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血管瘤是婴幼儿最常见的良性肿瘤,新生儿的发病率为1%-2%,体重低于1000g的早产儿发病率高达22.9%。血管瘤的发病率有种族差异,白人的发病率高于其他种族,黑人的发病率最低;血管瘤的发病率也有性别差异,女性的发病率高于男性,比例约为3∶1。血管瘤大多数(71%)位于头颈部,位置比较表浅,也有少数发生在黏膜、肌、骨组织和内脏,不仅影响美观,而且影响生理功能,甚至危及生命。血管瘤是以血管内皮细胞活跃增殖为特征的良性肿瘤,且大多数血管瘤有一个快速增生和自然消退的过程。血管瘤一般在出生时并不存在,大多数出现在出生后1月内。早期血管瘤生长迅速,超过婴儿的生长速度,然后缓慢消退。根据其分子标志、生长特点及患者年龄,临床上通常将其分为3期:快速增殖期(0-1岁)、消退期(1-5岁)和消退完成期(5-12岁)。血管瘤在经过一个始发的快速增殖期后,血管内皮细胞增殖速度减慢,肿瘤内细胞成分减少,并逐渐被纤维脂肪组织所取代。约有50%的患者,瘤体在5岁时可完全消退,至12岁时总的消退率达90%。目前血管瘤的确切发病机制尚不明确,主要有以下几种理论:可溶性细胞因子学说、基因突变学说、内皮祖细胞学说和细胞凋亡学说等。
细胞凋亡(apoptosis)是一种受基因调控的单个细胞主动的自杀过程,是机体维持稳态的基础,也是肿瘤性疾病发生发展的重要因素。真核细胞主要有两条凋亡途径:细胞内途径(线粒体途径)和细胞外途径(细胞表面死亡受体途径)。线粒体凋亡途径主要与细胞色素C(chromosomeC,CytC)、bcl-2/bax和半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶9(cysteinyl aspartate specific protease,caspase9)有关。死亡受体凋亡途径主要与Fas/FasL、死亡受体4(death receptor4,DR4)、DR5/肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TNF related apoptosis inducing ligand,TRAIL)、肿瘤坏死因子受体1(tumor necrosis factor receptorl,TNFR1)/TNF和caspase8有关。这两条通路在caspase3汇合,引发细胞凋亡。
关于婴幼儿皮肤血管瘤病变过程与细胞凋亡的关系,目前国内外相关研究逐渐增多。已证实血管瘤自发性消退是细胞凋亡的结果,细胞凋亡在1岁左右时开始,到2岁左右达到高峰。退化期血管瘤的细胞凋亡是增殖期的3-5倍,并且凋亡的血管瘤细胞至少1/3是血管内皮细胞。许多凋亡相关基因在血管瘤中表达的检测结果,进一步证实在血管瘤的增殖期、自发性消退期和血管畸形中凋亡相关基因的表达有显著性差异,表明细胞凋亡在血管瘤病变进程中具有至关重要的作用。
Bcl-2家族成员包括促凋亡基因(bax、bak、bad和bcl-xs等)和抑制凋亡基因(bcl-2、bcl-xl和bcl-w等),其中bax/bcl-2是其典型代表。细胞内bcl-2与bax形成同源二聚体或异源二聚体,对细胞凋亡进行调控,二者的数量比对于细胞接受凋亡刺激信号后是否凋亡起关键作用。目前bcl-2家族成员在血管瘤组织中的表达情况相继得到报道,但关于bcl-2在血管瘤中表达情况的研究结果,目前存在两种不同结论。一种结论认为血管瘤表达bcl-2,并且在血管瘤的不同阶段其表达水平不同,bcl-2在血管瘤增殖期的表达显著高于退化期,正常皮肤组织不表达bcl-2。另一种结论认为血管瘤、血管畸形和正常皮肤均不表达bcl-2。另外,据我们所知,caspase9 mRNA在皮肤血管瘤中表达及意义的研究尚未见报道。
TRAIL是继TNF、FasL之后发现的第三个TNF家族的介导细胞凋亡的信号分子,其结构和功能类似于TNF家族成员之一的、与之同源性很高的成员FasL。目前认为TRAIL通过两条不同的信号通路调控细胞调亡。一是通过蛋白水解酶caspase传导调亡信号,二是通过活化NF-κB进行基因诱导调控。已发现TRAIL有5种受体,包括2种死亡受体:DR4和DR5。当TRAIL与DR4、DR5结合时可激活caspase8,进一步启动下游的caspase蛋白酶级联反应,诱导细胞凋亡。可溶性TRAIL与膜结合型TRAIL一样,具有诱导肿瘤细胞凋亡的作用。已经证明血管瘤表达TRAIL,尚为见到关于血管瘤患儿和正常儿童血清中sTRAIL水平情况的研究。
随着基因组测序工作的进展,同益发现基因组中存在着数量庞大的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)。SNPs数量大,分布广,且在不同人群中的分布频率也有差异,这些差异可以代表某一种族或人群间的遗传差异,因此SNPs的研究有助于解释个体间的表型差异,不同群体和个体对疾病,特别是对复杂性状疾病的易感性以及对各种药物的耐受性。SNPs被认为是继限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)和微卫星多态性(microsatellite polymorphism)之后的第三代遗传标记,在疾病特别是多基因相关疾病研究中具有明显的优势。肿瘤是多基因相关疾病的典型代表,是多因素作用、多基因参与和多阶段发展的疾病,其具体发病机制仍不清楚。目前关于bcl-2家族SNPs在肿瘤中作用研究文献相对较少。研究表明bcl-2基因P2启动子的-938 C>A多态和bax启动子-248G>A多态,可以造成bcl-2和bax蛋白表达量发生变化,导致不同基因型患者的疾病易感性和预后不同。
血管瘤的增殖和自发性退化机制是十分复杂的。为进一步研究婴幼儿皮肤血管瘤的细胞凋亡机制,我们采用免疫组织化学和原位杂交方法检测并比较了皮肤血管瘤组织中bax、bcl-2、bcl-xl蛋白和caspase9 mRNA表达情况。其后,采用ELISA法检测了不同阶段皮肤血管瘤患儿和正常儿童血清中sTRAIL水平,通过半定量逆转录-聚合酶链反应(reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR)分析了血管瘤和正常皮肤组织中TRAIL死亡受体DR4和DR5的表达情况;采用限制性片段长度多态性法(restriction fragment length polymorphism,RFLP)和直接测序对血管瘤患儿和正常人群的bcl-2基因P2启动子的-938C>A多态和bax启动子-248G>A多态进行基因分型,研究这两个基因的启动子多态对辽宁地区人群血管瘤发病风险的影响。
材料和方法
1、收集中国医科大学盛京医院病理科2005-2007年皮肤血管瘤存档蜡块56例,采用免疫组织化学和原位杂交方法检测bax、bcl-2、bcl-xl蛋白和caspase9mRNA表达情况,以6例血管瘤周边正常皮肤作对照。
2、采集2006年10月-2008年1月中国医科大学口腔医学院口腔整形外科门诊和盛京医院儿外科住院血管瘤患儿42例、中国医科大学口腔医学院口腔整形外科门诊唇腭裂患儿26例的外周静脉血2ml,离心后取血清。应用ELISA法检测和比较血管瘤患儿和正常儿童血清中sTRAIL水平。
3、通过半定量RT-PCR法,检测了40例血管瘤手术切除标本和12例血管瘤周边正常皮肤组织中TRAIL受体DR4和DR5的表达情况。
4、采用RFLP和直接测序对46例血管瘤患儿和72例正常人群的bcl-2基因P2启动子的-938C>A和bax启动子-248G>A多态性进行分析,研究这两个基因多态对辽宁地区人群血管瘤发病风险的影响。
结果:
1、经免疫组织化学和原位杂交检测发现,bcl-2和bcl-xl在血管瘤增殖期的表达较强,在血管瘤退化期表达较弱,二者之间差异具有统计学意义(bcl-2在增殖期表达与退化期相比,P<0.01; bcl-xl在增殖期表达与退化期相比P<0.01)。Bax和caspase9 mRNA在血管瘤退化期的表达较强,在增殖期表达较弱,差异具有显著意义(bax在退化期表达与增殖期相比,P<0.01; caspase9 mRNA在退化期表达与增殖期相比,P<0.05)。正常皮肤组织不表达bax、bcl-2、bcl-xl和caspase9 mRNA。
2、ELISA检测结果显示,处于血管瘤增殖期的患儿血清中sTRAIL的水平显著低于血管瘤退化期患儿和正常儿童(P<0.01),处于血管瘤退化期患儿和正常儿童血清中sTRAIL水平无显著差异(P>0.05)。
3、半定量RT-PCR结果表明DR4和DR5 mRNA在增殖期血管瘤组织中表达低于退化期血管瘤和正常皮肤组织,差异有显著意义(P<0.01),在退化期血管瘤和正常皮肤组织表达无显著差异(P>0.05)。
4、RFLP和直接测序结果:酶切产物电泳结果与测序结果一致。Bcl-2基因-938C>ASNP等位基因型和基因型总体分布在血管瘤组和正常对照组之间有显著性差异(P<0.05)。Bax基因-248G>ASNP在血管瘤组和正常对照组之间无显著性差异(P>0.05)。
结论:
1、婴幼儿皮肤血管瘤组织表达bax、bcl-2、bcl-xl和caspase9 mRNA,且在血管瘤不同临床分期,其表达程度不同。Bcl-2和bcl-xl高表达促进血管瘤增殖,bax和caspase9 mRNA高表达引起血管瘤退化。
2、血清中sTRAIL的水平与血管瘤的临床分期相关,血管瘤增殖期sTRAIL浓度低,细胞凋亡少,血管瘤加速增殖;退化期sTRAIL水平高,诱导血管内皮细胞凋亡而促进血管瘤消退。
3、TRAIL死亡受体DR4和DR5在增殖期血管瘤组织中低表达,特异性结合的TRAIL降低,导致细胞凋亡减少,促进血管瘤增殖;DR4和DR5在退化期血管瘤表达显著升高,细胞凋亡增加,引起血管瘤消退。
4、bcl-2基因-938C>ASNP等位基因型和基因型总体分布在血管瘤组和正常对照组之间有显著性差异。与C等位基因相比,携带A等位基因可以增加血管瘤的发病风险。