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胃癌是世界上第二位高发、高致死率恶性肿瘤,早期诊断较为困难,预后较差,严重影响了人们的身体健康,因此对胃癌发生及转移的机制进行研究,成为目前的研究热点。
胃癌的发生和转移是环境和宿主多种因素多个步骤复杂相互作用的结果。在与胃癌发生有关的诸多环境因素中,环境有毒化学物质如多环芳烃、卤代芳烃等污染在现代工业社会中无疑具有重要的地位。在对多环芳烃、卤代芳烃等环境污染物的分子毒理学研究中发现了一个介导这类化学物质毒性的重要受体,芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR).
AhR是一种配体激活性转录因子,当与多环芳烃、卤代芳烃等配体结合后AhR从细胞浆移位至细胞核,在胞核与芳香烃受体核转位子(aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator,ARNT)结合为异二聚体,AhR/ARNT异二聚体作为转录因子复合物能够识别并结合位于AhR反应性基因启动子上游的外源性化学物调控元件(xenobiotic regulative element,XRE),引发其下游的目的基因转录及表达,从而产生相应的生物学效应。对AhR功能的传统研究主要集中于AhR调控CYP1A1等外源化合物代谢酶的表达,从而参与外源化合物的代谢。然而新近的研究表明AhR还参与调控许多重要的生物学过程,包括个体发育、细胞分化、增殖、凋亡、癌变等。AhR不仅与多种肿瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺癌等发生密切相关,AhR的激活还可促进肿瘤的侵袭转移。目前有关AhR与胃癌发生发展关系的研究极少。本研究首先从mRNA水平和蛋白质水平研究AbR在胃癌组织、癌旁正常组织及胃癌细胞株中的表达,然后通过体外试验研究AhR在胃癌细胞侵袭转移过程中的作用并初步探讨其相关机制,最后用AhR特异性激动剂2,3,7,8-四氯代苯并二噁英(2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo—p—dioxin,TCDD)处理胃癌细胞,探讨AhR激动剂对胃癌细胞生长的影响。
本研究分为三部分:
第一部分 AhR在胃癌、癌旁正常组织及胃癌细胞株中的表达
第二部分 AhR通过c—Jun介导调节MMP—9的表达并促进胃癌细胞的侵袭和转移
第三部分 AhR激动剂对胃癌细胞生长的影响
第一部分 AhR在胃癌、癌旁正常组织及胃癌细胞株中的表达
目的:通过对胃癌组织和细胞中AhR表达的研究,探讨AhR与胃癌发生之间可能存在的关系。
方法:首先采用免疫组化(immunohistochemistry,IHC)方法研究39例胃癌组织及其相应癌旁正常组织中AhR蛋白的表达分布及核转位情况,然后用Western blot、RT—PCR和real—time RT—PCR法进一步检测胃癌和癌旁正常组织中AhR蛋白和mRNA的表达,最后用Western blot、RT—PCR和real—time RT—PCR法检测五株胃癌细胞中AhR蛋白和mRNA的表达。
结果:IHC结果显示,AhR主要在胃组织上皮细胞胞核表达,部分细胞在胞浆中也有弱的表达;AhR在胃癌组织中的阳性表达率为89.74%,明显高于其相应癌旁正常组织48.72%(P<0.01);AhR在胃癌组织中的表达水平也明显高于其相应癌旁正常组织(P<0.01);胃癌组织中AhR的核转位率为87.18%,明显高于其相应癌旁正常组织的20.51%(P<0.01);胃癌组织中AhR的核表达水平也明显高于其相应癌旁正常组织(P<0.01)。Western blot结果显示,胃癌组织中AhR蛋白的表达水平明显高于其相应癌旁正常组织(P<0.01)。RT—PCR结果显示,AhR mRNA的表达水平与蛋白表达水平基本一致,AhR mRNA在胃癌组织中的阳性表达率为92.31%(36/39),明显高于其相应癌旁正常组织66.67%(26/39)(P<0.01)。进一步的real—time RT—PCR结果显示,AhR mRNA在胃癌组织中的表达水平较其癌旁正常组织中显著升高了近9倍(P<0.01)。
对五株胃癌细胞(MKN28,MKN45,AGS,NCI N87和KATOⅢ)中AhR mRNA和蛋白的表达检测显示,AhR mRNA和蛋白在MKN28、MKN45、AGS和KATOⅢ细胞中有较高水平表达,在NCI N87细胞中有中等水平表达。
结论:AhR在胃癌组织和细胞中的高水平表达和核转位提示AhR与胃癌的发生密切相关。
第二部分 AhR通过c—Jun介导调节MMP—9表达并促进胃癌细胞的侵袭和转移
目的:探讨AhR激活对胃癌细胞侵袭迁移的影响并初步探索其相应机制。
方法:利用组织芯片采用免疫组化的方法观察不同浸润深度胃癌中AhR和MMP—9蛋白的表达;以AhR激动剂TCDD处理胃癌AGS细胞,用划痕试验及Transwell技术观察AhR通路激活对胃癌细胞侵袭迁移能力的影响;分别用AhR激动剂TCDD和AhR拮抗剂白藜芦醇(Resveratrol,RSv)处理AGS细胞,用RT—PCR检测c—Jun和MMP—9mRNA的表达变化,用Western blot法检测c—Jun蛋白的表达变化,用明胶酶谱法检测细胞上清中MMP—9蛋白活性改变;最后采用siRNA技术沉默c—Jun基因,再用TCDD处理AGS细胞检测MMP—9的表达变化。
结果:胃癌组织芯片免疫组化染色显示,随着胃癌浸润深度的增加和转移,AhR和MMP—9的表达水平也逐渐升高,胃癌组织中AhR的表达与MMP—9的表达密切相关(r=0.555;P=0.000);随着TCDD浓度的增加,AGS细胞的迁徙距离逐渐增加,Transwell试验显示细胞的迁移和侵袭能力也逐渐增加;TCDD可诱导MMP—9和c—Jun的表达,RSV可抑制TCDD诱导的MMP—9和c—Jun的表达;当用siRNA技术沉默c—Jun基因后,TCDD诱导的MMP—9表达明显受抑制。
结论:AhR可通过c—Jun介导调节MMP—9的表达并促进胃癌细胞的侵袭转移。
第三部分 AhR激动剂对胃癌细胞生长的影响
目的:探讨AhR激动剂对胃癌细胞生长的影响。
方法:用不同浓度(0,0.010.1,1,10,100nM) TCDD处理AGS细胞相应时间后,用MTT法检测细胞的存活率变化,用流式细胞仪检测细胞周期和凋亡的变化。
结果:MTT结果显示,随着TCDD浓度的增加和作用时间的延长,AGS细胞的存活率逐渐降低,呈明显的浓度和时间依赖性;流式细胞术结果显示,不同浓度TCDD作用于AGS细胞48小时,随着TCDD浓度的增加,G1期细胞所占比例逐渐增高,S期细胞所占比例相应下降,G2期细胞所占比例无明显改变,但AGS细胞的凋亡率无明显变化。
结论:AhR激动剂可通过使胃癌细胞停滞于G1期来抑制细胞的增殖,AhR可能成为治疗胃癌的一个新靶点。