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脑胶质母细胞瘤是源自神经上皮组织的肿瘤,是成人颅内最常见的原发恶性肿瘤。目前的治疗主要以保证安全的最大限度手术切除、术后联合放射治疗和替莫唑胺(temozolomide,TMZ)化疗为主的综合性治疗;但是,目前胶质母细胞瘤的总体预后较差,究其原因是其病理生理学机制尚不能明确。因此,探究胶质母细胞瘤发生发展过程中的分子机制,为胶质母细胞瘤的临床治疗提供有效的治疗靶点,具有重要的临床意义。芳香烃受体(Aryl hydrocarbon receptor,AHR)和核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor-2,Nrf2)是细胞抗氧化应激的重要转录因子,二者分别通过与二恶英反应元件(dioxin-responsive element,DRE)和抗氧化反应元件(Antioxidant response element,ARE)结合,调控下游基因的表达,如细胞色素 P450 家族(Cytochrome P450 family 1 subfamily A polypeptide 1,CYP1A1)、白介素-1β(Interleukins-1,IL-1β)、血红素氧化-1(hemeoxygenase-1,HO-1)、醌氧化还原酶-1(quinone oxidoreductase 1,NQO-1)等。本研究组在既往研究成果中证实Nrf2通过调控胶质母细胞瘤的凋亡、增殖、侵袭、迁移、代谢、耐药等生物学过程,发挥“保护”胶质母细胞瘤的作用。同时,最新研究发现AHR与Nrf2在机体药物和毒物代谢的过程中可协同作用,促进代谢物质的排泄;但是尚未明确AHR在胶质母细胞瘤中的生物学功能及其与Nrf2信号通路之间的关系。因此,本课题着重探究AHR在胶质母细胞瘤组织、细胞系中的表达和生物学功能,并进一步研究其发挥作用的可能分子机制以及与Nrf2是否存在相互作用。目的:明确AHR在人的正常脑组织、胶质母细胞瘤组织、正常星形胶质细胞和胶质母细胞瘤细胞系中的表达情况;评估AHR核表达对胶质母细胞瘤细胞增殖、侵袭、迁移和成瘤效应的影响;探究AHR发挥作用的可能分子机制以及与Nrf2是否存在相互作用。方法:第一部分:收集10例人的正常脑组织标本、20例原发胶质母细胞瘤组织标本和20例复发胶质母细胞瘤组织标本。1、通过Western blot、荧光实时定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)和免疫组化化学染色方法检测正常脑组织和胶质母细胞瘤组织中AHR的表达水平,并统计其表达水平与临床资料的相关性;2、通过Western blot和Real time-PCR检测正常人的星形胶质细胞(HA)和胶质母细胞瘤细胞系(T98、U87、A172、U251、U118)中AHR表达水平。第二部分:通过对胶质母细胞瘤细胞系中AHR表达水平的检测,遴选出AHR表达水平相对较高的T98和U87细胞系,用于进一步的实验。1、分别利用病毒(sh-RNA)转染技术和AHR特异性激动剂犬尿氨酸(kynurenine,Kyn)建立AHR的下调和AHR核过表达的细胞模型;2、通过CCK-8、平板克隆实验、细胞划痕实验、Transwell迁移和基质胶侵袭实验检测AHR下调和核过表达对胶质母细胞瘤细胞增殖、迁移和侵袭的影响;3、通过裸鼠皮下成瘤实验探寻AHR下调对胶质母细胞瘤细胞(U87)成瘤效应的影响;4、通过Western blot和Real time-PCR实验检测AHR下调和核过表达后下游基因CYP1A1、IL-1β的表达变化。第三部分:在胶质母细胞瘤细胞中探究AHR与Nrf2二者之间的交互作用。1、通过Western blot、Real time-PCR和免疫荧光检测AHR下调和核过表达后Nrf2-ARE通路的表达变化;2、分别利用病毒转染技术和特异性激动剂叔丁基对苯二酚(tertiary butylhydroquinone,tBHQ)建立 Nrf2 下调和 Nrf2 核过表达的细胞模型;3、通过Western blot、Real time-PCR和免疫荧光实验检测Nrf2下调和核过表达后其下游HO-1、NQO-1及AHR-DRE通路的表达变化。结果:第一部分:1、与人的正常脑组织相比,AHR在胶质母细胞瘤组织标本中高表达(p<0.05),原发和复发胶质母细胞瘤组织标本中AHR的表达水平无明显差异(p<0.05);2、与人的正常星形胶质细胞相比,胶质母细胞瘤细胞系(T98,U87,A172,U251,U118)AHR的蛋白和基因表达水平明显增高(p<0.05),其中T98,U87细胞系的AHR表达水平最高。第二部分:1、在T98和U87胶质母细胞瘤模型中,下调AHR的表达可显著抑制胶质母细胞瘤的增殖、迁移和侵袭(p<0.05);肿瘤分泌性的特异性AHR配体Kyn可增加AHR的核转录,进而明显促进胶质母细胞瘤的增殖、迁移和侵袭(p<0.05);2、裸鼠在体成瘤实验中,AHR的下调可显著抑制皮下肿瘤的生长(p<0.01);3、Western blot和Real time-PCR结果分别证实下调AHR的表达可明显抑制其下游基因CYP1A1和IL-1β的表达(p<0.05),AHR核过表达可明显增加CYP1A1和IL-1β的表达(p<0.05)。第三部分:1、Western blot和Real time-PCR结果证实下调AHR的表达可显著抑制Nrf2及其下游的HO-1、NQO-1的表达(p<0.05):AHR核过表达后,Nrf2、HO-1和NQO-1的表达水平明显增加(p<0.05);2、下调Nrf2的表达可明显抑制 HO-1、NQO-1 以及 AHR、CYP1A1、IL-1β 的表达(p<0.05);Nrf2核过表达,HO-1、NQO-1以及AHR、CYP1A1、IL-1β的表达水平也相应增加。免疫荧光的结果证实下调AHR后,Nrf2表达相应减少;AHR核过表达后,Nrf2表达相应增加。反之,下调Nrf2后,AHR表达减少;Nrf2核过表达后,AHR表达相应增加。结论:一、与人的正常脑组织和正常星形胶质细胞相比,AHR在胶质母细胞瘤组织和胶质母细胞瘤细胞系中高表达。二、AHR通过促进胶质母细胞瘤的增殖、迁移和侵袭发挥促肿瘤的作用;下调AHR的表达可体内抑制胶质母细胞瘤的成瘤性;并且可能通过调控其下游CYP1A1、IL-1β的表达发挥促肿瘤的作用。三、AHR-DRE与Nrf2-ARE信号通路存在相互作用的关系,二者共同参与并促进胶质母细胞瘤的增殖、迁移和侵袭过程。该相互作用有助于解释胶质母细胞瘤的病理生理学机制,为胶质瘤的治疗提供潜在的新的治疗靶点。