醛酮还原酶(aldo-keto reductase, AKR)家族广泛存在于自然界,人源AKR成员有15个,其中10个具有酶活性。已有足够的证据表明,AKR很可能与肿瘤的发生和发展有密切关系,既可能成为检测的生物标志物也可能是治疗药物的靶标。然而,由于测定技术的差别或者样本来源的不同,究竟AKR成员在肿瘤组织和细胞中是如何分布、如何发挥作用的,科学界仍然存在相当分歧的看法。准确的定量分析不同的AKR成员在组织和细胞中的表达状态是澄清这些歧见的首要问题。在本研究中,我们选取了一类报道结果中分歧较大的肿瘤——肝癌,作为研究对象。我们试图从组织和细胞、mRNA和蛋白质、免疫化学检测和质谱定量分析、体内和体外等不同的角度,立体地审视AKR成员与肝癌之间的关系。我们选取了4种肝细胞肝癌细胞系(HepG2、HuH7、BEL7402、SMMC7721)和1种相对正常肝细胞系(L-02)；并以L-02为参照样本进行AKR的定量比较分析。我们采用了55对肝(癌)组织,着重分析比较肝癌组织与癌旁组织中AKR的分布和相对丰度。通过设计和合成9对AKR的特异引物,我们使用Real time PCR技术检测了细胞内AKR成员的mRNA水平；通过重组蛋白质表达,我们获得了14个重组AKR蛋白质,并利用它们制备了9个识别AKR成员的专一单克隆抗体；通过Western blot和IHC等免疫化学技术,我们对肝癌细胞或组织中AKR成员丰度进行了半定量分析；通过设计和合成针对KR成员的专一肽段,我们采用MRM与mTRAQ相结合的质谱定量技术,测定了肝癌细胞中AKR成员的蛋白质丰度。细胞内AKR成员的rRNA丰度检测结果显示：利用Real time PCR技术,可以特异区分大多数人源AKR家族成员的mRNA,并对其进行定量检测；AKR1C1/1C2和 AKR1C4的mRNA丰度可以很好地区分正常肝细胞与肝癌细胞；大部分AKR成员的mRNA丰度在两种高中分化的细胞,特别是高分化的HuH-7细胞中,显著上调,提示AKR成员很可能与癌症的分化程度有关；与相对正常的L-02细胞相比,同一亚家族成员的mRNA表达丰度不具有互补性。根据Western Blot的半定量分析,细胞内AKR成员的蛋白丰度结果显示：绝大多数AKR成员在不同肝(癌)细胞间的蛋白质丰度差异较小；高分化肝癌细胞系HuH-7的AKR蛋白表达谱与其它细胞有明显区别；AKR1B1可以在蛋白水平区分正常与肝癌细胞。根据MRM与1nTRAQ相结合的绝对定量分析,细胞内AKR成员的蛋白丰度结果显示：利用MRM技术,可以对大多数人源AKR家族成员蛋白质进行特异区分及定量检测；MRM和Western blot技术对细胞内AKR蛋白质的检测结果显示出较好的一致性；在肝癌细胞中除AKR1B10和AKR1C3外,AKR家族其它成员的蛋白水半与其mRNA水平并不相符。我们采用IHC的方法考察了组织中AKR的分布状态。从55对肝癌及癌旁组织中AKR的IHC图像分析来看,AKR1A1在32.7%肝癌组织和58.2%癌旁组织、AKR1B10在67.3%肝癌组织和41.8%癌旁组织中呈现阳性着色,统计学分析显示AKR1A1的下调与AKR1B10的上调与肝癌有显著的相关性(P<0.05)。而且AKR1B10蛋白丰度的增加与肝癌的分化程度呈正相关。IHC结果还表明,其他AKR成员的IHC染色在癌和癌旁组织之间未表现显著差异。本项研究第一次系统地评估了AKR成员在不同肝癌细胞系和肝癌组织中的基因表达状态,AKR成员的表达丰度在肿瘤细胞与正常对照之间是否存在明显差异。我们的研究结果显示,没有一个AKR成员的mRNA或蛋白丰度具备肝癌细胞特异表达特征,同时AKR家族的基因表达状态与肝癌组织或细胞也不存在显著相关性。然而,某些AKR成员的表达状态的确相关于某一类的肝癌细胞,这种相关性很可能与细胞学特征密切相关,但并不是肿瘤发生发展的分子标志物。