结肠癌是全球范围内的高发肿瘤之一。在我国结肠癌的发病率逐年增高,威胁到更多人的生命健康。根据中国肿瘤登记中心的统计数据,在2015年结直肠癌新发病例估算为37.63万人,占同年总新发肿瘤病例的8.7%,排第五位,结直肠癌死亡病例估算为19.10万人,占同年总死亡肿瘤病例的6.8%,排第五位。目前结直肠癌的治疗仍以传统手术、辅助化疗为主,但是中晚期结直肠癌疗效并不理想,为了提升结直肠癌的治疗效果,有必要深入理解结直肠癌发生发展和转移复发的机制。对于结直肠癌的标准化治疗所获得的疗效有限,目前研究认为可能归因于结肠癌中存在少量高耐药低增殖的肿瘤干细胞。肿瘤干细胞具有一系列独有的生物学特性,包括自我更新、多向分化潜能、无限增殖、转移和耐药,被认为是肿瘤发生发展、侵袭转移以及复发的“种子细胞”。肿瘤微环境是肿瘤细胞赖以生存的环境,同样地,肿瘤干细胞也有相应的微环境,称为肿瘤干细胞龛,在维持肿瘤干细胞特性方面发挥重要作用。肿瘤干细胞龛中氧化还原平衡的改变有可能对干细胞特性产生影响。过氧化物还原酶(PRDXs)是细胞中的一个抗氧化酶超家族。在这个家族中PRDX2是一个典型的2-Cys过氧化物还原酶,研究发现PRDX2在结肠癌组织中表达量高于癌旁组织,而且prdx2敲减能够抑制结肠癌细胞生长,促进凋亡。然而prdx2作为氧化还原平衡的重要调节因子,与结肠癌干细胞特性之间的关系还没有研究清楚。目的:探讨干扰prdx2基因表达对结肠癌干细胞特性的影响及其分子机制。方法:1)免疫组化检测10例人结肠癌组织样本中的prdx2和cd133的蛋白表达,用imageproplus软件进行光密度分析获得蛋白半定量数据,对两组数据进行pearson相关性分析;用免疫磁珠法分选结肠癌细胞中的cd133-和cd133+细胞,用流式细胞仪检测cd133+细胞比例以鉴定分选效率;分别从三株结肠癌细胞中分选出cd133-和cd133+细胞,用westernblot检测cd133-和cd133+细胞中prdx2、cd44和cd133的蛋白表达量;在三种结肠癌细胞系中,用免疫荧光法检测结肠癌细胞和结肠癌干细胞微球体中prdx2和cd133的蛋白表达情况。2)建立prdx2干扰质粒载体并用慢病毒包装,通过westernblot外源筛选有效载体,qrt-pcr内源验证敲减效率;通过慢病毒转染在三株结肠癌细胞系中分别建立空载慢病毒组(cont组)和prdx2敲减组(shprdx2组),用荧光显微镜观察慢病毒转染率,用westernblot和qrt-pcr检测两组细胞中prdx2在mrna和蛋白水平的差异;用流式细胞仪检测两组细胞中cd133+细胞的比例,用westernblot和qrt-pcr检测两组细胞中cd44、cd133、lgr5、cxcr4、epcam和nanog的蛋白和mrna的表达量,用成球试验观察两组细胞中干细胞微球体形成数量的差异,用药物毒性实验检测两组细胞对5-fu敏感性的差异,用成瘤实验检测两组中的cd133+细胞在裸鼠皮下形成移植瘤的体积差异。3)建立prdx2过表达质粒载体并用慢病毒包装,用westernblot鉴定其有效性;通过慢病毒转染在三株结肠癌细胞系中分别建立空载慢病毒组(cont组)和prdx2过表达组(prdx2组),用荧光显微镜观察慢病毒转染率,用westernblot检测两组细胞中prdx2蛋白表达量的差异;用流式细胞仪检测两组细胞中cd133+细胞的比例,用westernblot检测两组细胞中cd44、cd133和nanog的蛋白表达量差异,用成球试验观察两组细胞中干细胞微球体形成数量的差异。4)选择ht29细胞,在空载慢病毒组(cont组)、prdx2敲减组(shprdx2组)和prdx2过表达组(prdx2组)中分别用免疫磁珠法分选出cd133+细胞,对于三个组别的cd133+细胞,用westernblot检测hedgehog/gli1通路关键蛋白smo和gli1的蛋白表达量;用dmso或者smo抑制剂cyclopamine对ht29细胞进行干预并分为dmso组和cyclopamine组,用westernblot检测干性标志物cd44和cd133的蛋白表达量。结果:1)在10例人结肠癌组织样本中,prdx2和cd133的蛋白表达量之间存在线性正相关性,pearson相关系数为0.7863,p=0.007。免疫磁珠法分选出的cd133+细胞中cd133+细胞的比例为93.10%,cd133-细胞中cd133+细胞的比例为1.06%。在sw620、ht29、hct116三种结肠癌细胞系中,cd133+细胞中prdx2的蛋白表达量均显著高于cd133-细胞,p<0.05。prdx2蛋白表达主要定位在细胞质中,cd133蛋白表达主要定位在细胞膜。2)在空载慢病毒组(cont组)和prdx2敲减组(shprdx2组)中荧光转染率均大于95%,shprdx2组中prdx2的mrna和蛋白表达量均显著低于cont组;与cont组相比,shprdx2组中cd133+细胞群体比例显著降低,干细胞表面标志物cd44、cd133、lgr5、epcam和干细胞相关转录因子nanog的mrna和蛋白表达量显著减少,微球体形成量显著减少,cd133+细胞对5-fu的敏感性显著增加,cd133+细胞形成裸鼠皮下移植瘤的体积显著变小,p<0.05。3)在空载慢病毒组(cont组)和prdx2过表达组(prdx2组)中荧光转染率均大于95%,prdx2组中prdx2的mrna和蛋白表达量均显著高于cont组;与cont组相比,prdx2组中cd133+细胞群体比例显著增高,干细胞表面标志物cd44、cd133和干细胞相关转录因子nanog的蛋白表达量显著增加,微球体形成量显著增加,p<0.05。4)在ht29细胞分选出的cd133+细胞中,与cont组相比,shprdx2组的smo和gli1蛋白表达量均显著降低,prdx2组的smo和gli1蛋白表达量均显著增加,p<0.05;在ht29细胞系中,与dmso组相比,cyclopamine组的smo和gli1蛋白表达量均显著降低,同时干细胞表面标志物cd44和cd133蛋白表达量均显著降低,p<0.05。结论:prdx2可能通过hedgehog/gli1信号通路维持结肠癌干细胞特性。