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结肠癌作为一种常见的消化道恶性肿瘤,其发病率在持续上升,已经成为了一种严重影响我国人民生命健康的疾病。肠癌的发生是一个多因素、多步骤进行性发展的过程。近年来研究发现炎症性肠病(Inflammatoryboweldisease,IBD)加重了患结肠癌的风险,越来越受到基础与临床研究的关注。黄连素(Berberine),又称盐酸小檗碱,是从毛莨科黄连的植物根状茎中提取出的一种季胺类异喹啉生物碱,是一种传统的中医消炎及抗菌药物。大量研究表明,黄连素对结肠癌、肝癌、肺痛等多种肿瘤细胞具有抑制作用,然而黄连素对其他一些疾病,如炎症性肠病(IBD)和炎症相关的结肠癌的作用机制尚缺乏研究。本课题以能自发形成肠息肉的APCmin/+小鼠为研究对象,经DSS诱导炎症促进其结肠息肉发生、发展为肠炎相关肠癌模型,研究黄连素对DSS诱导的APCmin/+小鼠结肠炎症性息肉的抑制作用,并探讨其可能的作用机制。
我们采用给四周龄的APCmin/+小鼠饮用含2%DSS水一周,然后给予正常饮用水四周,诱导的结肠炎症性息肉作为DSS模型组;以四周龄APCmin/+小鼠饮用含2%DSS的水一周后再给予含1mg/ml黄连素饮用水恢复四周作为DSS+Ber治疗组。结果表明黄连素能促进APCmin/+小鼠体重的恢复且抑制实验后期小鼠体重的减轻。实验第五周末解剖结肠,观察息肉形成情况并对其进行病理切片分析,发现黄连素能有效抑制DSS模型组结肠息肉的数目和大小,改善结肠息肉的不典型增生程度。通过Ki-67染色和TUNEL荧光法检测各组小鼠结肠息肉和非息肉处组织的增殖和凋亡情况,发现DSS模型组非息肉处细胞的增殖能力高于对照组和DSS+Ber治疗组,凋亡情况各组无明显差异。息肉部位DSS+Ber治疗组较DSS模型组细胞增殖减弱且凋亡增加。由此表明黄连素对DSS诱导的APCmin/+小鼠体内的结肠息肉具有抑制增殖、促进其凋亡的作用。通过WesternBlot进一步检测到黄连素对增殖相关蛋白的PCNA和抗凋亡蛋白Bcl-2的有下调作用。另外通过免疫组化和WesternBlot检测了与肠癌发生发展密切相关的Wnt信号通路相关蛋白的定位和表达情况,结果发现黄连素处理后β-catenin、c-Myc、cyclinD1的表达有降低趋势。同时发现黄连素能下调DSS组结肠息肉中COX-2蛋白的表达。
为了全面系统地了解黄连素抑制DSS诱导的APCmin/+小鼠结肠息肉发生、发展相关的分子途径,我们通过基因芯片技术检测了对照组、DSS模型组、DSS+Ber治疗组结肠息肉组织的全基因表达谱情况,对差异表达的基因进行了GO生物学功能分析和Pathway分析,结果表明DSS模型组结肠息肉的发生、发展涉及细胞增殖、细胞抗凋亡、大分子代谢过程、炎症反应、血管生成、信号传导等生物学过程的基因表达上调,上调基因主要参与Wnt信号通路、MAPK通路、p53通路、Toll样受体通路、NOD样受体等信号途径等;而下调的基因主要参与细胞免疫反应和药物的运输和代谢过程。黄连素处理后能下调脂质的代谢与运输、JUNK和MAPK活化、RAS信号通路、NF-κB信号通路、非经典的Wnt信号通路、RNA聚合酶Ⅱ启动的转录等过程。同时能上调抗炎因子IL-10和IL-4的表达、MHCⅡ分子介导的免疫反应、caspase活性、DNA损伤应答等过程。因此,黄连素可能通过下调与APCmin/+小鼠炎症性结肠息肉发生、发展密切相关的Wnt、MAPK、RAS、NF-κB等信号通路抑制息肉的增殖,同时通过增强DNA损伤应答、caspase活性、抗炎因子生成以及提高机体的免疫力来拮抗APCmin/+小鼠体内结肠息肉的发生、发展。
综上所述,本论文的研究结果证实黄连素对DSS诱导的APCmin/+小鼠体内结肠息肉的生长和发展具有抑制作用,并通过基因芯片分析较为全面地阐述了与炎症性结肠息肉发生发展相关的信号网络及黄连素对其抑制机理。为进一步探索黄连素体内抗癌机制和治疗预防炎症性结肠癌的药物开发奠定理论基础。