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酪氨酸磷酸酶SHP-1在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其機制研究

發(fā)布時間:2019-01-24 10:13
【摘要】:【研究背景及目的】肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC),是世界上最常見的惡性腫瘤之一,雖然HCC的診斷及治療取得了很大進展,但總體療效仍不容樂觀。蛋白酪氨酸磷酸化修飾廣泛存在于所有真核細胞中,作為一種基礎(chǔ)性的重要機制參與調(diào)節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo),調(diào)控細胞增殖、細胞周期、細胞分化和發(fā)展,維持代謝平衡。蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatases,PTPs)和蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinases,PTKs)通過相互拮抗協(xié)調(diào)作用調(diào)控并維持體內(nèi)蛋白酪氨酸磷酸化水平。酪氨酸磷酸化異常是某些人類疾病主要的發(fā)病原因,目前已有多種PTKs抑制劑運用于白血病等臨床惡性腫瘤的治療,因此PTPs被認為是下一代臨床藥物治療新靶點。SHP-1(src-homology domain 2-containing protein tyrosine phosphatase-1,SHP-1),是由PTPN6基因編碼的含有SH2結(jié)構(gòu)域的非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶,可通過其去磷酸化作用影響細胞增殖、分化、活性和凋亡。既往研究報道SHP-1可抑制白血病、淋巴瘤等多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展,但其在肝癌中的作用尚不明確。有研究發(fā)現(xiàn)SHP-1在肝癌組織中表達降低,而索拉非尼等藥物也可通過增加SHP-1活性,誘導(dǎo)肝癌細胞凋亡和自噬,從而抑制肝癌發(fā)生發(fā)展。以上報道提示SHP-1為肝癌的抑制因子,但是還需進一步證實SHP-1對肝癌的抑制作用,其抑制肝癌的作用機制也有待進一步研究;谝陨系难芯勘尘,本課題旨在通過對人肝癌標(biāo)本、體內(nèi)體外生物學(xué)效應(yīng)以及肝細胞特異性SHP-1基因敲除小鼠三個層面的研究來分析SHP-1對肝癌發(fā)生發(fā)展的影響,并探索其作用機制!緦嶒灧椒ā恳、SHP-1在肝癌組織中的表達及其臨床意義1、SHP-1在肝癌及癌旁標(biāo)本中表達情況為明確SHP-1在臨床樣本中的表達情況,我們收集了136對臨床肝癌及其對應(yīng)癌旁組織標(biāo)本,提取組織RNA,利用Real-Time PCR方法檢測其中SHP-1 m RNA的水平。2、SHP-1表達與臨床惡性表型關(guān)系根據(jù)上述肝癌標(biāo)本的Real-Time PCR結(jié)果,選取其中臨床資料完整的84例肝癌患者樣本,根據(jù)其癌組織中SHP-1表達量的中位數(shù)將這些標(biāo)本分為SHP-1低表達組和SHP-1高表達組,并統(tǒng)計分析SHP-1表達與年齡、性別、肝硬化病史、乙肝表面抗原(HBs Ag)、甲胎蛋白(AFP)、腫瘤大小、TNM分期、血管侵犯、有無子灶、包膜完整程度等臨床惡性表型之間的關(guān)系。3、SHP-1與肝癌患者臨床預(yù)后關(guān)系利用免疫組化技術(shù)檢測含有271例人體肝癌組織的組織芯片中SHP-1蛋白的表達水平。按肝癌組織中SHP-1表達量的中位數(shù)將271例肝癌病人分為SHP-1低表達組及SHP-1高表達組。根據(jù)肝癌患者臨床生存期資料分析SHP-1表達與肝癌患者總體生存期的關(guān)系二、SHP-1對肝癌細胞生物學(xué)行為的作用1、SHP-1對肝癌細胞增殖的影響利用腺病毒Ad SHP-1和化學(xué)合成的小干擾RNA(si SHP-1)感染或轉(zhuǎn)染Huh7以及PLC兩株肝癌細胞株,繼續(xù)培養(yǎng)約12 h后將細胞按照3000個/孔分至96孔板中,利用CCK8法檢測上調(diào)或下調(diào)SHP-1表達對肝癌細胞增殖能力的影響(觀察周期約5-7天)。2、SHP-1對肝癌細胞遷移能力的影響利用上述同樣的方法處理細胞,約12 h后將細胞按照50000個/孔或者70000個/孔分至transwell遷移檢測小室中,48 h后觀察并計數(shù)小室外膜上發(fā)生遷移的細胞數(shù),明確SHP-1對肝癌細胞遷移能力的影響。3、SHP-1對肝癌細胞侵襲能力的影響方法基本同遷移實驗,不同點為transwell侵襲小室聚碳酸酯基底膜上附有基質(zhì)膠,使用前需水化兩小時。4、SHP-1對肝癌細胞皮下成瘤能力的影響將感染腺病毒Ad SHP-1或?qū)φ詹《続d GFP的肝癌細胞(Huh7)按照2′106/只分別接種于NOD/SCID小鼠兩側(cè)腋窩皮下,每三天觀察一次腫瘤生長情況,記錄腫瘤形成時間,并測量腫瘤大小,種瘤后34天處死小鼠,剝出瘤塊稱重并液氮凍存或制成蠟塊保留組織,Real-Time PCR或者免疫組化檢測SHP-1表達水平。腫瘤大小記錄公式:體積=0.5×長徑×短徑2。5、SHP-1對肝原位種植瘤模型的治療作用將帶有熒光素酶基因的肝腫瘤細胞株Huh7細胞以2×106接種于NOD/SCID小鼠腋下,共2只。約3周后待腫瘤長至大小約500 mm3后處死荷瘤鼠,分離腫瘤組織標(biāo)本,剪切為體積約1 mm3左右瘤塊。打開小鼠腹腔,將瘤塊直接種植于小鼠肝左葉內(nèi),制備小鼠肝臟原位種植瘤模型。用Berthold technologies公司的小動物活體成像系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測腫瘤生長情況。種植瘤塊約1周后利用活體成像將熒光強度相當(dāng)?shù)男∈箅S機分為2組,每組7只,通過尾靜脈分別注射腺病毒Ad SHP-1及對照腺病毒Ad GFP,2×109 pfu/只,每周2次,共3周,最后一次注射病毒后一周再次成像并處死小鼠。取出小鼠肝臟組織,并剝除瘤塊稱重,檢測瘤內(nèi)SHP-1表達水平,綜合評估上調(diào)SHP-1表達對小鼠肝癌原位種植瘤模型的治療效果。三、SHP-1對小鼠肝癌發(fā)生與發(fā)展的影響及其治療作用1、驗證Ptpn6~(HKO)小鼠肝臟中SHP-1表達情況將Ptpn6f/f小鼠與Alb-Cre小鼠雜交獲得可在肝細胞中特異性敲除SHP-1基因的Ptpn6~(HKO)小鼠。對所有入組的小鼠于出生后第15天以及處死時進行剪尾,并抽提鼠尾DNA,利用PCR檢測小鼠基因型。同時利用Western Blot檢測小鼠肝臟組織、分離的小鼠原代肝細胞、原代肝星狀細胞以及原代肝庫弗細胞中SHP-1蛋白表達是否與基因型相符,非肝細胞中SHP-1表達是否受影響。2、肝細胞特異性缺失SHP-1后對小鼠DEN誘導(dǎo)肝癌形成及轉(zhuǎn)移的影響將小鼠按照基因型分為肝細胞特異性SHP-1敲除組和對照兩組(Ptpn6~(HKO)和Ptpn6f/f),按照體重分別在小鼠出生后第15天腹腔注射DEN(25μg/mg),后每2月處死一批小鼠觀察肝臟腫瘤發(fā)生率、大小、數(shù)量以及肺轉(zhuǎn)移率等指標(biāo),于小鼠出生后第11月終止實驗。3、SHP-1對小鼠肝癌的治療作用該部分利用DEN誘導(dǎo)Ptpn6~(HKO)小鼠形成肝癌(劑量和方法同前),在出生后第10月將小鼠隨機分為2組各7只,分別通過尾靜脈注射Ad SHP-1和Ad GFP(2×109pfu/100μl,2次/周,共3周),最后一次尾靜脈注射病毒后一周處死小鼠,記錄小鼠體重、肝重、肝臟腫瘤大小、數(shù)量以及肺轉(zhuǎn)移發(fā)生情況,判斷SHP-1對小鼠肝癌的治療作用。四、SHP-1抑制肝癌發(fā)生發(fā)展的分子機制1、通過si RNA或腺病毒調(diào)控肝癌細胞株(Huh7)中SHP-1的表達,利用Western Blot檢測肝癌細胞中MAPK、JAK/STAT、NFκB、PI3K/AKT等腫瘤相關(guān)信號通路的變化。2、利用Western Blot檢測小鼠原代肝細胞中異常的信號通路,進一步在體內(nèi)完善SHP-1抑制肝癌的機制。五、統(tǒng)計學(xué)分析研究數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。兩獨立樣本方差齊性數(shù)據(jù)采用Student’s t檢驗;χ2檢驗分析兩樣本率的比較;生存分析采用Kaplan-Meier分析和logrank檢驗;方差非齊性的配對資料采用Wilcoxon符號秩檢驗,而不配對資料采用Mann-Whitney U檢驗。P0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義,P0.01為差異非常顯著!緦嶒灲Y(jié)果】一、SHP-1在肝癌組織中的表達及其臨床意義1、SHP-1在肝癌及癌旁標(biāo)本中表達情況在所檢測的136對肝癌組織標(biāo)本中,肝癌組織中SHP-1表達量顯著低于癌旁組織,且91.17%的肝癌組織SHP-1表達低于其對應(yīng)的癌旁組織,其中45.59%的肝癌組織SHP-1表達下調(diào)超過2倍。2、SHP-1表達與臨床惡性表型關(guān)系根據(jù)上述肝癌標(biāo)本的Real-Time PCR結(jié)果,選取其中臨床資料完整的84例肝癌患者樣本,根據(jù)其癌組織中SHP-1表達量的中位數(shù)將這些標(biāo)本分為SHP-1低表達組和SHP-1高表達組。和高表達組相比,SHP-1低表達組肝癌患者年齡明顯偏小、AFP表達顯著升高、腫瘤更大、TNM分期更晚。以上結(jié)果說明SHP-1低表達的肝癌患者更早發(fā)生肝癌,且與腫瘤的惡性表型發(fā)生密切相關(guān)。3、SHP-1與肝癌患者臨床預(yù)后關(guān)系按肝癌組織中SHP-1蛋白表達水平的中位數(shù),將271例肝癌病人分為SHP-1低表達組及高表達組。根據(jù)肝癌患者臨床生存期資料分析SHP-1表達與肝癌患者總體生存期的關(guān)系。結(jié)果顯示SHP-1低表達組中肝癌患者總體生存期明顯低于高表達組。二、SHP-1對肝癌細胞生物學(xué)行為的作用1、SHP-1抑制肝癌細胞增殖通過Ad SHP-1過表達SHP-1后,肝癌細胞株Huh7和PLC的增殖能力明顯受到抑制,另一方面,si SHP-1下調(diào)Huh7及PLC兩株細胞中SHP-1表達量后則促進其生長增殖能力。2、SHP-1抑制肝癌細胞遷移能力利用Ad SHP-1腺病毒上調(diào)SHP-1表達的肝癌細胞株(Huh7和PLC)遷移能力明顯受到抑制,而si SHP-1轉(zhuǎn)染后其遷移能力得到明顯增強。3、SHP-1抑制肝癌細胞侵襲能力利用Ad SHP-1腺病毒上調(diào)SHP-1表達的肝癌細胞株(Huh7和PLC)侵襲能力明顯受到抑制,而si SHP-1下調(diào)SHP-1表達后其侵襲能力得到明顯增強。4、SHP-1抑制肝癌細胞皮下成瘤能力(1)將Ad GFP或者Ad SHP-1處理后的Huh7細胞注射于小鼠皮下,在注射種植后第19天,37.5%(3/8)的Ad GFP組小鼠可觸及皮下腫瘤形成,第25天,Ad GFP組所有小鼠皆形成皮下腫瘤(8/8),但是Ad SHP-1組小鼠直至第28天后才出現(xiàn)可觸及的皮下腫瘤(3/8),直至實驗截止時間(34天)Ad SHP-1組也僅62.5%(5/8)小鼠形成皮下腫瘤。(2)在所監(jiān)測的所有時間點,Ad SHP-1組Huh7細胞皮下成瘤體積皆明顯小于Ad GFP組。(3)Ad SHP-1組小鼠皮下成瘤大小和瘤重明顯低于Ad GFP組,且腫瘤組織免疫組化結(jié)果顯示Ad SHP-1處理后SHP-1明顯過表達,而生長指數(shù)蛋白Ki67表達和Ad GFP組相比卻明顯下降。5、SHP-1對肝原位種植瘤模型有治療作用將帶luc-Huh7細胞皮下成瘤組織種植于小鼠肝臟后,經(jīng)尾靜脈注射Ad GFP或者Ad SHP-1腺病毒觀察SHP-1對原位種植瘤模型治療作用。(1)Ad SHP-1組小鼠肝臟熒光信號值顯著低于對照Ad GFP組,Ad GFP組中兩只小鼠因瘤荷太大死亡。(2)剝離肝臟瘤體也發(fā)現(xiàn)過表達SHP-1后明顯抑制了原位種植瘤的生長,瘤重顯著低于Ad GFP組小鼠。(3)免疫組化及Real-Time PCR檢測證實Ad SHP-1組小鼠肝臟瘤組織中SHP-1表達明顯高于對照Ad GFP組。三、SHP-1對小鼠肝癌發(fā)生與發(fā)展的影響及其治療作用1、驗證Ptpn6~(HKO)小鼠肝臟中SHP-1表達情況鼠尾DNA抽提后PCR鑒定基因敲除鼠(Ptpn6~(HKO))與對照小鼠(Ptpn6f/f)基因型。同對照小鼠相比,Ptpn6~(HKO)組小鼠肝組織中總SHP-1表達量明顯降低,且原代肝細胞中幾乎不表達SHP-1,原代肝星狀細胞以及庫弗細胞中SHP-1的表達無明顯改變。以上結(jié)果提示Ptpn6~(HKO)小鼠有且只有肝細胞不表達SHP-1。2、肝細胞特異性缺失SHP-1后促進小鼠DEN誘導(dǎo)肝癌形成及轉(zhuǎn)移(1)腹腔注射DEN后2月及4月齡兩組小鼠肝臟均未形成腫瘤;6月齡時Ptpn6~(HKO)組中有33%(1/3)的小鼠肝組織HE染色后鏡下可見腫瘤形成而Ptpn6f/f小鼠無腫瘤形成;8月后雖然兩組小鼠均無肉眼可見腫瘤,但鏡下觀察發(fā)現(xiàn)Ptpn6~(HKO)組有80%(4/5)形成腫瘤,Ptpn6f/f組僅有33%(1/3)形成腫瘤;10月后Ptpn6~(HKO)組67%(4/6)出現(xiàn)肉眼可見腫瘤,83%(5/6)鏡下可見腫瘤,而Ptpn6f/f組僅20%(1/5)出現(xiàn)肉眼可見腫瘤,40%(2/5)鏡下可見腫瘤形成;截止11月,所有Ptpn6~(HKO)基因敲除小鼠均形成肉眼可見腫瘤,然而Ptpn6f/f組僅37.5%(3/8)出現(xiàn)肉眼可見腫瘤,鏡下也只有50%(4/8)有腫瘤形成。(2)DEN造模11月后,Ptpn6~(HKO)小鼠肝癌發(fā)生率、腫瘤數(shù)量以及腫瘤大小統(tǒng)計均顯著高于Ptpn6f/f小鼠,Ptpn6~(HKO)小鼠肝癌肺轉(zhuǎn)移發(fā)生率以及轉(zhuǎn)移瘤數(shù)量也顯著高于Ptpn6f/f小鼠,提示肝細胞特異性缺失SHP-1后促進了DEN造模后小鼠肝癌形成及轉(zhuǎn)移。3、SHP-1對小鼠肝癌有治療作用該部分利用DEN誘導(dǎo)Ptpn6~(HKO)小鼠形成肝癌后通過尾靜脈注射Ad GFP或者Ad SHP-1,觀察SHP-1對肝癌的治療效果。(1)Ad GFP組小鼠肝臟100%(7/7)存在明顯腫瘤,而Ad SHP-1處理組僅71%(5/7)有腫瘤,且腫瘤數(shù)量和腫瘤大小統(tǒng)計也明顯低于Ad GFP對照組,說明SHP-1對小鼠肝癌有明顯的抑制作用,且其中兩只小鼠肝組織中未發(fā)現(xiàn)有腫瘤組織,提示肝癌可能已被治愈。(2)Ad GFP組小鼠100%(7/7)存在肺轉(zhuǎn)移,而Ad SHP-1處理組僅57%(4/7)存在肺轉(zhuǎn)移,且肺轉(zhuǎn)移數(shù)量顯著少于Ad GFP對照組,提示SHP-1對肝癌肺轉(zhuǎn)移也有顯著治療效果。四、SHP-1抑制肝癌發(fā)生發(fā)展的分子機制(1)SHP-1能明顯抑制肝癌細胞JAK/STAT3、NFκB以及PI3K/AKT信號通路活化,對ERK以及p-38磷酸化水平無明顯影響。(2)SHP-1缺失后,小鼠原代肝細胞中JAK/STAT3、NFκB和PI3K/AKT通路也明顯活化,ERK和p-38磷酸化水平亦無明顯改變!窘Y(jié)論】1、SHP-1在肝癌組織中表達顯著降低,與肝癌患者臨床惡性表型以及臨床預(yù)后密切相關(guān)。2、SHP-1可抑制肝腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲能力,并顯著抑制小鼠肝癌細胞皮下成瘤能力。3、肝細胞特異性缺失SHP-1后促進小鼠DEN誘導(dǎo)肝癌形成及轉(zhuǎn)移,提示SHP-1在肝癌發(fā)生發(fā)展中起重要作用。4、提高SHP-1表達顯著抑制小鼠肝癌生長,有望成為肝癌治療的新靶點。5、SHP-1可通過負向調(diào)節(jié)JAK/STAT3、NFκB以及PI3K/AKT信號通路抑制肝癌發(fā)生發(fā)展。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】:第二軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:R735.7

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