环氧化酶和其抑制剂与宫颈癌关系的研究
摘要
目的(1)探讨环氧化酶(COX)在宫颈上皮组织中的表达及其与宫颈癌临床、病理特征的关系;(2)探讨宫颈癌中COX-2与Ki一67增殖指数、bax、微血管密度(MVD)以及CD44v6之间的关系;(3)探讨环氧化酶抑制剂阿司匹林、塞来昔布对Hela和Siha细胞株细胞周期及凋亡的影响。
方法(1)采用组织芯片技术结合免疫组织化学PV法分别检测宫颈癌、宫颈上皮内瘤变(CIN)和正常宫颈上皮组织中COX.1、COX.2的表达。同时检测宫颈癌组织中Ki.67、bax、MVD(用CD34标记)和CD44v6的表达。(2)采用细胞培养技术及流式细胞术检测环氧化酶抑制剂阿斯匹林、塞来昔布对人富颈癌细胞株(Hela和Siha)细施周期及凋亡的影响。
结果(1)COX.1在正常宫颈组织、CIN及宫颈癌中的表达差异无统计学意义(P>O.05)。COX-2在正常宫颈组织中无表达,在CIN(66.7%)及宫颈癌(87.1%)中的表达率明显高于正常宫颈组织(P<O.01),但COx一2在CIN及宫颈浸润癌中的表达率比较,差异无统计学意义(P>O.05)。(2)宫颈癌中COX.1的表达与发病年龄、临床分期、病理分级、宫颈浸润深度及淋巴结转无关(P>O.05);COX.2的表达与发病年龄、临床分期、病理分级及宫颈浸润深度无关(P>0.05),而与淋巴结转移有关(P<O.05),伴淋巴结转移者COX-2的表达较高。(3)宫颈癌中COX-2的表达与髓一67标记指数、MVD及CD44v6呈正相关,与bax无直线相关关系。(4)经流式细胞术分析显示,随着阿司匹林/塞来昔布浓度的增加,Hela和Siha细胞周期中Go/GI期细胞增多,S期细胞减少。与阿司匹林(兰5mmol/L)/塞来昔布(>_251.tmol/L)共同孵育72小时后,与空白对照组相比PI指数减小(P<0.05),调亡率增高(P<O.05)。流式分析图中可见亚二倍体凋亡峰。
结论(1)COX.1的表达可能与宫颈癌的发生、发展无直接关系;COX.2过度表达可能参与宫颈癌的发生、发展过程,故可作为反映宫颈癌生物学行为的有效指标之一。(2)COX.2参与宫颈癌的机理可能与促进肿瘤血管形成、促进细胞增殖及细胞黏附有关,与bax的表达无直接关系。(3)环氧化酶抑制剂可抑制体外人宫颈癌细胞株Hela和Siha的增殖、促进细胞凋亡。关键词宫颈癌,环氧化酶,环氧化酶抑制剂
山西医科大学硬士学位论文
Abstract
object:(1)ToinvestigatetheexpressionofCOX一1andCOX・2incervicalcarcinoma,CINandnormalcervicalepithelium.ToevaluatethecorrelationbetweentheCOXsandelinico—pathologicvariablesinthesecervicalcarcinomapatients.(2)To
proliferationinvestigatetherelationshipbetweenCOX一2andKi一67indexs,bax,microvasculardensity(MVD)andCD44v6respectively.(3)Tostudytheinhibitoryeffectsofcelecoxib.aselectivecyclooxygenase--2inhibitor,andaspirin,anon・-selectivecyclooxygenaseinhibitorontwocervicalcarcinomacell】inesinvitro.
expressionofMethods:(1)TheCOX一1,COX-2,wereexaminedby
chip
10methodcasesimmunohistochemistryPVmethodandtissuecervicalin101casesofcarcinomas.12casesofCINandofnormalcervical
epithelium;Ki一67,bax,MVD(1abelledbyCD34)and
inl01casesofcervicalCD44v6wereexaminedcarcinomasattheSametime.(2)111eeffectofcellcycle
cytometry(FCM).
noandcellapoptoticrateswereanalyzedbyflowResults:(1)111epositiveexpressionratesofCOX一1havesignificant
differencebetweencervicalcarcinomas,CINandnormaleervicalepithelium.COX-2proteinCannotbedetectedinnormalcervicalepithelium;111epositive
ratesexpression
wereofCOX-2inCIN(66.7%)andcervicalcarcinomas(87.1%)significantlyhigherthaninnormalcervicalepithelium(P<0.01),butthere
nowasnosignificantdifferencebetweenCINandcervicalcarcinomas(P>0.05).expressionofCOX.1in(2)Thecervicalcarcinomashascorrelationwim
age,clinicalstages,grades,invasion
expressionofCOX-2incervical
stages,gradesdeepandmetastasisoflymphaticnode;Thenocarcinomashasacorrelationwitllage.clinicalandinvasiondeep,butithascorrelationwitllmetastasisoflymphaticnode(p<0.05).(3)TheexpressionofCOX-2incervicalcarcinomashaspositivecorrelationwithKi一67,MVDandCD44v6,buthas
wasfound
aspirinnocorrelationwithbax.(4)ByFACS.itwereblockedbythatthecellcyclesofHelaandSihacellstheeitherandcelecoxib,with
¨increasingof
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concentration:the
ratiowereG洳】phaseandtheratioofSiha/Helawereincreased,theSphasenotinhibitedG2~Mphaseratiowereeffectedsignificantly.Whenincubatedwithaspirin(_>5mmol/L)/celecoxib(_>101amol/L)for72hours.
theapoptoticratestheproliferation
wereindexes(PI)werereduced(p<O.05),whilecallincreased(p<O.05),wefindsub—GjsummitinFACSgraph.
significantrelationshipwithConclusion:(1)COX-1probablyhas
carcinogenesisnoanddevelopmentofcervicalcancer;COX-2mayplayanimportantroleincarcinogenesisanddevelopmentofcervicalcancer,COX一2maybevaluabletofurtherunderstandthebiologicalbehaviorofcervicalcarcinoma.(2)Theprobablemechanismswererelatedwithneovascularization.cellproliferationandcelladherence,butnotrelatedwiththeexpressionofbax.(3)BothaspirinandcelecoxibinhibitedtheproliferationandinducedtheapoptosisofSihaandHelacelllinesinvitro.
Keywords:cervicalcancer,cyclooxygenase,cyclooxygenaseinhibitors1II
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缩略语表
COXCyclooxygenase
Adenosine3,5’一cyclicadenylicacid
Basepair
Diaminobenzidine
Nuclearfactor环氧化酶环磷酸腺苷碱基对3,3’.二氨基联苯胺BcAMPbpDABNF—KB
VEGFkappa核因子KB血管内皮生长因子
二甲基亚矾
碘化丙啶
非甾体类抗炎药
磷酸盐缓冲液
RPMI.1640培养液
前列腺素E2
前列腺素12
蛋白激酶C
蛋白激酶G
微血管密度
宫颈上皮内瘤变
前凋亡因子
增殖指数
于道尔顿VascularendothelialgrowthfactorDMSOPINSAIDsPBSdimethylsmlfoxidePropidiumiodidenonsteriodanti—inflammatorydrugsphosphatebufferedsalineRoswellRPMI・1640PGE2ParkMenorialInsrituteprostaglandinE2prostaglandin12PGhPKCPKGproteinkinaseCproteinkinaseGMVDCINBcl_2PImicrovesseldensitycervicalintraepithelialneoplasiaPro-apoptoticfactorproliferativeindexkilodalton
complementaryKDeDNA
PPAR5DNA互补DNA过氧化物酶体增殖激活受体6peroxisomeprolifererator
activatedreceptor6
PPARTperoxisomeprolifererator
activatedreceptor7过氧化物酶体增殖激活受体Y
MMPsMatrixmetalloproteinases基质金属蛋白酶
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论文作者签名:日期:——年——月——R
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山西医科大学硕士学位论文
前言
宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤,是癌症造成妇女死亡的第二位原因,其发病机制迄今尚未完全阐明。据WHO报道每年新发现宫颈癌病例约有50万,故对宫颈癌发病机制及防治途径的研究在妇科肿瘤中占有非常重要的地位。80年代以来,一些大型流行病学调查发现,长期使用COX抑制剂(NsAIDs)治疗类风湿性关节炎的患者结肠癌发病率下降40%~60%。近年来的研究表明,COX(尤其是COX.2)与多种上皮性肿瘤的发生、发展关系密切I”,并发现COX抑制剂在抑制肿瘤的发生、发展过程中发挥一定作用,其可能的抗癌机制有(1)影响细胞的增殖与分化,(2)抑制细胞凋亡,(3)促进肿瘤血管形成,(4)影响机体免疫状态,(5)增加肿瘤细胞的侵袭能力,(6)促进癌前病变向肿瘤转化等121。但有关环氧化酶及其抑制剂与宫颈癌发生、发展之间关系的研究较少,因此我们做了以下三个方面的研究:(1)采用组织芯片技术及免疫组织化学技术,分别检测了正常宫颈上皮、宫颈上皮内瘤变(CIN)及宫颈浸润癌组织中COX-I、COX-2的表达,并分析其与发病年龄、临床分期、病理分级、宫颈浸润深度及淋巴结转移等临床、病理特征之间的关系,以探讨COX与宫颈癌发生、发展之间的关系;(2)检测宫颈浸润癌组织中l(i.67、bax、MVD(微血管密度,microvesseldensity,用CD34标记血管内皮细胞)和CD44v6的表达,弗分析它们与COX.2的关系,从而在促进细胞增殖、抑制细胞凋亡、促进肿瘤微血管形成以及细胞黏附等几个方面探讨COX.2促进宫颈癌发生、发展的可能机制;(3)采用细胞培养技术及流式细胞术检测COX抑制剂阿斯匹林、塞来昔布对人宫颈癌细胞株(Hela和Siha)增殖和凋亡的影响,为进一步探讨COX抑制剂抗肿瘤作用的机制,以及将其应用到临床中去积累资料。
材料与方法
1材料
1.1组织标本:
收集2003年2月~2004年4月在山西省肿瘤医院妇产科住院手术的患者123例,其中正常宫颈组织10例(来自该院因子宫肌瘤行子宫全切术的患者),CIN12例,宫颈浸润癌101例(鳞癌95例,腺癌6例)。宫颈浸润癌患者均有完整的临床病理资料,依据国际妇产科联盟(FIGO,1988年)临床分期标准I期56例,II期45例。病理分级Gl~G2期66例,G3期35例。伴淋巴结转移者32例。所有患者均为初治,术前未行放化疗治疗,均无高血压、糖尿病、肾炎、急慢性盆腔炎及内异症,近期均未服用影响前列腺素和血栓素代谢的药物,年龄31~68岁。
1.2细胞:
人宫颈癌细胞株Hela及Siha购自第四军医大学附属西京医院妇产科实验室。
1.3主要试剂:
COX.1、COX-2、Ki.67、bax、CD44v6及CD34单克隆抗体及PV-6000试剂盒均为美国Zymed公司产品,购自北京中山生物技术有限公司。培养基RPMll640购自GibcoBRL公司,小牛血清购自杭州四季青生物公司,胰酶购自sigma公司。塞来昔布购自山西威尔克科技发展公司,阿司匹林购自山西医科大学制药厂。塞来昔布及阿司匹林均溶于100%一--甲基亚砜中,存于4。C备用。
1.4主要仪器及设备:
层流洁净细胞培养室
C02培养箱
流式细胞仪
无菌工作台山西医科大学中心实验室(1815TC)SHEL-LABBECTONDICKINSON公司北京新技术应用研究所2
低温冰箱
电子天平SANYOSAIU’0RHUS
2方法
2.1组织芯片技术及免疫组织化学法
2.1.1组织芯片的制作
所有组织标本均经10%甲醛固定,石蜡包埋,切片厚59m,行HE染色,经山西省肿瘤医院病理科专家确诊。对选取的组织蜡块重新制作新鲜HE切片,确定具有代表性的病变部位,在相应的蜡块上做好标记。参照Kononen等建立的方法应用打孔针制备组织芯片【3】。其方法是在一个新的空白蜡块中穿孔(直径lmm),在选取的组织蜡块中按照标记穿取组织柱(直径lmm),准确放入空白蜡块的小孑L内,依次按序操作,直至将所有组织标本种植于另一空白蜡块中。应用石蜡切片机进行连续切片。
2.1.2免疫组化技术
1、石蜡切片,常规脱蜡至水。
2、3%H202室温孵育lO分钟
3、蒸馏水冲洗,PBS浸泡5分钟
4、柠檬酸缓冲液中高压锅热修复5分钟。
5、滴加一抗(即用型),40C过夜。
6、PBS冲洗。
7、滴加二抗,370C孵育15分钟。
8、PBS冲洗。
9、DAB显色。
10、自来水充分冲洗。
11、复染、脱水、透明、封片。
用已知阳性片作阳性对照,用磷酸盐缓冲液(PBS)代替一抗作为阴性对照。
2.1.3免疫组化结果判定①cOX.1和COX一2:阳性染色为棕黄色颗粒,特异性位于细胞核周及
细胞浆内。综合染色强度和分布范围进行半定量处理,染色强度按下列标准评分:基本不着色为0分;着色淡,但明显强于阴性对照者为1分;着色清晰者为2分;着色强者为3分。分布范围按下列标准评分:阳性细胞数为0记0;<30%为1分;30%~60%为2分;>60%为3分。上述两种评分相加,O~1分为阴性,2分或以上者为阳性,其中2分为(+),3~4分为(++),5~6分为(+++)[41。
②bax:主要定位于细胞浆,呈棕黄色。基本不着色者为0分,着色淡为1分,着色深为2分。着色细胞占计数细胞百分率≤5%为0分,6%~25%为1分,26%~50%为2分,t>51%为3分,将每张切片染色程度与染色细胞百分比率得分相乘的积为其最后得分。O~1分为阴性(一),2~3分为弱阳性(+),4~6分为中等阳性(++),>6分为强阳性(+++)【5】。
③CD44v6::主要分布于细胞膜,呈深黄染色,按Kainz标准判定【6】,阳性:>20%的肿瘤区域呈强染色,或>80%的肿瘤区域呈弱染色,但细胞膜染色清晰。阴性:其它染色情况均为阴性。
④Ⅺ.67标记指数:Ki.67蛋白表达定位于细胞核,以细胞核内出现明确的棕黄色颗粒为硒.67阳性细胞。随机选择3个高倍视野(X400)计数肿瘤细胞总数和Ki.67阳性细胞数,阳性细胞所占平均百分数为鼬.67标记指数。
⑤MvD:CD34染色后,由内皮细胞或幼稚内皮细胞形成的管状、窄隙状、囊状和空泡状,染为黄褐色的结构即判定为可计数的微血管,高倍镜下计数,全部横切和纵切的微血管作为MVD。
2.2细胞培养及流式细胞术
2.2.1细胞的培养:
人宫颈癌细胞株(Hela和Siha)采用RPMll640培养液,内含10%灭活小牛血清,常规培养于37。C、5%C02、饱和湿度的孵箱中,用O.25%胰酶消化传代。
2.2.2与药物共同孵育后经流式细胞仪分析:
选对数生长期的细胞按1×105/ml的浓度接种于六孔培养板中,次日更换培养液后与不同浓度的阿司匹林或塞来昔布共同孵育,使其终浓度分别4
为:阿司匹林2.5mmol/L,5mmol/L,10mmol/L;塞来昔布12.5lamol/L,25I,tmoI/L,50pmol/L,并设相应的空白对照组,空白对照组及各不同浓度组均做两瓶。共同培养72小时后胰酶消化(0.25%),收集细胞制成1×106个/ml的单细胞悬液,加入40C预冷的70%乙醇固定细胞,PBS漂洗2次,用1mlPBS液重新悬浮细胞,加碘化丙啶,避光染色20分钟后通过流式细胞仪检测,应用DNA细胞周期分析软件,计算出各样品DNA含量,分析细胞周期及凋亡率。细胞的增殖活性以增殖指数(proliferativeindex,PI)表示,计算公式为:
PI(%)=(S%+G2~M%)/(Go~Gl%+S%+G2~M%)×100%2.3统计方法
采用SPSSforWindowl0.0软件包进行统计分析,率的比较用f检验,相关分析用spearman相关检验,多个样本均数间的比较用方差分析,P<O.05为有统计学意义。
结果
3.1COX-1及COX-2蛋白在各组宫颈上皮组织中的表达
免疫组化检测结果显示COX.1、COX.2主要表达定位于细胞浆,为棕黄色颗粒。
COX.1的表达:10例正常宫颈组织中有6例阳性表达(60.O%),12例CIN中有9例阳性表达(75.O%),101例宫颈浸润癌中有67例阳性表达(66_3%),各组问阳性表达率比较,差异无统计学意义(P>O.05)。
COxl2的表达:10例正常宫颈组织中均无表达(O%),12例CIN中有8例阳性表达(66.7%),101例宫颈浸润癌中有88例阳性表达(87.1%)。COX.2在CIN和宫颈浸润癌的表达率明显高于正常宫颈组织(P<0.01),但COX.2在CIN及宫颈浸润癌的表达率相比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表一1。
表_1COX-!及COX-2蛋白在各组宫爱上皮组织中的表达(倒)
}与正常宫颈相比,差异有统计学意义(P<O.01)
A与CIN相比,差异无统计学意义(P>0.05)
3.2
3.2.1COX-1及COX-2的表达与宫颈癌临床病理特征的关系COX-1的表达与宫颈癌Il缶床病理特征的关系
宫颈浸润癌中COX-1的表达在不同发病年龄、临床分期、病理分级、宫颈浸润深度及有无淋巴结转移患者间相比较,差异均无统计学意义(P6
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>O.05),见表一2。
3.2.2COX-2的表达与宫颈癌临床病理特征的关系
宫颈浸润癌中COX一2的表达在不同发病年龄、临床分期、病理分级及宫颈浸润深度患者间比较,差异无统计学意义(P>0.05),而有淋巴结转移者COX一2的表达高于无淋巴结转移者(P<O.05)。组织学类型中腺癌仅6例,未作统计学处理,见表.3。
表-2cOX-1的表达与宫颈癌临床病理特征的关系7
罩卜3COX-2的表达与宫颈癌临床病理特征的关系
带}者为有统计学意义(P<0.05)。
3.3宫颈癌中COX-2的表达与Ki_67标记指数、bax、_帕及CD44v6的关系
为进一步探讨COX-2参与宫颈癌发生、发展的可能机制,本实验检测了蹦一67、bax、MVD及CD44v6在宫颈癌组织中的表达,并分析它们与COX-2的关系,从而在促进细胞增殖、抑制细胞调亡、促进肿瘤微血管形成以及细胞黏附等几个方面进行研究。
经组织芯片技术及免疫组化染色半定量分析发现:宫颈浸润癌中COX一2的表达分别与Ki一67标记指数、微血管密度呈显著正相关(P<O.01),与CD44v6呈正相关(P<0.05);而COX.2的表达与bax的表达无直线相
关关系(P>O.05)。
3.4阿司匹林及塞来昔布对Hela和Siha细胞细胞周期及细胞凋亡的影响
为进一步探讨COX抑制剂对宫颈癌细胞的影响,本实验通过流式细胞术分析不同浓度阿司匹林或塞来昔布作用后,Hela和Siha细胞周期的变化情况及细胞凋亡率的改变。
如表4、表5所示,与各浓度的阿司匹林/塞来昔布共同孵育72小时后,随着药物浓度的增高,Siha及Hela细胞周期发生变化:Go~Gl期细胞增多,s期细胞减少,G2~M期细胞比例无明显改变。
分别与5mmol/L、10mmol/L阿司匹林共同孵育72小时后,同对照组相比Siha及Hela细胞PI增殖指数减小(P<O.05),凋亡率增高(P<O.05),流式分析图中可见亚二倍体凋亡峰。
分别与12.59mol/L、259mol/L、509mol/L塞来昔布共同孵育72小时后,同对照组相比Siha及Hela细胞PI增殖指数减小(P<0.05),凋亡率增高(P<O.05),流式分析图中可见亚二倍体凋亡峰(表.6,附图.19,20)。
袁r--4阿司匹林/塞来昔布对Siha细臆株细胞周期的影响(;士s)9
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表-5阿司匹林/塞来昔布对ltola细胞株细胞周期的影响(;士s)
表_6阿司匹林/塞来昔布对Siludltola细胞株PI增殖指数及凋亡率的影响(;±s)空白对照组
阿司匹林组
2.5mmol几
5mmol/L
10mmol几43.0:t=4.122.25士0.1l51.374-2.890.97:±-0,1641.9士0.8736.81a=0.56+30.99:i=5.12‘3.08士0.187.99i0.28‘13.06士2.26’47.40=1=1.8841.38=1:6.67+34.53+1.35+1.66士0.324.40土1.12+9.16土0.52+塞来昔布组
12.59moI/L
25p_mol/L31.27:t=1.53+22.95:1:2.82‘9.14士0.46+14.914-2.0439.36士1.35’34.04a:0A5’4.76士O.35‘9.91:£0.78‘!!&竺!些!!:!!兰:竺型:!!圭!:!!:!!:!些!:!!:!!:壁!:塑。¥与空白对照组相比,差异有统计学意义(D<O.05)。10
讨论
4.1环氧化酶与宫颈癌
环氧化酶(cox)是催化膜磷脂花生四烯酸转化为前列腺素类物质(如前列腺素、血栓烷素)的限速酶,存在两种同工酶,即COX.1和COX.2。COX-1基因属于“管家基因”,在大多数正常细胞中都呈稳定表达。一般情况下活性稳定,在应激状态下或受某些激素、生长因子刺激时,其活性仅轻度增加2-4倍。COX一2基因属于“快速反应基因”,COX.2蛋白是诱导型酶,在静息状态下不表达,只有当细胞接受相应刺激后才开始从头合成,但其表达水平较基础水平可升高lO-80倍不等。近年来大量研究表明,除参与炎症反应外,COX.2的过度表达与多种上皮性肿瘤的发生、发展关系密切,但具体机制尚不清楚。有人采用免疫组织化学法对宫颈癌组织中COX。2的表达进行了分析,在13例中有12例表达明显增高,而正常宫颈组织中未检测到阳性表达,而且COX.2也表达于宫颈上皮内瘤变(cN)【71。Kim等研究发现EGFR和COX.2同时表达是富颈癌的一个独立预后因子I盯。我们采用组织芯片技术结合免疫组织化学PV法检测了101例宫颈癌、12例宫颈上皮内瘤变(CIN)和lO例正常宫颈上皮组织中COX-1、COX-2的表达。我们的研究结果显示,在正常宫颈上皮、CIN及宫颈癌组织中均有COX.1蛋白的表达,且各组间比较差异无统计学意义(P>O.05),说明COX.1可能与宫颈癌的发生、发展无关。然而在对COX.2的检测中发现:COX一2在正常宫颈组织中无表达,在宫颈浸润癌及CIN中的阳性表达率明显高于正常宫颈组织(P<0.01),但COX.2在CIN及宫颈浸润癌的表达率比较,差异无统计学意义(P>O.05)。因此我们的实验结果提示COX.2的过度表达可能参与宫颈癌发生的早期过程,COX.2很可能是肿瘤发生的早期标志之一。这与国外一些学者的研究结果基本一致19一Ol。本研究结果还显示,不同发病年龄、临床分期、病理分级及宫颈浸润深度患者间COX.2蛋白的表达相比较,差异无统计学意义(P>O.05)。而伴淋巴结转移者COX.2的表达高于无淋巴结转移者(P<O.05)。这一结果表明,COX一2能提示宫颈癌具有较高转移潜能及危险性,进而可用于提示预后。术前活检标本
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中COX.2的表达水平将刘宫颈癌患者术前分期及选择合理的术前治疗有一定参考价值。
4.2环氧化酶参与宫颈癌的可能机镧
4.2.1促进细胞增殖,诱导细胞凋亡
恶性肿瘤的发生发展离不开肿瘤细胞的异常增殖。已有大量研究表明,COX.2及其PGE2产物可以刺激结肠癌细胞生长增殖,用COX.2eDNA转染人结肠癌细胞株Col032DM后发现结肠癌细胞DNA合成明显增加,出现增殖效应,COX.2抑制剂则可抑制上述生物学行为的改变1111。可能的具体途径是其主要产物PGE2通过自分泌和,或旁分泌途径作用于同种细胞或邻近周围组织其它类型细胞,与细胞膜受体EP结合,通过G蛋白耦联途径促进细胞增殖。本实验中,我们通过检测确.67来评估宫颈癌细胞的增殖状态,从而分析COX.2与宫颈癌细胞增殖问的关系。Ki.67基因位于染色体10q25,分子量为345kD,在细胞周期中的S、G2、M期均有表达,而在Go期表达缺失。Ki.67具有半衰期短的优点,可以准确反映细胞的增殖活性,其增殖指数高低与许多肿瘤的分化程度、浸润、转移以及预后密切相关,因此被广泛作为各种恶性肿瘤增殖状态的标记物之一。本实验结果显示鼬.67增殖指数随着COX.2蛋白表达的增强而增加,提示COX.2可能增强细胞增殖活力,促进磁.67表达。由此推断,促进细胞增殖可能是COX.2促进宫颈癌发生、发展的重要机制之一。
细胞凋亡是有核细胞在凋亡信号作用下通过启动细胞内死亡机制,经过一系列信号转导途径,最终发生细胞程序性变性和死亡的过程。细胞凋亡不仅在肿瘤的发生发展中有重要意义,而且化疗、放疗和生物治疗都是主要通过诱导凋亡来治疗肿瘤【12l。bax蛋白首先在EB病毒DNA中被发现,由192个氨基酸组成,分子量为21KD,bax基因是bcl.2基因家族的一员,是bcl.2家族中研究最广泛的促凋亡基因【131。bax与bcl一2是一对凋亡调控基因。bax蛋白可与bcl.2形成异源二聚体,或bax与bax形成同二聚体。当细胞内bcl.2较多时,bcl.2和bax的异源二聚体增多,可以阻止细胞的凋亡;当细胞内bax较多时,则bax本身形成的同源二聚体占主导地位,则易发生凋亡。有学者发现bax蛋白的表达与一些恶性肿瘤发生、发展及生物学行
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为有密切关系。Tai.Y报道,bax促细胞凋亡基因蛋白既可以直接影响线粒体功能,又可以间接通过降低某些化疗药物对细胞凋亡的耐受力,从而诱导细胞凋亡【J仉。有研究发现COX抑制剂吲哚美辛(indomethacin)可使食管癌细胞株bax表达上调,诱导细胞凋亡,但与COX-2的高表达无关【J”。我们的研究结果表明COX-2的表达与bax的表达无明显相关性(P>0.05),这说明宫颈癌中COX.2的表达与bax的表达无直接关系。
4.2.2促进肿癌血管的生成
在宫颈癌的发生、发展过程中,血管生成是癌细胞生长和转移的关键步骤,新生的血管不仅为肿瘤生长提供必需的营养成分,为肿瘤细胞进入循环系统导致远处转移提供通道,同时还可分泌一些细胞因子促进肿瘤细胞的增殖【161。由于CD34表达于造血干细胞和新生血管内皮细胞,是显示血管内皮细胞的特异性标记物1171,所以我们选择CD34来标记微血管密度(MvD),用来研究COX-2与富颈癌血管生成之间的关系。研究发现Il州COX-2过度表达的胃癌组织中微血管密度较COX-2低表达者明显增加。转染COX-2基因的结肠癌细胞株在过度表达COX.2的同时,还能诱导、促进血管生成。有试验表明,COX-2的表达同VEGF的表达呈正相关,其机制可能是:过度表达的COX-2及前列腺索通过EP受倒k/cAMP途径激活各种膜内激酶,或通过核受体直接进入核内并作用于基因,诱导VEGF表达上调而促进肿瘤新生血管生成。而COX抑制者q可抑制以上生化过程,从恧抑制肿瘤的生长、侵袭。目前研究认为,COX.2对肿瘤血管形成的调控机制可能有以下几种:(!)COX-2催化产生的前列腺素可诱导组织生成VEGF,VEGF则通过旁分泌和自分泌的形式作用于血管内皮细胞表面受体,促使内皮细胞向毛细血管的转化,从而促进血管形成;②通过刺激bcl.2而抑制血管内皮细胞的凋亡;③花生四烯酸的代谢产物血栓素A2、PGEz和PGl2可直接刺激血管内皮细胞迁移、生长,诱导血管生成119J。也有研究认为,COX.2的高表达能刺激肿瘤细胞释放血管源性的前列腺素;而后者刺激内皮细胞迁移和管腔形成,这是血管生成的初始步骤,对调节肿瘤新生血管的形成有重要作用【20】。本实验结果也显示:COX.2的表达与MVD呈正相关(P<0.01),由此推论,COX-2在促进宫颈癌微血管形成中起一定作用,
因而促进肿瘤血管生成可能是COX一2参与宫颈癌发生、发展的重要机制之4.2.3促进细胞移动、黏附
体内外实验研究表明,COX.2可使基质金属蛋白酶MMP.2的表达增加、活性增强,使浸润抑制因子E.钙粘连素的表达水平降低,促进基底膜和基质降解、肿瘤细胞转移【2】221。COX.2抑制剂可逆转上述生化过程,降低肿瘤细胞的侵袭性。而且选择性COX.2抑制剂可降低唾液酸化的路易寡糖(SialylLewis)a抗原,降低结肠癌细胞与内皮细胞的黏附能力【231,因此促进肿瘤细胞移动、黏附及肿瘤的浸润,有可能是COX.2促进肿瘤发生、发展的机制之一。
CD44分子是一种分布极为广泛的细胞跨膜糖蛋白,属于细胞黏附分子,它通过细胞与细胞、细胞与基质的相互作用参与肿瘤的形成、分化、浸润和转移。在淋巴细胞、成纤维细胞和上皮细胞均能检测到它的表达。人类CD44基因定位于11号染色体短臂,由至少20个高度保守的外显子组成。CD44是具有多种生物学功能的单基因编码糖蛋白家族,按外显子的转录片段是否参与选择性拼接,将其分成标准型(CD66s)和变异型(CD44v)两大类。CD44蛋白的功能【24】主要有:①参与淋巴细胞归巢过程;②参与淋巴细胞激活过程;③与透明质酸结合、介导细胞基质之间的粘连;④影响细胞迁移过程。故CD44特别是CD44v6与多种肿瘤的演进、转移和预后有关[25]o本研究结果显示COX.2的表达与CD44v6的表达呈正相关,由此推论宫颈癌中COX一2的过度表达可能影响CD44基因的转录和表达,出现异常拼接,从而影响细胞间识别、粘着及信息传递,甚至丧失接触性抑制,造成细胞无限增殖。CD44(特别是CD44v6)能利用淋巴细胞归巢的机制使细胞在发生恶变的早期就在淋巴结中植入、定居及快速增殖,从而促进淋巴结转移的发生。CD44v6的增高有可能是COX.2促进宫颈癌细胞移动、黏附、转移的途径之一。
4.2.4其它可能的机制
有研究表明,COX-2及其PGE2产物能抑制具有免疫调节功能的淋巴因子的产生,抑制T细胞和B细胞的活性,降低机体对肿瘤细胞的局部免疫14
口“。COX抑制齐4还可通过激活蛋白激酶G(ProteinKinaseG),抑制NF.KB活性,下调抗凋亡蛋白Bcl.XL的表达,抑制PPAR一6,激活PPAR—Y等机制发挥作用12”。目前,COX.2参与宫颈癌的确切机理尚不清楚,有待于进一步深入的研究。
4.3环氧化酶抑制剂与宫颈癌
环氧化酶抑制剂属于非甾体类抗炎药(NSAIDs),I豳床上常用于消炎、镇痛、解热等治疗。自100年前第一种NSAIDs药物阿司匹林由FelixHoffman合成,至今世界上已有50种以上不同的NSAIDs化合物投放市场。随着对两种环氧化酶COX.1和COX.2的认识,NSAIDs药物根据它们对两种环氧化酶的选择性不同有了进一步分类,非选择性COX抑制剂(即对COX-1和COX.2的抑制作用相似或对COX.1的抑制作用更强),以及高度特异性抑制COX.2的选择性COX.2抑制剂。前者为传统的NSAIDs,包括阿斯匹林、扑热息痛、消炎痛等,后者包括新开发的Celecoxib(塞来昔布)、Rofeeoxib(罗非昔布)、NS.398等。
80年代以来,一些大型流行病学调查发现长期使用COX抑制剂(NSAIDs)治疗类风湿性关节炎的患者,结肠癌发病率下降40%~60%,同时也可明显减少和预防食管癌、胃癌等发生的危险性。而且家族性腺瘤性息肉病患者长期服用小剂量NSALDs后,结肠息肉数目和大小均明显降谢…。这使得COX抑制剂成为预防和治疗肿瘤的一个新靶点。
Douglas等已分别对人结肠癌、直肠癌、皮肤癌、脑胶质细胞瘤、胰腺癌等细胞进行NS398(一种选择性COX-2抑铝rJN)体外抑制作用,结果均提示,NS398能够抑制细胞增殖,诱导细胞凋亡【2踟。有研究认为,一方面COX抑制剂可通过调节bcl-2家族的表达诱导细胞凋亡129】;另一方面,COX抑制剂可能通过蛋白激酶C(PKC)依赖途径调节肿瘤细胞的凋亡【30l。本实验分别选择了一种传统的NSAIDs阿司匹林及选择性COX.2抑制剂塞来昔布,采用流式细胞术,对Hela(属于人宫颈腺癌细胞株)和Siha(属于人宫颈鳞癌细胞株)两种细胞株进行细胞周期及细胞凋亡的分析。细胞周期中Go期为细胞增殖的静止状态,G1期为DNA合成前期,S期为DNA合成期,G2期为DNA合成后期,M期为有丝分裂期。S%反映细胞增殖能力,