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背景及目的: 结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一,无论在中国还是世界范围内其发病率和死亡率均排在前列。早期诊断相对困难、晚期容易发生肝转移等是其死亡率较高的主要原因。肿瘤晚期转移与血管生成密切相关,虽然基于血管内皮生长因子(VEGF)诱导血管生成的抗肿瘤转移治疗已在临床普遍应用,但仍存在一些问题。因此,寻求抗肿瘤血管生成和抗转移治疗新途径十分必要。既往研究表明,缺氧诱导因子(HIF)-1α在肿瘤缺氧微环境中促进肿瘤的血管生成,与肿瘤的侵袭、转移、耐药、放疗抵抗等相关。结直肠癌中HIF-1α也有明显诱导肿瘤血管生成的作用。但HIF-1α调控肿瘤血管生成除通过VEGF途径外,是否还存在更重要的调控通路尚不清楚。 MEF2D是肌细胞增强因子(MEF)2家族中的成员之一,是参与神经、肌肉发育的重要转录因子,目前发现其可参与肿瘤的细胞增殖、侵袭、转移等过程。但在结直肠癌中研究相对较少,我们前期研究显示结直肠癌中 MEF2D 能促进肿瘤细胞的上皮间质转化(EMT),同时也发现在缺氧条件下结直肠癌中的MEF2D与HIF-1α表达呈同步升高,提示二者可能与结直肠癌的转移有一定相关性。但 MEF2D 是否参与缺氧条件下 HIF-1α诱导的结直肠癌血管生成?两者间的相互作用机制如何?目前仍不清楚。为此,本研究分为三部分展开:第一部分采用 免疫组织化学染色在113例人结直肠癌临床样本中观测MEF2D、HIF-1α蛋白表达特点及其与微血管密度(MVD)的关系,探讨其临床意义;第二部分以人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)和小鼠移植瘤为模型,通过体外培养结直肠癌细胞干预 MEF2D 表达观察其 HUVEC 增殖、迁移、成管的影响,体内移植瘤观测干预MEF2D表达对肿瘤生长与瘤体内MVD、血红蛋白的影响,探讨 MEF2D 在促血管生成中的作用;第三部分在模拟缺氧条件下观察结肠癌细胞中MEF2D和HIF-1α表达的相互影响,两者不同表达状态对HUVEC迁移、成管的影响,以及干预 MEF2D 表达对下游细胞因子的作用,探讨 MEF2D 在参与缺氧条件下HIF-1α促血管生成的作用及其机制。 主要结果和结论如下: 1. 人体结直肠癌组织中 MEF2D 表达水平与 HIF-1α表达和 MVD 计数正相关,提示MEF2D与HIF-1α和结直肠癌血管生成有关;MEF2D表达与肿瘤TNM分期显著正相关,提示 MEF2D 可能参与结直肠侵袭转移;Kaplan-Meier 生存曲线分析显示MEF2D、HIF-1α和MVD计数与患者生存时间呈负相关,其中MEF2D/HIF-1α/MVD三者均升高组预后最差,提示 MEF2D 高表达可能预示结直肠癌预后不良, MEF2D/HIF-1α/MVD联合应用对评估其预后可能更有价值。 2. MEF2D在6株结直肠癌细胞系(DLD-1、SW480、HT29、SW620、HCT116、Caco-2)的表达存在差异,其中HCT116和Caco-2细胞高表达MEF2D,其细胞外基质(CM)促进人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)迁移的作用强,低表达 MEF2D 的DLD-1和SW480细胞,其作用相反。敲低HCT116和Caco-2细胞的MEF2D表达,其CM促进HUVEC增殖、迁移、成管的能力较对照组显著降低,而过表达DLD-1和SW480细胞的MEF2D,其CM促进HUVEC增殖、迁移、成管的能力显著升高,提示MEF2D可能具有在体外调控HUVEC的血管生成作用;干扰HCT116细胞的MEF2D表达,小鼠皮下移植瘤瘤体体积、重量、血红蛋白含量和 MVD 计数均较对照组显著降低,而过表达 SW480 细胞的 MEF2D,移植瘤的以上观测指标较对照组显著增高,进一步证实MEF2D能促进结直肠癌细胞增殖和肿瘤血管生成。 3. 缺氧条件下,动态检测SW480和DLD-1细胞的HIF-1α和MEF2D蛋白含量,显示HIF-1α峰值时间早于MEF2D,提示MEF2D可能位于HIF-1α的下游;干扰和过表达SW480和DLD-1细胞的HIF-1α后,二者的MEF2D蛋白及RNA水平呈一致性改变,提示MEF2D表达可能受HIF-1α的调控;缺氧状态下,干扰MEF2D和HIF-1α表达也可使HUVEC成管和迁移数量显著降低,而干扰HIF-1α并过表达MEF2D其数量可显著升高,正常状态下,过表达 HIF-1α可以使 HUVEC 成管和迁移数量显著增高,过表达HIF-1α并干扰MEF2D其数量则显著降低,提示MEF2D可能是HIF-1α诱导血管生成通路中的关键下游分子。 4.实时定量PCR(qRT-PCR)和Western Blot检测干扰MEF2D的HCT116细胞和过表达MEF2D的SW480细胞的CM中的血小板衍生生长因子(PDGF)-BB、PDGF-C、胎盘生长因子(PLGF)、乳脂球因子(MFG)-E8、肿瘤坏死因子受体超家族成员(TNFRSF)6B,显示干扰 MEF2D 后以上 5 种血管生成因子表达显著降低,而过表达 MEF2D 则显著升高,提示此 5种血管生成因子的转录可能受 MEF2D 的影响,进一步提示MEF2D参与血管生成可能通过调控多种血管生成因子发挥作用。