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背景和目的: 细胞间的间隙连接通讯在肿瘤发生发展方面具有重要效应,而上皮细胞间粘附连结与肿瘤的侵袭和转移密切相关,其中,间隙连接蛋白(Connexin,Cx)在细胞间的间隙连接通讯上,E-钙粘蛋白(E-cadherin/E-CD)在上皮细胞间粘附连结上发挥着重要作用。 Cx是一种构成细胞间连接方式的蛋白,控制着特异细胞的生长、发育、新陈代谢、增值和分化等,多种肿瘤间隙连接结构或功能的改变与Cx表达相关,Cx基因表达对大多数肿瘤的生长起到负性调节作用,因此Cx被认为是潜在的非突变型抑癌因子。 E-钙粘蛋白是一种钙依赖性细胞粘附分子,是上皮细胞的极性及细胞间粘附连结的主要分子,介导上皮细胞之间的粘附,在肿瘤的发生、发展过程中,E-钙粘蛋白可以阻止肿瘤细胞脱离原发的病灶,E-钙粘蛋白表达与上皮性肿瘤的侵袭、复发和转移有关,因此E-钙粘蛋白被认为是重要的肿瘤转移抑制因子。 肺癌(Lungcancer)是原发性支气管肺癌(Primaryarybronchogeniccarcinoma)简称,是一种常见的肺部恶性肿瘤,绝大多数起源于支气管粘膜上皮,常有区域性淋巴转移、血行播散和经支气管扩散。可以推测Cx和E-钙粘蛋白在肺癌发生发展中可能起着一定作用,目前已有的研究尚不完善,缺乏这方面系统的临床研究和基础研究。为此,本研究分三个部分系统探索和分析肺癌发生发展中Cx43和E-钙粘蛋白的作用和临床意义。 第一部分间隙蛋白43在肺癌中的表达及临床意义 方法: 收集未接受过放化疗以及病理证实为肺癌的手术组织标本50例,对照取自癌旁组织3cm以上的正常肺组织。采用常规组织学进行形态学观察;采用免疫组织化学进行Cx43蛋白表达进行检测;采用RT-PCR方法进行Cx43mRNA表达进行检测;并与临床资料进行比分析。数据均用SPSS16.0软件进行统计分析,以P<0.05为差异有统计学意义。 结果: 1、50例病例中,根据按UICC标准判定TNMF分期:Ⅰ期12例,Ⅱ期15例,Ⅲ期19例,Ⅴ期4例;组织学分型:腺癌24例,鳞癌19例,大细胞未分化癌7例;病理分级:高分化10例,中分化20例,低分化20例;其中伴淋巴结转移者32例。 2、Cx43蛋白经IHC检测显示,Cx43蛋白呈现棕黄色染色颗粒分布于细胞浆中为阳性表达。在正常肺组织中的支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞均呈阳性高表达;随着肿瘤发生发展,Cx43蛋白表达逐渐降低,在Ⅲ,Ⅳ期非小细胞肺癌中阳性表达率明显低于Ⅰ,Ⅱ期;低分化的肺癌阳性表达率明显低于中、高分化的肺癌,Cx43表达与肺癌淋巴结转移具有相关性。Cx43在鳞癌和大细胞未分化癌阳性表达率明显低于肺腺癌组织中阳性表达。 3、正常肺组织、癌旁组织和中肺癌组织中Cx43mRNA相对表达量分别为58.66±8.1、42.09±2.7和36.05±3.1,肺癌组织中Cx43mRNA相对表达量与正常肺组织、癌旁组织比较显著降低,差异均有非常显著性(P<0.05)。Cx43mRNA也与患者的组织学类型、临床分期和淋巴结转移相关。 第二部分E-钙粘蛋白在肺癌中的表达及临床意义 方法: 收集未接受过放化疗以及病理证实为肺癌的手术组织标本50例,对照取自癌旁组织3cm以上的正常肺组织。采用常规HE染色进行组织学形态学观察;石蜡切片,利用免疫组织化学方法检测E-钙粘蛋白表达;提取mRNA,以Oligo(dT)为引物逆转录cDNA,采用PCR方法检测E-钙粘蛋白mRNA表达;并与临床资料进行比分析。数据均用SPSS16.0软件进行统计分析,以P<0.05为差异有统计学意义。 结果: 1、E-钙粘蛋白免疫组织化学方法检测显示,在正常肺组织中的支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞和癌旁组织中均呈阳性表达。Ⅰ~Ⅱ期肺癌组织中E-cadherin阳性率59.26%,Ⅲ~Ⅴ期阳性率为21.74%,差异有非常显著性(P<0.05)。高、中分化肺癌组织中E-cadherin阳性率56.67%,低分化期阳性率为20.00%,差异有非常显著性(P<0.05)。E-cadherin阳性表达与患者的组织学类型和临床分期及淋巴结转移相关。 2、正常肺组织、高、中分化肺鳞癌组织和低分化肺鳞癌组织中E-cadherinmRNA相对表达量分别为56.7±4.26、27.2±10.2和4.3±3.0,高、中分化肺鳞癌组织和低分化肺鳞癌组织中E-cadherinmRNA相对表达量与正常肺组织比较均显著降低,差异均有非常显著性(P<0.05)。E-cadherinmRNA也与患者的组织学类型和淋巴结转移相关。 第三部分上调E-钙粘蛋白基因表达对肺癌细胞A549生物学行为的影响 方法: 以含有E-cadherin基因全长cDNA的质粒pUC57-E-cadherin为模板,PCR扩增出E-cadherin基因;HindⅢ和XhoⅠ双酶切后重组入真核表达载体pcDNA3.1(+),经过序列分析鉴定得到E-cadherin重组表达载体pcDNA3.1(+)-E-cadherin。使用BTX将pcDNA3.1(+)-E-cadherin电转入肺癌细胞A549,筛选培养得到稳转细胞株。RT-PCR和Western-blot方法分别检测稳转细胞E-cadherinmRNA和蛋白表达水平。细胞增殖和软琼脂集落形成实验检测高表达E-cadherin对肺癌细胞生长的影响;划痕实验和细胞体外侵袭实验检测高表达E-cadherin对肺癌细胞侵袭转移的影响;流式细胞术检测高表达E-cadherin对肺癌细胞凋亡的影响。 结果: 1、得到2466bp的目的基因E-cadherin扩增片段,与预测一致。HindⅢ和XhoⅠ双酶切鉴定和测序鉴定得到E-cadherin重组表达载体pcDNA3.1(+)-E-cadherin。 2、转染pcDNA3.1(+)-E-cadherin的E-cadherin组与两个对照组细胞E-cadherinmRNA相对表达量比较,均显著升高,差异有非常显著性(p<0.01,F=757.74),说明构建的重组E-cadherin载体(pcDNA3.1(+)-E-cadherin)转染A549细胞后,能高效表达E-cadherinmRNA。 3、pcDNA3.1(+)-E-cadherin的E-cadherin组与两个对照组细胞E-cadherin免疫印迹条带光密度比较显著升高,差异有非常显著性(p<0.01)。与RT-PCR检测结果一致。 4、E-cadherin组(转染pcDNA3.1(+)-E-cadherin的A549细胞)细胞的吸光度值与二个对照组比较,在2d、3d、4d、5d均显示降低,差异有显著性(p<0.05) 5、E-cadherin组与二个对照组(表达载体对照组和空白对照组)比较,软琼脂集落形成数显著减少,差异有非常显著性(P<0.01)。 6、空白对照组与表达载体对照组细胞划痕修复速度一致,二者与E-cadherin组细胞划痕修复速度比均显示修复较快。 7、E-cadherin组与二个对照组(表达载体对照组和空白对照组)比较,穿透Matrigel的平均细胞数显著减少,差异有非常显著性(P<0.01)。 8、空白对照组、表达载体对照组和E-cadherin组凋亡率比较,差异均无显著性(p>0.05)。 结论: 1、在正常肺组织中的支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞Cx43基因均呈阳性高表达;随着肿瘤发生发展,Cx43蛋白表达逐渐降低,在Ⅲ,Ⅳ期非小细胞肺癌中阳性表达率明显低于Ⅰ,Ⅱ期;低分化的肺癌阳性表达率明显低于中、高分化的肺癌,Cx43表达与肺癌有无淋巴结转移无明显相关性。 2、E-cadherin基因在正常肺组织中的支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞和癌旁组织中均呈阳性表达。随着肿瘤发生发展,E-cadherin表达逐渐降低,在Ⅲ,Ⅳ期非小细胞肺癌中阳性表达率明显低于Ⅰ,Ⅱ期;低分化的肺癌阳性表达率明显低于中、高分化的肺癌,E-cadherin表达与淋巴结转移相关。 3、构建E-cadherin重组表达载体pcDNA3.1(+)-E-cadherin,并得到稳定高表达E-cadherin基因的肺癌A549细胞株。 4、在肺癌细胞中上调E-cadherin基因表达,可显著抑制肺癌的生长增殖能力,同时抑制肺癌细胞的侵袭转移能力。提示上调肺癌细胞中E-cadherin基因表达可能成为肺癌基因治疗的策略。