2. 新沂市人民医院普外科
2. Department of General Surgery, Remin Hospital of Xinyi City
结肠肿瘤严重危害人类健康。因此,对于结 肠肿瘤发生、发展机制的探索,一直是生命科学 领域研究的焦点。目前这方面的研究主要集中在 肿瘤相关基因的克隆和功能分析、细胞信号转导 通路及细胞周期调控三大领域。近年来,Wnt信号 通路不仅是发育生物学,同时也是肿瘤生物学的 研究热点。本实验就Wnt/PCP信号通路在大鼠结肠 癌形成过程中的作用进行了初步的研究。 1 材料与方法 1.1 实验动物
健康4~6周龄雄性SD大鼠60只,体质量150~180 g。 由徐州医学院实验动物中心提供。实验过程严格 遵守国际伦理指南和我国涉及实验动物福利、管 理和使用的条例和立法,并通过徐州医学院实验 动物伦理委员会审查。 1.2 主要试剂
N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)为美国Sigma公司 产品;总RNA提取试剂盒、反转录试剂盒、PCR 试剂盒购自北京天根生化科技有限公司;引物由 上海 生工生物工程技术服务有限公司设计合成。 1.3 MNU灌肠诱导大鼠结肠肿瘤
先将MNU用二甲基亚砜配成4 mg/ml溶液。灌 药前禁食减少粪便干扰。灌肠前先让大鼠吸入适 量乙醚,减少大鼠躁动。将水润滑细导尿管剪成 10 cm长,与注射器相连,经肛门插入结肠,插入 深度约为6~8 cm,灌注剂量为20 mg/kg,灌肠持续 时间1 h后抽出灌肠液,待大鼠清醒后恢复正常饮 食和活动。开始时以3次/周连续灌注4周,之后持续 以1次/周灌注,于灌药后12周和16周分两批处死大鼠,对于可疑结肠肿瘤,取部分组织以10%中性福 尔马林固定备病理分析用,部分组织保存在-80℃ 冰箱中以备RT-PCR分析用,距可疑肿瘤组织至少5 cm外取正常结肠组织备用。 1.4 实验分组
将灌肠诱导所得23例结肠癌组织作为结肠癌 组;将诱导所得28例结肠非典型增生组织随机剔 除5例后作为非典型增生组;解剖过程中所取正常 结肠组织随机抽取23例作为对照组。 1.5 RT-PCR检测Wnt7a、JNK和RhoA在各组织中的转录
用TRIzol提取液提取组织中的总RNA,按反转 录试剂盒的操作步骤反转录成cDNA,再按照PCR 试剂盒的操作步骤进行扩增,引物由上海生工设 计合成,见表 1。扩增后进行琼脂糖凝胶电泳,紫 外灯箱观察拍照后用ImageJ软件进行分析。
半定量RT-PCR电泳条带灰度值用ImageJ软件 分析获得。所有的计量资料均采用均数±标准(x±s)表示。组间数据比较采用单因素方差分析,以 P<0.05表示差异有统计学意义。统计结果的图形 由SPSS16.0统计软件绘制输出。 2 结果 2.1 大鼠结肠组织病理结果
于灌药12周和16周分批处死并收集可疑肿瘤组 织,见图 1A。分析各个实验组病理切片,肿瘤的 变化呈现非典型增生-腺癌的变化过程。病理证实 MNU灌肠法可以成功诱导SD大鼠结肠肿瘤的形 成,见图 1B、1C。具体病理分型及数量见表 2。
A:gross appearance; B: colon atypical hyperplasia tissue(HE ×100); C: colorectal tissue (HE ×200) |
用半定量RT-PCR检测,Wnt/PCP信号通路中重 要因子在结肠癌组织、结肠非典型增生组织和正常 结肠组织中的表达情况,见图 2。其数据统计见表 3。
A: Wnt7a; B: RhoA; C; JNK; D: gray value histogram |
目前有多种结肠癌动物模型构建方法[1],但 是有些模型也存在部分缺陷,理想的动物模型应 该是自然模拟结肠癌的发生发展过程。MNU经直 肠灌注方式进入大鼠体内,其不依赖于体内酶代 谢和肠道菌群转化,可直接作用于局部肠上皮, 引起细胞癌变诱发结肠癌。与间接致癌物诱发的 实验性结肠癌比较,MNU诱癌大肠癌具有方法简 易、诱癌潜伏期短等特点[2]。
本实验成功地通过MNU灌肠方法建立了SD大 鼠结肠癌模型,成瘤时间相对较短,成瘤率高, 肿瘤组织病理比较稳定,模拟了结肠癌自然发生 的过程,应用SD大鼠提升了进一步实验操作的空 间,为更深入地研究结肠癌发病机制、转移机制 及治疗研究提供了一种理想的动物模型。
Wnt基因最初由Nusse和Varmus于1982年发 现[3],Wnt信号通路是由Wnt信号蛋白及其跨膜受 体、胞质信号转导蛋白、调节因子、核内转录因子等共同组成的复杂信号转导通路。根据Wnt 信 号蛋白传递方式不同,Wnt 信号通路分为三条途 径:(1)经典 Wnt 信号途径:即Wnt/β-catenin 信 号途径。其在胚胎发育和肿瘤中的作用已基本阐 明。因此,Wnt/β-catenin 信号通路被公认为新的 抗癌治疗的分子靶点[4];(2)Wnt/Ca2+途径:该 通路调节细胞运动和黏着性,同时能拮抗经典Wnt 信号通路,发挥抑癌作用[5];(3)平面细胞极性途 径:在脊椎动物中又称Wnt/JNK途径,在胚胎发育 阶段调控细胞骨架的重排,并参与原肠胚形成, 但迄今为止尚无此途径涉及肿瘤事件的报道[6, 7]。 随着研究的不断深入,Wnt通路在肿瘤中异常活化 的机制主要涉及通路中各组成成员的异常表达, 以及该通路拮抗物的失活。
我们的实验结果表明,在mRNA水平, Wnt7a、JNK和RhoA在结肠非典型增生组织及结 肠癌组织中的表达均高于在正常结肠组织中的 表达,经单因素方差分析,差异有统计学意义 (P<0.05),而在结肠非典型增生组织和结肠癌 组织中的表达却无明显差异。这表明Wnt/PCP信号 通路在大鼠结肠癌形成过程中可能起到非常重要的作用,可能成为肿瘤靶向治疗的靶点。
[1] | Zhou J, Cheng P, You JI, et al. Notch and wingless signaling cooperate in regulation of dendritic cell differentiation[J]. Immunity,2009,30(6): 845-59. |
[2] | Tang WJ, Wu ZY, Yu DH. Experimental model for colorectal cancer[J]. Zhonghua Shi Yan Wai Ke Za Zhi, 2000,17(4):380-1.[唐伟军,吴志勇,喻德洪.结直肠癌的实验模型[J].中华实验外科杂志,2000,17(4):380-1.] |
[3] | Schwarz-Romond T. Three decades of Wnt signalling[J]. EMBO J, 2012, 31(12):2664. |
[4] | Takemaru KI, Ohmitsu M, Li FQ. An oncogenic hub:beta-catenin as a molecular target for cancer therapeutics[J]. Handb Exp Pharmacol, 2008, (186):261-84. |
[5] | Ding SZ, Goldberg JB, Hatakeyama M. Helicobacter pylori infection, oncogenic pathways and epigenetic mechanisms in gastric carcinogenesis[J]. Future Oncol, 2010,6(5):851-62. |
[6] | Velasco J, Zarrabeitia MT, Prieto JR, et al. Wnt pathway genes in osteoporosis and osteoarthritis: differential expression and genetic association study[J]. Osteoporos Int,2010, 21(1): 109-18. |
[7] | ClémentG,Guilleret I,He B,et al. Epigenetic alteration of the Wnt inhibitory factor-1 promoter occurs early in the carcinogenesis of Barrett’s esophagus[J]. Cancer Sci,2008, 99(1):46-53. |