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中国结肠癌的发病率居恶性肿瘤发病谱的第三位,仅次于肺癌和胃癌;死亡率居第五位。其发病机制主要包括基因突变、表观遗传改变、炎症损伤、肠屏障功能紊乱等。而结肠癌转移,是导致结肠癌预后不良的主要原因。肿瘤转移是指肿瘤细胞从原发部位转移到其他组织的多步骤过程,但转移过程中的很多机制还不甚明了。随着过去几十年的研究,内皮间质转化(Epithelial-to-Mesenchymal Transition,EMT)被认为是导致肿瘤侵袭和转移的最重要因素之一,并且在疾病进展早期就发挥作用。
EMT是指细胞的上皮表型转换成间质表型,特征性表现为粘附连接蛋白(如钙粘蛋白-E和细胞角蛋白)和紧密连接蛋白(如ZO-1和Occludin)下调,而间质蛋白(如波形蛋白、钙粘蛋白-N、纤连蛋白、平滑肌肌动蛋白等)上调;此外,细胞形态也往成纤维细胞样改变;细胞间连接减弱,细胞极化改变而减少细胞间关联,其更有侵袭性等。EMT的过程非常复杂,并且受到由转录调控的多种信号通路影响。如转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β),肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),白介素6(Interleukin6,IL-6),巨噬细胞转移抑制因子等,对EMT有促进或者抑制的作用。如在结肠癌中有研究发现,TGF-β1和TNF-α协同促进结肠上皮细胞发生EMT,但还有待研究发现其中精细调控机制和发现新靶点而干预结肠癌的发生发展。除了转录调控外,很多研究提示细胞运动也可以通过对EMT的影响而参与肿瘤进程,而最新研究发现,细胞骨架调控蛋白,也可能对EMT产生调控作用。如前纤维蛋白2(Profilin2,PFN2),作为一种可以与肌动蛋白结合的蛋白,也属于细胞骨架调控蛋白,其在头颈鳞状上皮细胞癌中的高表达和该肿瘤不良预后有关;在高侵袭性的非小细胞肺癌中,靶向PFN2抑制EMT可对肿瘤进行干预等,但没有阐明具体的分子机制,而在结肠癌中的研究几乎为空白。
研究目的:分析PFN2对结肠癌细胞EMT的调控作用,进而研究其对结肠癌转移的影响和其中潜在的分子机制,为发现新的结肠癌干预治疗靶点提供理论和实验依据。
研究方法:通过免疫组织化学染色、Westernblot和Realtime-PCR检测正常结肠组织以及结肠癌组织中PFN2的表达情况,并结合患者的临床表现和预后结局,从而分析PFN2表达高低和肿瘤恶性表型的相关性;在不同人结肠癌细胞株中,通过Westernblot检测其PFN2的表达情况,并选取高表达PFN2的HCT116(低转移性结肠癌细胞株)和低表达PFN2的SW620(高转移性结肠癌细胞株)作为代表,通过划痕实验和Transwell实验进行验证PFN2和转移的相关性,并通过Westernblot检测EMT相关分子的表达情况,进而证实PFN2对结肠癌细胞EMT的调控作用;随后,在低表达PFN2的结肠癌细胞株SW620中,通过质粒转染而过表达PFN2后,通过划痕实验和Transwell实验分析其对结肠癌细胞转移的影响,并且通过裸鼠体内肝转移和肺转移模型进行验证;此外,通过Westernblot检测过表达PFN2的SW620细胞株中肌球蛋白轻链(myosin light chain,MLC)磷酸化表现,并使用抑制剂后观察细胞EMT的变化等,分析PFN2对结肠癌细胞株EMT产生调控的潜在分子机制。
研究结果:不同TNM分期的人结肠癌组织中,免疫组织化学染色PFN2的表达情况显示:高表达PFN2的结肠癌患者淋巴结转移和远处转移的人数少于低表达PFN2的结肠癌患者;此外,PFN2在不同人结肠癌细胞株中表达水平不同,其中,高转移性结肠癌细胞株,如SW620,其PFN2低表达,且该细胞株EMT处于高水平;而相对低转移性结肠癌细胞株,如HCT116,其PFN2相对高表达,且EMT处于低水平;利用基因操作在内源性低表达PFN2的高转移性结肠癌细胞株-SW620中过表达PFN2,导致其EMT水平下调,且在裸鼠体内肝转移和肺转移的能力显著降低;此外,在转移性结肠癌组织中,MLC磷酸化水平显著低于非转移性结肠癌组织和正常结肠组织,而过表达PFN2的SW620细胞株中MLC磷酸化水平升高,并且可被Rho激酶抑制剂Y27632所抑制。
研究结论:我们的研究发现,在人结肠癌中,PFN2的表达水平和结肠癌细胞转移呈负相关;其胞内调控机制是PFN2可上调结肠癌细胞中MLC磷酸化,影响结肠癌细胞骨架重排而抑制其发生EMT,进而抑制其迁移和转移。从细胞骨架调控的新角度,发现了在转移性结肠癌细胞中,PFN2可负调EMT而抑制结肠癌细胞的转移,该研究为寻找新的结肠癌预后相关指标和干预治疗靶点提供了理论研究基础。
EMT是指细胞的上皮表型转换成间质表型,特征性表现为粘附连接蛋白(如钙粘蛋白-E和细胞角蛋白)和紧密连接蛋白(如ZO-1和Occludin)下调,而间质蛋白(如波形蛋白、钙粘蛋白-N、纤连蛋白、平滑肌肌动蛋白等)上调;此外,细胞形态也往成纤维细胞样改变;细胞间连接减弱,细胞极化改变而减少细胞间关联,其更有侵袭性等。EMT的过程非常复杂,并且受到由转录调控的多种信号通路影响。如转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β),肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),白介素6(Interleukin6,IL-6),巨噬细胞转移抑制因子等,对EMT有促进或者抑制的作用。如在结肠癌中有研究发现,TGF-β1和TNF-α协同促进结肠上皮细胞发生EMT,但还有待研究发现其中精细调控机制和发现新靶点而干预结肠癌的发生发展。除了转录调控外,很多研究提示细胞运动也可以通过对EMT的影响而参与肿瘤进程,而最新研究发现,细胞骨架调控蛋白,也可能对EMT产生调控作用。如前纤维蛋白2(Profilin2,PFN2),作为一种可以与肌动蛋白结合的蛋白,也属于细胞骨架调控蛋白,其在头颈鳞状上皮细胞癌中的高表达和该肿瘤不良预后有关;在高侵袭性的非小细胞肺癌中,靶向PFN2抑制EMT可对肿瘤进行干预等,但没有阐明具体的分子机制,而在结肠癌中的研究几乎为空白。
研究目的:分析PFN2对结肠癌细胞EMT的调控作用,进而研究其对结肠癌转移的影响和其中潜在的分子机制,为发现新的结肠癌干预治疗靶点提供理论和实验依据。
研究方法:通过免疫组织化学染色、Westernblot和Realtime-PCR检测正常结肠组织以及结肠癌组织中PFN2的表达情况,并结合患者的临床表现和预后结局,从而分析PFN2表达高低和肿瘤恶性表型的相关性;在不同人结肠癌细胞株中,通过Westernblot检测其PFN2的表达情况,并选取高表达PFN2的HCT116(低转移性结肠癌细胞株)和低表达PFN2的SW620(高转移性结肠癌细胞株)作为代表,通过划痕实验和Transwell实验进行验证PFN2和转移的相关性,并通过Westernblot检测EMT相关分子的表达情况,进而证实PFN2对结肠癌细胞EMT的调控作用;随后,在低表达PFN2的结肠癌细胞株SW620中,通过质粒转染而过表达PFN2后,通过划痕实验和Transwell实验分析其对结肠癌细胞转移的影响,并且通过裸鼠体内肝转移和肺转移模型进行验证;此外,通过Westernblot检测过表达PFN2的SW620细胞株中肌球蛋白轻链(myosin light chain,MLC)磷酸化表现,并使用抑制剂后观察细胞EMT的变化等,分析PFN2对结肠癌细胞株EMT产生调控的潜在分子机制。
研究结果:不同TNM分期的人结肠癌组织中,免疫组织化学染色PFN2的表达情况显示:高表达PFN2的结肠癌患者淋巴结转移和远处转移的人数少于低表达PFN2的结肠癌患者;此外,PFN2在不同人结肠癌细胞株中表达水平不同,其中,高转移性结肠癌细胞株,如SW620,其PFN2低表达,且该细胞株EMT处于高水平;而相对低转移性结肠癌细胞株,如HCT116,其PFN2相对高表达,且EMT处于低水平;利用基因操作在内源性低表达PFN2的高转移性结肠癌细胞株-SW620中过表达PFN2,导致其EMT水平下调,且在裸鼠体内肝转移和肺转移的能力显著降低;此外,在转移性结肠癌组织中,MLC磷酸化水平显著低于非转移性结肠癌组织和正常结肠组织,而过表达PFN2的SW620细胞株中MLC磷酸化水平升高,并且可被Rho激酶抑制剂Y27632所抑制。
研究结论:我们的研究发现,在人结肠癌中,PFN2的表达水平和结肠癌细胞转移呈负相关;其胞内调控机制是PFN2可上调结肠癌细胞中MLC磷酸化,影响结肠癌细胞骨架重排而抑制其发生EMT,进而抑制其迁移和转移。从细胞骨架调控的新角度,发现了在转移性结肠癌细胞中,PFN2可负调EMT而抑制结肠癌细胞的转移,该研究为寻找新的结肠癌预后相关指标和干预治疗靶点提供了理论研究基础。