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在我国,子宫内膜癌是女性生殖道最常见的恶性肿瘤之一,且其发病率逐年持续上升。约25%的子宫内膜癌病例在确诊时已属晚期,对化疗和内分泌治疗的客观反应率很低,预后不佳。然而,迄今我们对子宫内膜癌发生、进展及侵袭转移的分子机制尚不清楚。据报道,同源盒转录基因EMX2在雌性生殖系统发育中起关键作用,Emx2-/-雌性小鼠的生殖道(子宫、宫颈、阴道等)完全缺如。在绝经前子宫内膜中,EMX2的蛋白表达量随月经周期发生规律性改变,而绝经后子宫内膜中EMX2呈持续性高表达;同时,体外实验证实EMX2可拮抗正常内膜上皮细胞的过度增殖。课题组预实验发现约30%(10/30)的子宫内膜癌组织中EMX2表达显著下降,提示EMX2基因失活可能参与了子宫内膜癌的发生发展等过程。基于以上发现,本课题拟从以下四个方面对子宫内膜癌中EMX2基因的生物学功能及其作用机制进行探讨:(1)检测组织和细胞系EMX2mRNA和蛋白的表达水平,分析其与患者各临床病理参数之间的相关性;(2)应用甲基化特异性PCR(MSP)及DNA测序等技术检测子宫内膜癌中EMX2基因启动子区高甲基化的发生频率,确定DNA甲基化是否可导致EMX2表达下降,并在相应的子宫内膜癌细胞中进行验证;(3)在子宫内膜癌细胞中分别上、下调EMX2的表达,采用MTT、克隆形成、wound healing、Transwell、流式细胞术、real time PCR和western blot等方法检测EMX2基因对细胞增殖、迁移、侵袭等生物学行为的影响;建立子宫内膜癌裸鼠荷瘤模型,体内验证EMX2对子宫内膜癌的抑制作用(;4)采用real time PCR、western blot检测EMX2对Wnt信号通路的影响,应用Wnt信号通路抑制剂(XAV-939)和激动剂(LiCl)验证Wnt信号是否为EMX2基因抗肿瘤作用的关键下游通路。第一部分EMX2在子宫内膜癌组织和细胞系中的表达目的:检测人子宫内膜癌组织和永生化子宫内膜癌细胞系中EMX2的表达水平,探讨EMX2表达与患者临床病理参数之间的相关性。方法:应用免疫组织化学方法技术检测正常内膜组织(n=25)、子宫内膜癌组织(n=122)中EMX2蛋白的表达和定位。应用real time PCR、western blot检测子宫内膜癌细胞系中EMX2mRNA和蛋白的表达水平。应用SPSS软件分析EMX2表达与患者临床病理参数之间的相关性。结果:(1)与正常内膜相比,48.4%(59/122)的子宫内膜癌组织中EMX2蛋白表达下降(P <0.001)。EMX2表达下降与肿瘤分期(P=0.023)、分级(P=0.016)、深肌层浸润(P=0.04)密切相关,与年龄、淋巴脉管间隙浸润、淋巴结侵犯以及雌孕激素受体状态无相关性。(2)在正常内膜组织中,EMX2蛋白主要定位于细胞核,部分可伴细胞浆同时着色。在子宫内膜癌组织中未见EMX2蛋白着色部位的异常。(3) KLE、Ishikawa细胞中EMX2表达较高,RL95-2、AN3CA、SPEC-2细胞中EMX2表达极低。结论:EMX2在子宫内膜癌组织中频发失活,且与肿瘤恶性程度明显相关,提示EMX2失活可能参与了子宫内膜癌的发生、进展。第二部分子宫内膜癌中EMX2基因失活机制目的:探讨人子宫内膜癌中EMX2基因失活的机制。方法:应用甲基化特异性PCR(MSP)及测序技术检测子宫内膜癌细胞系(n=4)、正常内膜(n=22)和子宫内膜癌组织(n=79)中EMX2基因启动子区发生甲基化的频率;应用甲基化逆转药物5-AZA-dC处理子宫内膜癌细胞,采用real time PCR、western blot分别检测细胞内EMX2mRNA和蛋白水平的改变。结果:(1)在正常内膜和子宫内膜癌组织中,EMX2基因启动子高甲基化的发生率分别为4.5%(1/22)和39.2%(32/79,P <0.001),且高甲基化与EMX2表达失活明显相关(P <0.001)。(2)仅RL95-2细胞中存在EMX2启动子高甲基化;经1μM5-AZA-dC处理12小时后,RL95-2细胞中EMX2mRNA和蛋白表达均明显上升,而其他3种细胞中EMX2表达无明显变化。结论:启动子高甲基化是导致子宫内膜癌中EMX2基因失活的一个重要因素,同时也提示EMX2可能是一个抑癌基因。第三部分EMX2基因对子宫内膜癌细胞生物学行为的影响目的:探讨EMX2对子宫内膜癌细胞增殖、凋亡、周期、迁移、侵袭和成瘤能力的影响。方法:使用pcDNA3.1-EMX2、siRNA-EMX2及它们的阴性对照对RL95-2和KLE细胞分别进行瞬时转染,应用MTT、克隆形成实验检测细胞增殖能力;应用流式细胞术检测细胞凋亡、周期的改变;应用划痕实验检测细胞迁移能力;应用Transwell小室实验检测细胞侵袭能力。应用pcDNA3.1-EMX2转染RL95-2细胞并用G418筛选、构建EMX2稳定高表达细胞株,应用该细胞株在裸鼠体内验证EMX2对肿瘤形成的影响。结果:(1)转染效果检测:瞬时转染pcDNA3.1-EMX2质粒后,RL95-2细胞中EMX2mRNA和蛋白水平均显著升高;瞬时转染siRNA-EMX2后,KLE细胞中EMX2mRNA和蛋白水平下降超过75%。(2)上调EMX2表达后,RL95-2细胞的增殖(P=0.002, MTT; P=0.03,克隆形成)、迁移(P=0.018)、侵袭(P=0.039)能力受到明显抑制;同时EMX2可将RL95-2细胞阻滞在G1期;但EMX2并不增加RL95-2细胞的凋亡率。而下调EMX2表达促进KLE细胞的增殖(P=0.025,MTT; P=0.011,克隆形成)、迁移(P=0.026)、侵袭(P=0.019)能力;下调EMX2后更多的KLE细胞进入S期;下调EMX2表达对KLE细胞的凋亡无明显影响。(3)裸鼠成瘤实验中,EMX2过表达可明显抑制RL95-2移植瘤的生长速度(P=0.005)和肿瘤重量(P=0.023)。结论:体内外实验证明EMX2可抑制子宫内膜癌的增殖、迁移、侵袭等恶性行为。第四部分Wnt信号通路介导EMX2基因的抑癌作用目的:探讨EMX2基因通过Wnt信号通路发挥其抑癌作用的分子机制。方法:用pcDNA3.1-EMX2上调RL95-2和siRNA-EMX2下调KLE细胞中EMX2表达后,用realtime PCR和western blot检测细胞内Wnt信号分子β-catenin及其靶基因cyclin D1的表达改变。分别用Wnt信号通路抑制剂XAV-939和激动剂LiCl预处理子宫内膜癌细胞后,再次用pcDNA3.1-EMX2上调RL95-2和siRNA-EMX2下调KLE细胞中EMX2表达,观察EMX2表达改变对细胞增殖、周期的影响。结果:(1)上调EMX2可抑制RL95-2细胞中β-catenin及其下游因子cyclin D1的表达;反之,下调EMX2后KLE细胞中β-catenin、cyclin D1表达上升。(2) EMX2过表达对β-catenin/cyclin D1的抑制作用可被LiCl拮抗,同时EMX2对RL95-2细胞的增殖、周期抑制被解除;EMX2失活对β-catenin/cyclin D1的激活作用可被XAV-939明显削弱,同时EMX2失活对KLE细胞的促增殖、周期作用被XAV-939消除。结论:Wnt信号作为关键通路介导了EMX2基因在子宫内膜癌中发挥抑癌作用。