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2007年,WHO国际癌症研究所确认,倒班能够引起人体生理节奏紊乱,是人类可能的致癌危险因素(2A级)。其中影响倒班工人生理节奏紊乱的重要危险因素是夜光暴露,长期夜光暴露引起人体内激素分泌紊乱,可能导致各种癌症及其他疾病发生。近年来,昼夜节律紊乱作为乳腺癌的危险因素之一,已经受到广泛的关注。多项流行病学研究发现,女性长期昼夜节律紊乱,其乳腺癌的发病危险性增高,但其致病机制尚未确定。 目的: 本研究模拟日常生活中昼夜节律紊乱,将两月龄Balb/c小鼠进行长期光照暴露,通过研究激素水平,乳腺表观形态,乳腺干细胞数量和功能以及蛋白水平的变化来探讨昼夜节律紊乱与乳腺癌的关系。 方法: 本研究光照方案参照国内外最新的轮班制度,共分为四个组:L/D对照组(光照08:00-20:00,黑暗20:00-08:00); D/L处理组(光照20:00-08:00,黑暗08:00-20:00); Shift处理组(周一:光照08:00-15:00,黑暗15:00-08:00;周二:光照15:00-22:00,黑暗22:00-08:00;周三:光照08:00-15:00,黑暗15:00-08:00;周四,周五:光照22:00-08:00,黑暗08:00-22:00;周六,周日:光照08:00-20:00,黑暗20:00-08:00);LL处理组(光照:13:00-09:00,黑暗09:00-13:00)。两月龄的Balb/c小鼠随机分成四个组后进行8个月长期光照暴露,实验终止时间为光照8个月立即处理和滞后两个月处理。 本实验研究内容分为两部分: 第一部分研究昼夜节律紊乱对小鼠生殖器官,乳腺表观形态,激素水平和蛋白水平的影响。 第二部分是对乳腺干细胞进行体外定性和定量分析,以查看长期昼夜节律紊乱对乳腺干细胞数量和比例的影响。同时,利用乳腺干细胞体内移植再生实验来验证长期昼夜节律紊乱对乳腺干细胞功能的影响。 结果: 本研究第一部分结果显示,光照8个月立即处理的小鼠,卵巢重量明显减少,在LL处理组中显著性减少,而在滞后效应中又得到恢复,在滞后效应中,D/L,Shift处理组子宫重量显著性增加。激素水平结果显示,D/L处理组睾酮,去甲肾上腺素含量显著性增加,Shift处理组雌二醇,肾上腺素含量显著性增加;滞后效应中,D/L处理组睾酮含量显著性增加,LL处理组血管紧张素Ⅱ显著性增加。乳腺分支点和导管增生在D/L,Shift处理组中都显著性增加,且在滞后效应中不可恢复。细胞因子检测结果表明,三个处理组中G-CSF都显著性减少,而IGF-BP-3都显著性增加,LIX在D/L,LL处理组中显著性增加,PF4在Shift,LL处理组中显著性增加,Shift处理组中MIG,IL1-alpha显著性增加,LL处理组中Eotaxin-2显著性减少。免疫组化实验结果表明,处理组中COX2,ER,PR阳性表达率均大于对照组。 第二部分结果显示,长期昼夜节律紊乱使得小鼠乳腺上皮细胞数目和比例减少。Shift处理组干细胞比例明显增加,LL处理组干细胞比例明显减少。经流式细胞仪分选的细胞群形成的乳腺微球种植在基底膜基质中能够进一步分化形成特定的3D结构,体内移植再生实验证明这些3D结构能够生成新的再生乳腺。而三个处理组移植再生率都有所降低,Shift处理组中再生乳腺组织增生比例显著性增加。滞后效应中,D/L,Shift处理组再生乳腺组织增生比例显著性增加。 结论: 昼夜节律紊乱增加小鼠体内性激素水平,减缓生殖器官的发育,增加乳腺侧枝形成和乳腺导管增生。改变小鼠乳腺组织中炎症细胞因子和蛋白的表达,改变乳腺干细胞数目和比例以及乳腺干细胞分化潜能和自我更新功能。本研究首次把昼夜节律紊乱诱导的乳腺形态变化和肿瘤易感性增加与乳腺干细胞联系起来。研究结果表明,昼夜节律紊乱增加乳腺癌患病风险,本研究结果还为乳腺癌环境风险评价是否通过乳腺干细胞介导提供了一个科学可靠的研究模型。