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原发性肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)以其恶性程度高、侵袭转移能力强的特点成为世界上最常见的消化系统恶性肿瘤之一,严重威胁着人类的生命健康。 白细胞分化抗原147(cluster of differentiation147,CD147)属于免疫球蛋白超家族(immunoglobulins superfamily,IgSF)成员,广泛表达于多种上皮来源的肿瘤。CD147又称为细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(extracellular matrix metalloproteinase inducer,EMMPRIN),能够诱导基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的分泌,降解细胞外基质(extra celluar matrix,ECM)和基底膜(base membrane,BM)从而促进肿瘤的侵袭和转移。 肿瘤的侵袭转移依赖于细胞间粘附,细胞间连接的减弱使肿瘤细胞获得运动和迁移的能力。上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)在肿瘤细胞的侵袭转移中发挥了重要作用。在EMT的过程中,上皮细胞失去上皮样细胞特性,E-钙粘蛋白等上皮表型标志物丧失、极性破坏、细胞间粘附减弱、迁移和运动的能力增强;同时波形蛋白、N-钙粘蛋白等间充质细胞表型标志物表达上调。 EM T诱发的癌细胞侵袭转移是以细胞极性的破坏为前提的。细胞极性(ce ll polarity)是许多不同种类上皮细胞的共同特征,对于不对称的细胞分裂、细胞分化、细胞连接、以及维持组织内环境的稳定是非常重要的。细胞极性的丢失通常导致细胞粘附、连接的减弱,细胞过度增殖,进而发生EMT促进肿瘤细胞的侵袭转移。人类大多数的癌变均是起源于具有顶-底极性(apical-basal polarity)的上皮组织细胞,癌变通常会伴随细胞极性的丧失和组织结构的紊乱等,因此,细胞极性丧失也是癌症诊断的一个重要指标。 在诱导EMT发生的众多细胞因子和转录因子中,转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)无疑是诱导EMT的关键分子。本实验室工作已经证明,TGF-β通过上调转录因子Slug诱导CD147表达上调促进EMT,但CD147如何调控EMT发生还未知。另有文献报道,TGF-β介导极性蛋白分离缺陷基因6(partitioning-defective gene,PAR6)下调,从而破坏细胞极性促进EMT。同时已经报道,CD147分子在除视网膜色素上皮细胞(retinal pigment epithelium,RPE)以外的其他上皮细胞中定位于基侧面。但是,CD147基侧面定位所发挥的功能以及CD147与细胞极性丢失之间的联系目前尚未明确。 因此,本实验旨在证明,CD147分子在肝细胞中是否存在极性分布;CD147在TGF-β诱导肝细胞极性丢失中的功能;CD147在肝细胞的极性分布与临床肝病的相关性。 本研究分为三个部分: 第一部分:CD147分子在肝细胞中的极性分布 在肝细胞极性研究模型HepG2细胞中进行免疫荧光染色,发现CD147主要分布在HepG2细胞团外围的细胞膜上,在细胞与细胞的连接处低表达甚至不表达,但是极性肝细胞顶生面的标志物多药耐药相关蛋白2(multidrug resistance associated protein2,MRP-2)和F-actin定位于HepG2细胞连接处的胆汁微管面(bile microtubule,BC),即肝细胞顶生面。进一步我们在HepG2细胞中对CD147与极性肝细胞顶生面的标志物MRP-2和F-actin进行免疫荧光共染,结果显示,CD147与MRP-2和F-actin不存在共定位,然而CD147与肝细胞基侧面的标志物钠离子/牛磺胆酸共转运蛋白(Na+/taurocholate cotransporting polypeptide,NTCP)存在共定位。表明CD147在肝细胞膜表面的确存在极性分布,定位于基侧膜面。 第二部分:TGF-β上调CD147的表达诱导肝细胞极性丢失 我们首先向HepG2细胞中加入TGF-β刺激,每24小时对细胞形态进行观察并拍照。结果显示,在TGF-β刺激Hep G2细胞72小时之后,HepG2细胞团逐渐开始离散,细胞间粘附降低,细胞连接逐渐丢失,然而肝细胞极性标志物M RP-2的表达却没有明显减少,提示TGF-β刺激HepG2细胞72小时并没有引起细胞极性显著丢失。TGF-β刺激延长至96小时之后,MRP-2的表达明显减少,CD147表达上调并且呈现细胞表面均匀分布,表明TGF-β诱导肝细胞极性丢失,导致CD147在细胞表面失去极性分布特点。为了证明C D147在肝细胞极性丢失中发挥的作用,我们分别构建了稳定过表达和干涉CD147的HepG2细胞模型,Western Blot的结果显示,CD147的过表达导致了细胞极性相关蛋白紧密连接蛋白Occludin、粘附连接蛋白E-cadherin、核心极性蛋白PAR3表达的下调,并且在TGF-β刺激72小时后通过免疫荧光检测MRP-2的表达,结果显示,过表达CD147并加入TGF-β刺激的HepG2细胞中极性指数显著低于干涉CD147和正常表达CD147的组别,同时干涉C D147的组别中极性指数高于正常表达CD147的组别,表明CD147在TGF-β诱导肝细胞极性丢失的过程中发挥重要的促进作用。 第三部分:CD147极性分布丢失与肝硬化和肝癌进展相关 我们选取了来自中国人民武装警察部队总医院和第四军医大学西京医院的CD147表达阳性的91例肝硬化和192例肝癌石蜡组织标本,对这些组织标本进行切片并进行免疫组化染色。结果显示,在CD147表达阳性的91例肝硬化组织中,有71.4%呈现CD147集中定位于肝血窦面的极性分布特点;而在192例CD147阳性的肝癌组织中,仅有10.4%的组织标本呈现极性分布特点。CD147在肝硬化组织中的极性分布率与肝癌组织相比具有显著性差异(P<0.0001),表明随着肝硬化向肝癌的进展,CD147的极性分布特点逐渐丧失。 依据患者临床肝功能指标对91例CD147阳性的肝硬化组织进行了Child-Pugh评分,分为A、B、C三级,表明肝硬化程度依次加重,并相对应地将CD147在肝硬化组织中的分布特点分为极性分布、弱极性分布和无极性分布,进行相关性统计学分析。结果发现,CD147在肝硬化组织中的极性分布与肝硬化的严重程度之间存在明显的负相关性(rs=-0.6092,P<0.0001)。 全文总结:本研究包括体外实验和临床组织标本两个部分。在体外实验中几乎全部使用免疫荧光技术,在临床组织标本中使用免疫组化染色,这些技术直观地展现了CD147在调节肝细胞极性中的作用以及CD147与肝病进展的相关性。通过实验结果我们得出结论,1) CD147分子在肝细胞中存在定位于细胞基侧膜面的极性分布。2) CD147分子在TGF-β诱导肝细胞极性丢失的过程中表达上调,失去极性分布,并且CD147过表达促进肝细胞极性的丢失。3)随着肝病从肝硬化到肝癌的进展,CD147的极性分布特点逐渐丢失,并且C D147在肝硬化中的极性分布与肝硬化程度之间存在显著负性相关性。