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目的:卵巢癌患者的死亡率在女性生殖系统恶性肿瘤中居首位,且发病率逐年增高,而其术后5年存活率一直徘徊在20%~40%左右。究其原因主要是由于缺乏早期症状,大部分患者就诊时已是晚期,存在广泛转移,而至今卵巢癌的病因及浸润、转移机制仍不清,因此对其进行研究,以寻找新的治疗方案至关重要。
目前认为肿瘤的发生是一个多基因参与的、多因素介导的过程,随着研究的深入,越来越多的相关因素逐渐被大家所认识与接受。近年来,骨形态发生蛋白(Bone Motphogenetic Protein,BMPs)与肿瘤的关系正被大家所关注。BMPs属于转化生长因子-β(TGF-β)超家族,最初是作为能够在体内诱导骨和软骨形成的因子为人们所认识的,现在研究认为,它们参与调节许多种细胞的增殖、分化和凋亡的生物学过程。BMPs需与受体结合发挥作用,其受体包括两种膜结合丝氨酸/苏氨酸激酶受体,BMPs通常先与Ⅱ型受体结合,接着Ⅱ型受体磷酸化Ⅰ型受体,然后受体配体复合物磷酸化Smad系统(Smad是TGF-β/BMP家族的功能信号传感器),此复合体转入细胞核参与基因转录,从而实现BMPs信号向靶基因的传递过程。现已发现16种BMPs,其中对BMP-2的作用研究相对较多,目前认为BMP-2对肿瘤细胞的作用具有双向性,在一部分肿瘤中,BMP-2可以通过介导肿瘤细胞凋亡、阻断细胞周期来抑制肿瘤细胞的增殖、生长。其具体机制较复杂,如可通过增加抑癌基因PTEN的表达,或下调凋亡抑制基因如Bcl-X(L)的表达,或通过调节caspases活性等途径引起肿瘤细胞凋亡;也可通过增加部分肿瘤细胞的p21、P27的表达,而抑制cyclinD1、CDK2等的活性,从而阻断细胞周期,抑制细胞的增殖生长。而在另一部分肿瘤中,BMP-2可以通过与VEGF共同作用刺激肿瘤新生血管形成,促进肿瘤生长,也可以通过增强细胞周期蛋白如CDK4等的表达,从而使细胞周期缩短,促进细胞增殖。
众所周知肿瘤的最主要特点是其具有浸润和转移特性,这也是目前其难以治愈的主要原因,而有研究表明,BMP-2能使部分肿瘤细胞迁移特性明显加强,并且高表达转移相关基因BCSG1,从而增强部分肿瘤的浸润能力。而在部分肿瘤中又可以通过下调MMPs等活性来降低肿瘤细胞的浸润能力。
由此可见,BMP-2能通过对肿瘤细胞的增殖、浸润能力的调节来影响部分肿瘤的生物学行为,但其在卵巢癌中的表达情况、对卵巢癌细胞的影响方式以及作用机制仍不清楚。本研究将检测BMP-2及其受体在卵巢癌中的表达情况,分析其与卵巢癌患者预后的相关性,并对BMP-2对卵巢癌细胞生长及浸润能力的影响及影响机制进行研究,以期为卵巢癌的治疗提供新的思路。
实验方法:
一、检测BMP-2及其受体在上皮性卵巢癌组织中的表达情况
1、应用免疫组化方法检测1997年~2001年手术的上皮性卵巢癌组织石蜡标本100例中BMP-2及其受体BMPRⅠA、BMPRⅠB、BMPRⅡ的表达,回顾性分析BMP-2及其受体对卵巢癌患者术后5年存活率及生存时间的影响。
2、应用RT-PCR方法检测上皮性卵巢癌组织、卵巢良性病变、正常卵巢组织和HO8910卵巢癌细胞系中BMP-2及其受体BMPRⅠA、BMPRⅠB、BMPRⅡ的mRNA表达情况。
3、Western-blot方法检测上皮性卵巢癌组织、卵巢良性病变、正常卵巢组织和HO8910卵巢癌细胞系中BMP-2及其受体BMPRⅠA、BMPRⅠB、BMPRⅡ的蛋白表达情况。
二、BMP-2促卵巢癌细胞株HO8910凋亡的实验研究
1、培养上皮性浆液性卵巢癌HO8910细胞株。
2、MTT方法检测BMP-2对HO8910细胞生长情况的影响。
3、Annexin V/PI和流式细胞仪技术检测BMP-2对HO8910细胞周期及凋亡的影响。
4、Hoechst33258染色荧光显微镜下观察BMP-2作用后HO8910细胞形态学变化。
5、RT-PCR方法检测BMP-2作用前后HO8910细胞中caspase-3、P21的mRNA表达变化情况6、Western blot方法检测BMP-2作用前后HO8910细胞中caspase-3、P21蛋白表达变化情况。
三、BMP-2抑制卵巢癌细胞株HO8910浸润能力的实验研究
1、培养上皮性浆液性卵巢癌HO8910细胞株。
2、Cross-river实验观察BMP-2对HO8910细胞迁移特性的影响。
3、细胞粘附实验观察BMP-2对HO8910卵巢癌细胞粘附能力的影响。
4、Transwell-Matrigel实验观察BMP-2对HO8910卵巢癌细胞侵袭能力的影响。
5、RT-PCR方法检测BMP-2作用前后HO8910细胞中MMP-2、TIMP2的mRNA表达变化情况。
6、Western blot方法检测BMP-2作用前后HO8910细胞中MMP-2、TIMP2蛋白表达变化情况。
实验结果:
1、免疫组化检测及回顾性分析发现BMP-2、BMPRⅡ、BMPRⅠ B阳性表达者其术后5年存活率明显高于阴性表达者,且其平均存活时间明显长于阴性表达者。而BMPRⅠ A与卵巢癌患者的术后5年存活率和平均生存时间无关。
2、BMP-2及其受体BMPRⅠA、BMPRⅠB、BMPRⅡ的mRNA和蛋白在卵巢癌、卵巢良性病变、正常卵巢组织和HO8910卵巢癌细胞中均有表达,BMP-2、BMPRⅡ、BMPRⅠ B在卵巢癌中的表达明显低于正常及良性病变卵巢组织,而BMPRⅠ A在三种组织中的表达差异无统计学意义。
3、MTT结果显示BMP-2对卵巢癌细胞HO8910的生长起抑制作用,而其抑制作用可以被其抑制剂noggin拮抗。
4、Annexin V/PI和流式细胞仪分析结果显示经BMP-2作用后,HO8910细胞周期被阻滞于G0/G1期,细胞凋亡比例增加。
5、Hoechst33258染色荧光显微镜观察发现BMP-2作用后HO8910细胞发生凋亡的形态改变。
6、RT-PCR及Westernblot检测发现BMP-2作用后P21mRNA和蛋白表达明显增强,caspase-3 mRNA表达无明显变化,但17KD活性片段蛋白表达增强。
7、cross-river实验证实应用BMP-2后HO8910细胞穿过“河道”速度减慢,粘附实验显示经BMP-2作用后卵巢癌细胞HO8910的粘附性增强,matrigel transwell检测显示应用BMP-2后穿过matrigel胶的细胞数量明显减少。
8、RT-PCR检测结果显示应用BMP-2后MMP-2 mRNA表达较用前明显减弱,而TIMP-2的表达增强;Westernblot结果与RT-PCR相一致。
结论:
1、BMP-2及BMPRⅡ、BMPRⅠ B阳性表达者其术后5年存活率高于阴性表达者,其表达减弱或缺失可能预示卵巢癌患者预后较差。
2、BMP-2及其受体BMPRⅡ、BMPRⅠ B的mRNA及蛋白在卵巢癌中的表达明显低于正常及良性病变卵巢组织,而BMPRⅠ A在三种组织中的表达差异无统计学意义。
3、BMP-2在体外通过上调卵巢癌细胞HO8910中caspase-3的表达促进细胞凋亡,通过上调P21的表达将HO8910细胞阻滞于G0/G1期,从而抑制细胞增殖生长。
4、BMP-2在体外通过下调MMP-2和上调TIMP-2的表达抑制卵巢癌HO8910细胞的浸润能力。