基于肝癌大鼠血浆外泌体miRNA的变化探讨癌痛消方抗癌作用机制

来源 :广西中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chunling329
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目的:用DEN诱导的大鼠肝癌模型,通过分析大鼠血浆中的4种肝功能指标、AFP、GST-Pi表达水平及肝组织病理状态来判断肝癌大鼠造模是否成功及癌痛消方各组对肝癌大鼠的治疗作用。然后提取各组大鼠血浆外泌体,针对外泌体内的miRNA进行进一步分析,找出其可能存在的作用靶点,从网络层次及组学角度来认识中药的作用机制,进而寻找治疗肝癌的新方法和新策略。方法:制备二乙基亚硝胺(DEN)诱导的大鼠肝癌模型,分别于造模第0、6、13、16、20周取血分析血浆并取完整标本保存;在造模开始后第17周,将模型组大鼠分为4组:模型组、癌痛消-全方组、癌痛消-补虚组、癌痛消-清热组。空白对照组及模型组大鼠以7.4g/kg的生理盐水灌胃(1次/天),癌痛消-清热组、癌痛消-补虚组、癌痛消-全方组三个处方组分别以6.68g/kg、7.4g/kg、18g/kg剂量灌胃(1次/天),第20周取血分离血浆并取完整标本。光镜下观察各组大鼠肝脏病理变化,采用生物化学检测造模过程及中药干预后各组大鼠血浆谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、-谷氨酰转肽酶(GGT)、-L-岩藻糖苷酶(AFU)和甲胎蛋白(AFP)及肝癌组织组织中谷胱甘肽-S-转移酶(GST-Pi)的蛋白表达;通过差速离心的方法来分离之前第20周提取的大鼠血浆中的外泌体,之后使用透射电镜拍照鉴定;针对提取出的外泌体进行质量检测,对合格的样本使用Illumina Next Seq500进行测序,对原始数据进行测序数据的对比,使用mirdeep2软件进行泌RNA定量分析,使用edge R进行组间miRNAs的差异表达分析,然后进行靶基因功能富集分析,最后使用最新的KEGG数据库对整理后的数据进行Pathway分析。结果:1.本实验利用DEN成功制备大鼠肝癌模型。在DEN诱导肝癌形成过程中,随着时间增长模型组大鼠体重增长趋势逐渐降低,肝脏指数逐渐升高(与正常组相比P<0.05),且大鼠肝脏形态及病理切片均发生相应的改变;血浆中ALT、AST、GGT、AFU、AFP含量以及肝癌组织中GST-Pi蛋白表达均随着造模进程逐渐升高。2.癌痛消方各组对DEN诱导的肝癌大鼠模型均具有调节作用,其调节效果依次为癌痛消-全方组(ATX-QF组)>癌痛消-补虚组(ATX-BX组)>癌痛消-清热组(ATXQR组)。从第17周开始用癌痛消方各组对DEN诱导的肝癌大鼠进行干预,发现于第20周后,癌痛消方各组对大鼠体重及整体情况均具有调节作用(调节效果ATX-BX组>ATX-QF组>ATX-QR组);同模型组相比,癌痛消方各组对大鼠肝脏形态、病理切片、肝功能指标、AFP及GST-Pi蛋白表达均具有正向调节作用(调节效果ATX-QF组>ATX-BX组>ATXQR组)。3.通过使用差速离心的方法来提取物大鼠血浆中的外泌体,通过电镜发现,分离出的物质电镜下大概显示为50-90nm杯状的膜泡,且各组提取样本均表达CD63和Alix蛋白,结合以往研究确认为外泌体,并且ATX方可抑制血浆外泌体的分泌,其程度从高到低依次为ATX-QF组>ATX-BX组>ATX-QR组。4.对各组大鼠提取的血浆外泌体样本中RNA质检纯度及总量满足实验要求,通过差异表达miRNA分析发现各组间明显差异表达的基因较多。对差异基因进行聚类分析,结果显示各组间比较有明显不同的表达谱。用KEGG数据库对整理后的数据进行Pathway分析,发现差异表达的基因中与肝癌发病机制密切相关的信号通路:如MAPK、Wnt、PI3K-Akt等信号通路。进一步分析发现,针对DEN诱导的肝癌大鼠模型的中药治疗,ATX-QF治疗效果最好,其次为ATXBX、ATX-QR组。5.(1)基因Plcb1在ATX三个组中与Model组相比均是上调的,其编码的miRNA在三组中分别为rno-miR-300-5p/rno-miR-181b-2-3p/rno-miR-138-2-3p,该miRNA主要在Wnt信号通路中,具有抗炎、抗癌、止痛、活血及调节免疫的作用。(2)rno-miR-183-3p,在ATX-QR组中上调,其在Wnt信号通路中与抗炎、活血等功能相关。(3)rno-miR-528-5p,在ATX-BX组中上调,其可以抑制肝癌细胞转移、侵袭,并能够调节机体免疫功能。(4)在ATX-QF组中,rno-miR-338-3p被上调,其具有抑制肝癌细胞侵袭及调节免疫力的作用;rno-miR-134-5p被下调,其与血小板减少症有关。(5)在ATX-BX组和ATX-QF组中rnomiR-708-5p和rno-miR-101a-5p同时上调,前者具有调节免疫及抑癌的作用,而后者具有止痛的作用,主要与γ-氨基丁酸能突触通路有关。(6)miRNA差异倍数前五且都为反向调控的miRNA为:ATX-QR组(rnomiR-300-5p上调、rno-325-5p上调、rno-miR-674-3p下调);ATX-BX组(rno-miR-338-3p上调、rno-miR-344b-3p上调、rno-miR-582-5p上调);ATX-QF组(rno-miR-338-3p上调、rno-miR-138-2-3p上调、rno-miR-431上调、rno-miR-98-3p上调)。结论:1.利用DEN成功制备大鼠肝癌模型。癌痛消方对肝癌模型大鼠均具有正向调节作用,功效依次为癌痛消-全方组>癌痛消-补虚组>癌痛消-清热组。2.ATX-QF组效果明显,其作用机制主要涉及到MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、内分泌抵抗途径、昼夜节律及内质网蛋白质加工等,涉及到的miRNA为rno-miR-138-2-3p、rno-miR-183-3p、rno-miR-338-3p、rno-miR-134-5p、rno-miR-708-5p、rno-miR-101a-5p、rnomiR-138-2-3p、rno-miR-431、rno-miR-98-3p;ATX-BX组效果次之,其作用机制主要涉及到癌症中的转录失调及γ-氨基丁酸能突触途径等,涉及到的miRNA为rno-miR-181b-2-3p、rno-miR-528-5p、rno-miR-708-5p、rno-miR-101a-5p、rno-miR-344b-3p、rno-miR-582-5p;ATX-QR组效果略低于其他两个中药组,其作用机制主要涉及到癌症中的转录失调及癌症中的蛋白多糖调控途径等,涉及到的miRNA为rno-miR-300-5p、rno-miR-325-5p、rno-miR-674-3p。
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