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同源框基因(homeobox,HOX)是转录因子中的一大家族,不仅调节胚胎的发育和分化,还是细胞增殖和分化的主控基因,HOXA10基因是这一家族的重要成员。在成年期,大多数组织和器官的发生、发育已经完成,不表达HOXA10基因。当局部组织和器官出现活跃的增生和分化或处于类似胚胎的发育过程时,则可出现HOXA10基因的表达。有研究证实,HOXA10基因在正常子宫内膜、子宫内膜相关疾病和肿瘤发生时均有不同程度的表达,并参与肿瘤的发生发展。
HOXA10基因和卵巢来源的类固醇激素以及雌、孕激素受体(ER、PR)关系密切。HOXA10基因在子宫内膜中呈现性激素依赖性周期性改变,这是刺激子宫内膜增生和分化的重要因素。在正常月经周期中HOXA10基因表达的高峰恰好和孕激素的高峰时间吻合,此时也正是胚胎的着床期。HOXA10基因的这种改变可能促使子宫内膜产生某些信息分子,从而诱导正常月经周期和妊娠过程中内膜的正常分化和发育,所以它也是反映子宫内膜容受性的重要指标。HOXA10基因的表达异常,可导致子宫内膜形态异常,功能受损。
多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是最常见的妇科内分泌疾病,多表现为不孕、月经稀发或闭经、多毛等。高胰岛素血症、胰岛素抵抗或高雄激素血症是其重要特征。PCOS患者的代谢异常和长期不排卵造成子宫内膜单纯受到雌激素的刺激而缺乏孕激素的对抗,易发生增生、不典型增生甚至子宫内膜癌。临床上虽采用改善激素水平和纠正排卵障碍等治疗,PCOS患者仍表现为低妊娠率和/或高流产率,推测其子宫内膜存在功能异常,目前HOXA10对PCOS患者子宫内膜发育和容受性产生何种影响的研究尚未深入。
已知HOX基因表达紊乱与许多肿瘤(乳腺癌、肾癌、肺小细胞癌等)的组织类型和分化程度相关。子宫内膜癌中以激素依赖性的子宫内膜样腺癌(UEC)多见,其发生发展与雌激素及雌、孕激素受体(ER、PR)密切相关,而ER、PR是子宫内膜癌内分泌治疗和判断预后的重要指标。子宫内膜癌中少数为子宫内膜浆液性乳头状腺癌(LYPSC)等非激素依赖型肿瘤,分化差,ER、PR表达阴性,预后差,内分泌辅助治疗的疗效差。而雌孕激素及其受体可能与HOXA10一起调控子宫内膜的增殖和分化,但有关HOXA10在不同类型子宫内膜癌中的表达及其作用的研究很少。本研究首先采用免疫组织化学染色定位和半定量方法观察PCOS患者子宫内膜HOXA10和胰岛素表达的变化,再利用Western blot杂交技术和RT-PCR扩增技术从蛋白定量和mRNA分子水平检测上述变化。利用体外培养人子宫内膜腺癌细胞系Ishikawa细胞,采用RT-PCR方法,观察胰岛素、睾酮刺激后的HOXA10mRNA表达变化,探讨HOXA10在PCOS子宫内膜发育中的作用以及胰岛素、睾酮与HOXA10表达的关系。通过建立高胰岛素和高雄激素共存的PCOS大鼠模型,观察降胰岛素治疗对子宫内膜HOXA 10表达的影响。通过免疫组织化学染色、原位杂交技术和RT-PCR技术,从蛋白和mRNA水平观察不同类型子宫内膜癌组织中HOXA10、ER、PR、p53的表达,分析HOXA10基因与ER、PR、p53之间的关系,探讨HOXA10在不同组织类型子宫内膜癌发生发展中的作用,寻找基因治疗不同组织类型子宫内膜癌的可能途径。
本研究共分为三部分:
1 多囊卵巢综合征患者子宫内膜HOXA10的表达及意义
目的:通过对比观察高胰岛素组和高睾酮组PCOS患者子宫内膜HOXA10和INS的蛋白及分子水平表达情况,探讨激素水平的变化对子宫内膜HOXA10表达的影响以及HOXA10在PCOS子宫内膜发育和功能异常中的作用。
方法:根据2003年鹿特丹修正的诊断标准选择50例PCOS患者作为研究对象,根据激素水平分为高胰岛素组(hlNS)和高睾酮组(hT)各25例,对照组为20例月经周期规则、排卵正常的妇女。PCOS患者于闭经的任一期、淋漓出血期或月经来潮24小时内,对照组于月经周期的增殖期,取子宫内膜通过HE染色确定组织学分期后分别进行免疫组化染色检测子宫内膜HOXA10和胰岛素(INS)的表达;选择PCOS组无排卵型子宫内膜和对照组子宫内膜行RT-PCR和Western blot检测子宫内膜HOXA10和INS的表达。
2 胰岛素和睾酮刺激ISHIKAWA细胞后HOXA10表达的变化
目的:通过观察胰岛素和睾酮作用于Ishikawa细胞后细胞生长以及HOXA10表达的变化,结合高胰岛素血症和和高雄激素血症的PCOS患者子宫内膜HOXA10表达的变化,证实胰岛素和睾酮降低了HOXA10的表达。
方法:体外培养:Ishikawa细胞,胰岛素浓度分别设为90,60,30,3,0.3U/L),睾酮浓度分别为10<-3>,10<-4>,10<-5>,10<-6>,10<-7>mmol/ml,作用于Ishikawa细胞48h,MTT法检测不同浓度胰岛素和睾酮对于细胞生长的影响。应用免疫细胞化学检测Ishikawa细胞HOXA10的阳性表达。在此基础上选取30U/L胰岛素和10<-4>、10<-5>mmol/ml睾酮作用于培养的Ishikawa细胞48h,收集细胞采用RT-PCR法测定细胞HOXA10mRNA水平的变化。
3 二甲双胍治疗后多囊卵巢综合征大鼠子宫内膜HOXA10的表达及意义
目的:在观察了PCOS患者子宫内膜HIOXA10表达的基础上,本部分对高胰岛素和高雄激素血症的多囊卵巢综合征大鼠,给予二甲双胍降胰岛素治疗,以恢复排卵,观察治疗后大鼠子宫内膜HOXA10的变化,以探讨应用胰岛素增敏剂降低胰岛素和雄激素治疗对子宫内膜HOXA10表达的影响。
方法:将54只85日龄SD雌性大鼠,随机分为:①对照组(20只);②PCOS组(17只);③二甲双胍治疗组(17只)。对照组大鼠每日两次经皮下给予注射用水1ml。后两组参照Poretsky等的方法,经皮下注射绒毛膜促性腺激素3.0U及INS 6U,2次/d,22d后检测阴道涂片出现持续角化细胞且血胰岛素和睾酮水平增高者符合PCOS模型。给各组动物分别喂服安慰剂和二甲双胍,1次/d,14d后断头处死各组大鼠。取大鼠躯干血,分离血清,测定血清胰岛素和睾酮水平。打开大鼠腹腔,观察双侧卵巢和子宫的大体形态,取卵巢和子宫以10%多聚甲醛固定,石蜡包埋。光镜下观察卵巢及子宫形态的变化,免疫组化检测子宫内膜HOXA10、INS和INS-R的表达。
4 HOXA 10在激素依赖和非依赖型子宫内膜癌组织中的表达及意义
目的:本研究通过观察不同类型子宫内膜癌组织HOXA10、ER、PR、p53的表达情况,探讨HOXA10在不同组织类型子宫内膜癌发生发展中的作用,寻找基因治疗不同组织类型子宫内膜癌的可能途径。
方法:选择87例子宫内膜癌组织为研究对象,其中子宫内膜样腺癌(UEC)78例,子宫内膜浆液性乳头状腺癌(UPSC)9例。对照组15例为增生期子宫内膜,所有组织均为10%中性福尔马林液固定,石蜡包埋HE染色,镜下确定组织学类型。原位杂交观察HOXA10mRNA的表达,免疫组织化学染色检测观察HOXA10、ER、PR、p53蛋白的表达,取UEC组部分组织(高分化腺癌组织10例,中低分化腺癌组织5例,增殖期子宫内膜8例)行RT-PCR检测HOXA10、ER、PRmRNA的表达。
小结
同源框基因(HOX)是转录因子中的一大家族,是细胞增殖和分化的主控基因,HOXA10基因是这一家族的重要成员,在子宫内膜发育和病变中具有重要的作用。本研究结果发现高胰岛素血症和和高雄激素血症的PCOS患者子宫内膜呈现HOXA10表达降低和胰岛素表达增高状态,胰岛素和睾酮刺激Ishikawa细胞后HOXA10的表达明显下降,推测PCOS患者HOXA10的低表达可能与PCOS子宫内膜发育异常和功能性缺陷如低妊娠率和高流产率有关。 PCOS患者尤其胰岛素抵抗、高胰岛素血症者多常规采用二甲双胍降胰岛素治疗。本研究对于高胰岛素血症和高雄激素血症共存的PCOS大鼠,给予二甲双胍治疗,结果显示子宫内膜HOXA10表达有所提高,推测二甲双胍可以部分改善PCOS子宫内膜的容受性。
由于HOXA10基因调控子宫内膜的增殖和分化,且与雌孕激素及其受体关系密切,在子宫内膜癌组织中亦有表达。本研究结果显示子宫内膜高分化腺癌组织HOXA10、ER、PR的表达明显高于低分化组和浆乳癌组,而p53在高分化组表达极低,在浆乳癌组过度表达。ER、PR与HOXA10的表达之间具有正相关关系。HOXA10基因在激素依赖和非依赖肿瘤之间表达的差别,可能是由于ER、PR的高表达促进了HOXA10基因的表达,而HOXA10基因表达的下降或缺失是子宫内膜癌恶性程度高的信号。这一结果提示我们能否从改变HOXA10和.ER、PR表达方面治疗两种不同类型的子宫内膜癌。