【研究背景】结肠癌是全球最常见的恶性肿瘤之一,在我国,其发生率呈逐年上升趋势。尽管外科手术、内科化疗等治疗手段不断创新,但结肠癌的病死率并没有得到很好的控制,这与其恶性生物学进展有关。肿瘤恶性进展的影响因素很多,除遗传因素外,环境因素也可以通过诱导慢性应激等机制促进肿瘤的恶性进展,其中包括环境污染中的重金属污染物。流行病学研究提示:在重金属污染物中,砷(aresnic,As)和镉(cadmium,Cd)占首要位置。前期的研究提示,重金属污染物As可以通过诱导上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)机制促进结肠癌的进展。而另一种重要污染物Cd是一种广泛分布于土壤、空气和水中的I类致癌物。Cd暴露的主要来源是食物、香烟烟雾和工业污染。其生物半衰期很长,可在机体累积毒性并致癌,但是Cd对肿瘤进展的影响未见报道。EMT是上皮细胞经特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程。其在胚胎发育、炎症、纤维化疾病等过程中中发挥着重要作用,同时也是肿瘤恶性化发展的重要推手。已经发现Cd可以诱导多种肿瘤(肺癌、前列腺癌、膀胱癌、肾癌等)的发生,但人们对于Cd促进结肠癌进展及其分子机制知之甚少。本文旨在探究通过环境污染浓度的Cd对人结肠癌细胞株HCT-116进行慢性诱导,建立诱导后的稳定细胞株,以观察结肠癌细胞株HCT-116的恶性生物学行为的变化,探究其机制是否与EMT相关。【研究方法】利用体外细胞培养的方法,构建慢性低剂量(15 n M)的Cd暴露的人类结肠癌稳定细胞株HCT-116和未诱导的细胞株HCT-116为研究对象。通过MTT实验、平板克隆形成实验、流式检测细胞周期实验、transwell细胞迁移实验、细胞划痕实验等观察HCT-116细胞的恶性生物学行为的变化;通过蛋白免疫印迹法检测与EMT相关的蛋白标志物(E-cadherin,Vimentin,MMP-3,MMP-9等)的表达变化。【结果】1 成功构建慢性低剂量Cd暴露后稳定转化的HCT-116细胞模型。2 MTT实验和克隆形成实验检测结果提示,低剂量Cd处理后促进了结肠癌细胞株HCT-116的增殖能力和克隆形成能力。3 细胞周期检测发现,低剂量Cd处理导致处于S期的细胞比例增高。4 粘附实验和细胞迁移实验结果表明,低剂量Cd慢性暴露后导致细胞粘附能力下降,同时细胞的迁移能力增强。且细胞形态的结果显示,经过低浓度的Cd慢性处理后,细胞连接变得松散,粘附能力下降。5 Cd急性处理HCT-116细胞后,对EMT相关蛋白marker进行检测:Western blot实验检测结果发现,Cd急性处理组EMT相关的上皮样标记物蛋白E-cadherin下降而间质样标记物波形蛋白Vimentin的表达量明显增加,且基质金属蛋白酶MMP-3、MMP-9的表达都有不同程度的升高。实验组与对照组相比差异有明显统计学意义(P<0.05)。【结论】人结肠癌细胞株HCT-116在慢性暴露于低剂量Cd后,细胞连接变得松散,粘附能力下降;且细胞的恶性生物学行为加强(增殖、迁移、侵袭等能力加强)。这些可提示HCT-116细胞在慢性低剂量Cd暴露后出现EMT的表现。Western blot实验结果进一步检测并验证了我们的想法,实验组相较对照组EMT相关的上皮样标记物蛋白E-cadherin下降而间质样标记物波形蛋白Vimentin的表达量明显增加,且基质金属蛋白酶MMP-3、MMP-9的表达都有不同程度的升高,同时ZEB1、β-catenin蛋白表达量明显增加。这些结果表明环境污染浓度的Cd慢性暴露可促进结肠癌细胞的恶性进展,其机制可能与慢性低剂量镉处理肿瘤细胞后引起EMT有关。