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目的:RUNX3是新近发现的肿瘤抑制基因,它在多种脏器特别是胃肠道的恶性肿瘤发生中有重要的作用。本研究通过检测RUNX3基因在结肠癌中的表达,分析其在结肠癌中的功能状态及其与结肠癌临床病理参数的关系,明确RUNX3基因在结肠癌发生、发展中的作用;通过稳定转染RUNX3,研究在结肠癌中RUNX3如何通过TGF-β信号通路发挥作用。
方法:
1、应用免疫组化方法检测RUNX3蛋白在98例结肠癌组织中的表达情况。分析RUNX3基因表达与结肠癌临床病理参数间的相关性,明确RUNX3基因在结肠癌发生、发展中的作用;分析TGF-β信号通路上RUNX3与Smad4,Bim表达的相关性,探讨RUNX3基因在TGF-β信号通路上与其它因子的相关性。
2、应用RT-PCR及Western Blot方法检测49例新鲜的结肠癌组织及相应的癌旁正常组织中RUNX3基因的mRNA及蛋白表达水平,分析RUNX3基因在mRNA和蛋白水平表达的差异;应用MSP方法研究RUNX3基因在人结肠癌中启动子甲基化状态,分析RUNX3启动子区甲基化与临床病理参数的关系,探讨RUNX3表达缺失的原因。
3、稳定转染RUNX3基因到结肠癌细胞系HT-29,应用MTT、流式细胞术等检测稳定转染RUNX3基因对结肠癌细胞动力学的影响,明确RUNX3对结肠癌细胞生长、增殖的影响。
4、TGF-β作用于稳定转染的HT-29细胞系,应用MTT、流式细胞术、Tunel等检测TGF-β作用前后结肠癌细胞生长、增殖、凋亡,应用Western Blot法检测TGF-β作用前后TGF-β信号通路上RUNX3,磷酸化的Smad2/3,Smad4,Bim的表达变化,分析RUNX3在TGF-β信号通路中发挥作用的机制。
结果:
1、结肠癌组织中RUNX3的表达明显低于癌旁正常粘膜组织,差别有统计学意义。RUNX3蛋白表达与结肠癌高-中、低分化程度,腺癌和粘液癌,淋巴结转移相关,而与病人的年龄、肿瘤大小等无关。RUNX3在结肠癌中可以异位表达在细胞核周围。
2、结肠癌中RUNX3与Bcl-2蛋白的表达呈负相关,与Bim、Bax的表达呈现正相关;RUNX3与Smad4蛋白的表达呈正相关,与Smad7的表达呈负相关。
3、结肠癌组织中RUNX3 mRNA和蛋白的表达明显低于癌旁正常组织,且与分化程度、组织学类型、淋巴结转移相关。RUNX3基因启动子区域的甲基化与淋巴结转移和肿瘤分化程度相关。
4、稳定转染RUNX3基因的结肠癌细胞系HT-29/RUNX3,细胞的生长受到明显的抑制,G0/G1期细胞比例明显升高,S期细胞比例下降,细胞阻滞于G0/G1期,凋亡率增高。Bim蛋白表达稍增高。
5、TGF-β作用于HT-29/RUNX3细胞后,细胞生长更为减慢,凋亡率更为升高,Smad4、Bim蛋白表达增加。
结论:
1、RUNX3 mRNA和蛋白在结肠癌组织中表达明显低于癌旁正常粘膜组织,而且mRNA和蛋白的表达相关。表明RUNX3基因在结肠癌的发生中表达减少或缺失,RUNX3基因可能作为一个抑癌基因参与结肠癌的发生。RUNX3基因启动子区域高甲基化状态是导致该基因表达缺失的主要原因。
2、RUNX3蛋白表达与结肠癌分化程度、组织学类型、淋巴结转移相关,即随着结肠癌的分化程度降低,淋巴结出现癌转移,RUNX3的阳性表达率下降。RUNX3在结肠癌中的表达对评价患者的预后有一定价值。
3、在部分结肠癌组织中,RUNX3蛋白可异位表达在细胞核周围,未进入到细胞核内发挥作用。
4、结肠癌中RUNX3与Bim、Bax蛋白的表达呈正相关性,与Bcl-2表达呈现负相关。RUNX3与Smad4蛋白的表达呈正相关性,与Smad7蛋白的表达呈负相关性。RUNX3基因发挥抑癌作用的机制与TGF-β信号通路调节细胞周期和调控细胞凋亡有关。
5、成功建立了高表达RUNX3基因的结肠癌细胞系HT-29/RUNX3。RUNX3基因高表达使细胞阻滞于G0/G1期,生长速度减慢,凋亡增加,RUNX3作为抑癌基因发挥重要作用。
6、稳定转染RUNX3的HT-29/RUNX3细胞系,TGF-β信号通路可以部分恢复,Smad4、Bim蛋白表达增加及凋亡率大幅增加,可能是通过RUNX3-Bim途径和TGF-β-RUNX3-Smad4/Bim两条途径发挥作用。