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目的观察不同浓度虾青素(Astaxanthin,AST)对F344大鼠食管癌食管黏膜组织癌变情况、肺组织异常变化及食管黏膜组织中凋亡相关蛋白表达的影响,探讨AST是否调节PPARγ蛋白分子,并调控下游目的蛋白的表达,从而达到抑制大鼠食管癌发生发展的目的。方法42只4～6周SPF级F344雄性大鼠按体重随机分为6组,每组7只,其中A组为空白对照组,B组为AST低剂量干预组[10 mg/kg·body weight(BW)],C组为AST中剂量干预组(50 mg/kg·BW),D组为AST高剂量干预组(100 mg/kg.BW),E组为溶剂红花籽油对照组,F组为单纯暴露组。A组大鼠颈部皮下注射20%二基甲基亚枫(dimethyl solfoxide,DMSO),B～E组大鼠颈部皮下注射溶剂为20%DMSO的N-甲基苄基亚硝胺(N-nitrosomethylbenzylamine,NMBzA)溶液(0.25 mg/kg),注射体积为0.1 mL/100 g,每周三次,连续5周。B～D组大鼠分别给予含有低、中、高剂量AST油剂灌胃,每周三次,连续35周。各组大鼠喂养普通饲料。第35周结束干预,观察大鼠食管上皮黏膜和肺组织HE染色切片;Western blot检测食管黏膜组织中过氧化物酶体增殖激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)、B 淋巴细胞瘤 2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2 相关 X 蛋白(Bcl-2-Associated X,Bax)和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3,Caspase-3)蛋白的表达水平。使用Autodock 4.0软件进行PPARγ分子和AST分子的分子对接。数据使用SPSS 25.0软件进行统计学分析,以α=0.05作为检验水准。结果1、PPARγ分子和AST分子对接结果显示,选出排2个最优对接加合物,对接结合能为分别为-10.01 kcal/mol和-9.16 kcal/mol,各有1个氢键,分别为PPARy分子氨基酸GLN454与ASTO23之间、PPARγ分子氨基酸ASP396与AST分子O23之间。2、实验第35周,各组大鼠食管肿瘤发生率差异有统计学意义(χ2=13.82,P<0.05)。A组大鼠食管未见肿瘤,B～F组大鼠食管肿瘤发生率分别为28.57%、28.57%、42.86%、71.43%、85.71%。其中B、C和D组大鼠食管肿瘤发生率均低于E组和F组,但差异无统计学意义(P>0.05)。HE染色结果显示各组大鼠食管粘膜组织形态分布不同(P<0.05)。其中A组食管粘膜组织形态分布42.86%(3/7)为正常上皮,57.14%(4/7)为单纯增生;B组食管粘膜组织形态分布71.43%(5/7)为异常增生;C组食管粘膜组织形态分布57.14%(4/7)为单纯增生病变;D组食管粘膜组织形态分布57.14%(4/7)为食管肿瘤,42.86%(3/7)为异常增生;E组和F组食管粘膜组织形态分布,其中71.43%(5/7)和85.71%(6/7)为食管肿瘤。C组的食管粘膜病理分布与F组不同,差异有统计学意义(P<0.05)。3、大鼠肺脏总体分析发现,各组间大鼠肺脏脏器指数差异无统计学意义(P>0.05)。大鼠肺脏重量分析发现,两两比较发现A组[(1.32±0.10)kg]和C组[(1.33±0.09)kg]大鼠肺脏脏重量均低于E组[(1.68±0.46)kg]及F组[(1.65±0.16)kg]大鼠肺脏重量,且差异均有统计学意义(P均<0.05),其余各组间大鼠肺脏重量差异无统计学意义(P>0.05)。各组大鼠肺部异常变化分析结果显示,总体各组间肺部异常发生率不同,差异有统计学意义(P<0.05)。A组和C组大鼠肺部未发生异常变化,B组、D组、E组、F组的均发现肺部异常变化的存在,发生率分别为 28.57%(2/7)、28.57%(2/7)、57.14%(4/7)、85.71%(6/7)。其中,F组大鼠的肺部异常发生率高于C组,差异有统计学意义(P<0.05);其他各组间大鼠肺部异常变化的差异无统计学意义(P>0.05)。4、大鼠肺组织HE染色结果显示,A组和C组大鼠肺组织结构及形态大致正常,肺泡间隔未见明显炎性细胞浸润及纤维组织增生。B组和D组大鼠肺组织病理可见肺泡间隔部分增厚,肺泡腔缩小,肺间质可见炎性细胞浸润。E和F组大鼠肺组织肺泡腔萎缩、塌陷,肺泡间隔重度增厚,且肺间质、肺内细支气管周围可见大量炎症反应,淋巴细胞大量成团聚集。5、Western blot结果显示,A组、C组和D组PPARy蛋白表达水平高于E组和F组,差异均有统计学意义(P均<0.05)。在三组AST干预组中,C组和D组的PPARγ蛋白表达水平均高于B组,且差异有统计学意义(P均<0.05)。各组大鼠食管黏膜上皮组织中Bax/Bcl-2比值之间差异有统计学意义(P<0.05)。E组和F组食管组织中Bax/Bcl-2比值均低于A组,差异有统计学意义(P均<0.05)。与F组相比较,B组和C组食管组织中的Bax/Bcl-2比值升高,差异均有统计学意义(P均<0.05),D组的食管组织中Bax/Bcl-2比值降低,差异无统计学意义(P>0.05)。在三组AST干预组中,B组和C组的Bax/Bcl-2比值均高于D组,且差异均有统计学意义(P均<0.05)。各组大鼠食管黏膜上皮组织中Caspase-3蛋白表达水平存在差异,差异有统计学意义(P<0.05)。E组和F组食管组织中Caspase-3蛋白表达水平均低于A组,差异有均统计学意义(P均<0.05)。三组AST干预组的Caspase-3蛋白表达水平均高于F组,且差异均有统计学意义(P均<0.05)。B组和C组食管组织中的Caspase-3水平均高于D组,差异均有统计学意义(P均<0.05)。结论1.适当剂量的AST干预可以抑制大鼠食管黏膜组织癌变的发生和发展。2.适当剂量的AST干预可以降低食管癌大鼠肺组织异常变化的发生率。3.AST上调PPARγ蛋白表达水平,激活下游凋亡蛋白的表达,进而激活凋亡通路抑制食管癌的发生和发展。