不再给予特殊处理。分别在实验进行的第3,5, 9, 12,15, 20周随机从正常及模型组中选取并处死小鼠,其余小鼠均于实验结束的第20周处死。在冰浴中收集小鼠肠道样本,肠道样本一方面用作H.E染色,监测炎症或癌症的发生、发展情况。另一方面,用作RT-PCR, Westen blot制样,分别从RNA水平及蛋白水平观察galectin-3的变化情况及植物多糖对结肠炎癌变的影响。实验结果腹腔注射DMH(10, 15, 20mg/kg)一周后,再饮用含2%DSS的饮用水一周。第四周约40%小鼠出现便血。一周后,便血消失。至第九周,约有30%的小鼠再次出现便血体征。第十三周,约10%的小鼠出现脱肛。第二十周, 40%左右的小鼠出现脱肛。在第二十周时100%的小鼠出现结肠腺癌。从H.E切片结果来看,小鼠肠道病变基本遵循了从轻度炎症(渗出,浅表溃疡)向中度炎症,重度炎症,不典型增生、癌前病变向原位癌、转移癌转变等过程。而植物多糖组小鼠的肠道炎症控制在中等程度。采用RT-PCR,Western-blot方法测定结肠粘膜galectin-3的水平经历了四次变化:1)炎症早期,结肠粘膜细胞的细胞质中,galectin-3的表达明显降低,核质比明显下降;2)炎症中晚期,结肠粘膜细胞的细胞质中,galectin-3的表达水平仍然低于正常粘膜细胞,但较急性期有所升高。细胞核的galectin-3显著升高,核质比升高;3)结肠肿瘤形成后,galectin-3在细胞质表达与正常粘膜细胞相比,未见显著性差异。核质比有所增高;4)植物多糖治疗的小鼠,结肠粘膜galectin-3表达明显增高,细胞核的galectin-3也显著升高,核质比上升。结论1.Galectin-3的变化、亚细胞分布参与结肠炎进程中反复的损伤、修复、增生、腺瘤形成与癌变。2.细胞质galectin-3的表达从炎症期的降低到癌变时的恢复,与报道的人类结肠炎与结肠癌galectin-3的表达变化趋势一致,表明该模型能较好地模拟人类结肠炎与结肠癌galectin-3的变化。3.细胞核galectin-3的表达,及其核质比的动态变化与结肠炎癌变过程密切相关。4. Galectin-3的配体具有明显的结肠炎癌变预防作用,提示galectin-3可作为结肠炎癌变及其预防靶点。本实验为结肠炎癌变的研究与防护提供了新的线索。