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脑胶质瘤是成人中枢神经系统发病率最高的原发性实体瘤,世界卫生组织(WHO)依据其病理特点将之分为4级,分别为I级、II级、III级和IV级。低级别脑胶质瘤(WHO II级)可以转变为高级别脑胶质瘤,高级别脑胶质瘤侵袭性强、外科手术难以完全切除,术后易复发。恶性程度最高的胶质母细胞瘤患者5年存活率极低,平均生存期仅为12到15个月。恶性胶质瘤最突出的病理形态学特点是含有大量异质性的新生血管,这些新生血管为肿瘤演进、侵袭、复发提供了物质支撑。然而,目前针对胶质瘤血管的治疗策略效果欠佳。因此,探讨胶质瘤血管新生机制、研发靶向治疗策略、提高治疗效果依旧是目前的研究热点。已有研究表明,胶质瘤的发生及演进过程涉及多个基因突变、缺失、及表达异常,包括抑癌基因P53、PTEN、异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)等。这些基因的异常及引发的相关信号通路变化在肿瘤发生发展中起至关重要的作用。在胶质瘤演进过程中,PI3K/Akt信号通路异常活化最为常见,并与肿瘤的发生、演进、侵袭、复发有密切联系。我们前期研究发现PI3K/Akt通路在胶质瘤干细胞促血管生成中发挥重要作用。I A型脂酰肌醇3激酶(IA型PI3K)是由p85和p110两个亚基构成的异质二聚体,其中p110亚基可以分为p110α、p110β、p110δ型。不同的亚基在机体不同组织和器官中表达和分布是不一样的。P110α、p110β型表达广泛,无组织和器官特异性,而p110δ型在不同组织中却有明显表达差异,主要表达于免疫细胞。P110δ由PIK3CD基因编码转录而来,与p85构成异质二聚体PI3Kδ而发挥相应的生物学效应。本研究中,我们探讨了PIK3CD对人脑胶质瘤血管生成的影响及机制。我们首先通过免疫组织化学染色检测了PIK3CD编码蛋白p110δ在人胶质瘤标本中的表达及分布特点,并分析了胶质瘤p110δ表达与病人临床特征及微血管密度之间的相关性。然后利用慢病毒载体在人胶质瘤细胞系中过表达和敲低PIK3CD,研究了PIK3CD表达改变后的胶质瘤细胞上清液对脐静脉内皮细胞增殖、迁移、成管能力的影响。最后,通过构建免疫缺陷鼠原位胶质瘤移植瘤,研究了敲低PIK3CD对移植瘤血管密度及荷瘤鼠生存期的影响。本课题主要包含了以下3个部分:1.PIK3CD表达与胶质瘤患者临床病理参数的关系通过在166例临床病例标本中进行免疫组织化学染色,发现PIK3CD表达产物p110δ蛋白主要表达于肿瘤细胞浆,在瘤细胞核也有少量阳性表达,而肿瘤间质血管几乎无表达。在高级别脑胶质瘤(III级和IV级)中,PIK3CD表达量高(IHC评分≥2分)的患者所占比例数高(34%和46%);而低级别胶质瘤(II级)中,PIK3CD表达量高(IHC评分≥2分)的患者占的比例较低(5%)。PIK3CD在I级胶质瘤和瘤旁脑组织中几乎不表达。通过Kaplan-Meier方法分析患者预后,发现PIK3CD高表达的患者无进展生存期和总生存期显著短于低表达者,在胶质母细胞瘤(GBM)中也观察到了这一现象。Cox比例风险模型的单因素和多因素生存分析表明PIK3CD是胶质瘤的独立预后预测因子。Person相关性检验发现PIK3CD的表达在胶质瘤及GBM中与肿瘤微血管密度值正相关。2.PIK3CD对胶质瘤细胞体外促血管生成能力的影响利用慢病毒导入shRNA,敲低人胶质瘤细胞(细胞系U87、原代胶质瘤细胞GBM1)的PIK3CD基因,经PCR及Western Blot证实细胞中PIK3CD表达比对照组明显降低。收集细胞上清,与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)共培养,发现HUVEC的增殖、迁移能力、及成管能力均显著降低。为了验证上述结果,在人胶质瘤细胞U87和GBM1中过表达PIK3CD基因,经Western Blot及PCR证实细胞中PIK3CD表达显著增高。结果表明胶质瘤细胞过表达PIK3CD可以增强其对HUVEC的增殖、迁移及成管能力的促进作用。免疫荧光染色发现PIK3CD低表达的胶质瘤细胞VEGF表达量显著降低,反之,PIK3CD过表达的胶质瘤细胞中VEGF表达明显增高,在Western Blot中也验证了这一发现。ELISA发现PIK3CD低表达的胶质瘤细胞上清液中含有的VEGF量显著减少。3.PIK3CD对胶质瘤原位移植瘤血管生成及肿瘤生长的影响用稳定低表达PIK3CD的人胶质瘤细胞系(U87)建立原位移植瘤,发现与对照组相比,PIK3CD低表达组裸鼠生存期显著延长,瘤体内新生血管数量减少。以上研究结果提示,胶质瘤中PIK3CD通过调控VEGF产生而促进胶质瘤内皮细胞增殖、迁移及形成小管样结构,进而形成新生血管。该研究结果将为进一步阐明胶质瘤血管生成机制和研发胶质瘤血管生成靶向治疗策略提供理论与实验依据。