IGFBP-rP1與結直腸癌、Ⅱ型糖尿病關系的研究.pdf

1、隨著人民生活水平的不斷提高和生活方式的改變，代謝綜合征作為一個獨立的疾病引起了廣泛的關注，其發(fā)病率以較快的速度增長。代謝綜合征是一組臨床癥候群，其共同的病理生理基礎是胰島素抵抗和高胰島素血癥，因此又稱為胰島素抵抗綜合癥。依據1998年WHO專家委員會對代謝綜合征的診斷標準，上海社區(qū)20-74歲人群中代謝綜合征的患病率為17.14％。美國全國健康和營養(yǎng)調查資料(1999-2000年)顯示代謝綜合征標化和非標化發(fā)病率為26.7％和27.0％

2、。因此代謝綜合征已成為嚴重危害人民健康的常見病和多發(fā)病。 目前對代謝綜合征分子機制的了解還處于初級階段。近年來對代謝綜合征研究關注的重點是伴發(fā)的心血管系統(tǒng)疾病，相對而言與腫瘤的關系關注較少。Ⅱ型糖尿病是代謝綜合征最常見的臨床表現，目前關于Ⅱ型糖尿病與腫瘤發(fā)生之間的關系已有大量的流行病學研究并取得一致性的結果。肥胖和體重超重可以增加惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率，特別是結直腸癌、子宮內膜癌、乳腺癌和前列腺癌等。Ⅱ型糖尿病病人發(fā)生結直腸癌

3、的風險升高(結腸癌的相對危險度RR為1.49)。接受胰島素治療的Ⅱ型糖尿病病人較不需要胰島素治療的糖尿病病人，結直腸癌發(fā)生的危險度增大，且危險度與胰島素應用的時間長短有關。這些研究提示架接代謝綜合征／Ⅱ型糖尿病和腫瘤的橋梁是高胰島素血癥，但迄今為止，高胰島素血癥在腫瘤發(fā)生過程中的具體機制因缺乏深入研究而仍未明確。 IGFBP-rP1是我們實驗室在1999年用抑制性差減雜交法(SSH)構建的結直腸腺癌相對正常粘膜(T-N)文庫中篩

4、出、在腺癌中高表達的一個基因。目前認為IGFBP-rP1與腫瘤關系密切。除個別研究報道IGFBP-rp1在乳腺癌、前列腺癌中表達上調外，大部分報道認為IGFBP-rP1在多種人類腫瘤，如腦膜瘤、肺癌、肝癌等中均存在表達下調的現象。體外實驗證實IGFBP-rP1能通過誘導細胞凋亡抑制腫瘤的生長和進展?，F有文獻均支持IGFBP-rP1在結直腸癌組織中的表達高于正常組織，提示IGFBP-rP1在結直腸癌的發(fā)生發(fā)展中可能起著重要作用。我們在前期

5、工作中還發(fā)現結直腸癌組織中IGFBP-rP1的表達與病人的空腹血糖濃度呈正相關，在4例合并Ⅱ型糖尿病的結直腸癌病人的腫瘤組織中IGFBP-rP1均呈現高表達，提示IGFBP-rP1參于Ⅱ型糖尿病和結直腸癌的發(fā)生發(fā)展。作為一個分泌蛋白，Yamanaka等研究發(fā)現IGFBP-rP1可以與胰島素高親和力的結合，抑制胰島素發(fā)揮正常的生物學作用，進一步說明IGFBP-rP1與Ⅱ型糖尿病之間存在密切聯(lián)系。這些研究發(fā)現IGFBP-rP1與腫瘤、Ⅱ型糖

6、尿病的發(fā)生有關，提示IGFBP-rP1可能是聯(lián)系腫瘤與Ⅱ型糖尿病的關鍵因子。本課題旨在通過兩部分研究，探索IGFBP-rP1與結直腸癌、Ⅱ型糖尿病之間的關系以及IGFBP-rP1在結直腸癌發(fā)展過程中的生物學作用。 結直腸癌是嚴重危害人類健康的常見惡性腫瘤之一。近幾年全球結直腸癌的發(fā)病率急劇上升，在西方發(fā)達國家居民惡性腫瘤死因順位中結直腸癌位居第二。在我國隨著居民生活方式和飲食結構的改變，結直腸癌的發(fā)病率基本呈上升趨勢，在惡性腫瘤

7、中結直腸癌的發(fā)病率居第三、四位左右。因此對結直腸癌發(fā)病機制以及防治策略的研究具有十分重要的現實意義。 目前關于結直腸癌的診治還沒有取得突破性進展，提高早期結直腸癌的診斷率是當前結直腸癌防治工作的重點。通過血清ELISA檢測發(fā)現，正常人群血清中IGFBP-rP1與年齡、性別等各參數之間不存在相關性，但其與結直腸癌的發(fā)生呈正相關，IGFBP-rP1濃度越高，患結直腸癌的可能性就越大。多步回歸分析也指出IGFBP-rP1與結直腸癌密切

8、相關。這些結果提示有望通過IGFBP-rP1血清學檢查對結直腸癌進行篩查。胰島素抵抗是Ⅱ型糖尿病的發(fā)病基礎。IGFBP-rP1作為胰島素樣生長因子結合蛋白家族的一個成員，可以和胰島素以高親和力結合，抑制胰島素與其受體結合，阻礙胰島素發(fā)揮正常生物學作用，從而引起“胰島素抵抗”現象。我們發(fā)現Ⅱ型糖尿病病人中IGFBP-rP1濃度顯著高于正常人群，其血清濃度是正常對照的700倍左右。進一步分析發(fā)現IGFBP-rP1與Ⅱ型糖尿病之間密切相關。與

9、血糖一樣，IGFBP-rP1可以作為Ⅱ型糖尿病檢測的血清學指標。體外實驗發(fā)現，胰島素可以誘導結直腸癌細胞表達IGFBP-rP1，說明IGFBP-rP1可能通過胰島素/胰島素抵抗而與Ⅱ型糖尿病相關。 通過第一部分的研究我們發(fā)現IGFBP-rP1確實與結直腸癌、Ⅱ型糖尿病密切相關，IGFBP-rP1可以作為Ⅱ型糖尿病的血清學檢測指標。IGFBP-rP1可能通過胰島素抵抗聯(lián)系結直腸癌和Ⅱ型糖尿病。但迄今為止，IGFBP-rP1在結直腸

10、癌和Ⅱ型糖尿病中的確切作用機制還不明了，在下一部分中我們選取IGFBP-rP1在結直腸癌中的生物學作用進行重點研究。 我們將IGFBP-rP1 cDNA轉染到兩株具有不同遺傳背景、不表達內源性IGFBP-rP1的結直腸癌細胞系RKO和CW2中，RT-PCR以及細胞分泌上清Western blot證實了。IGFBP-rP1的表達后，對IGFBP-rP1在結直腸癌細胞中的生物學效應展開一系列研究。 細胞劃痕遷移實驗和tran

11、swell小室侵襲實驗顯示：IGFBP-rP1對結直腸癌RKO、CW2細胞的侵襲遷移能力沒有影響。細胞鋪板劃痕后每天對劃痕寬度進行測量。劃痕寬度改變差異在轉染前后兩株結直腸癌細胞系中并不明顯。同時我們也觀察到轉染前后結直腸癌細胞株的侵襲能力沒有發(fā)生明顯改變。在transwell小室侵襲實驗中，轉染前后兩株細胞系均未向基底膜下侵襲。但通過對轉染IGFBP-rP1前后細胞粘附分子表達檢測卻發(fā)現，IGFBP-rP1可以降低E-cadherin

12、和β-catenin的表達(p<0.05)。E-cadherin和β-catenin的差異表達與細胞侵襲遷移能力未發(fā)生改變生物學行為不相一致，說明E-cadherin和β-catenin并非是細胞遷移活動能力增強的原因，而是IGFBP-rP1在結直腸癌細胞中發(fā)揮生物學作用過程中伴隨的現象。 MTT結果顯示：IGFBP-rP1可以抑制結直腸癌細胞的生長。轉染IGFBP-rP1后的RKO、CW2細胞的生長速度明顯要慢于轉染空載體對照組(RK

13、O：P=0.008；CW2：p=0.03)。碘化丙錠(propidium iodide，PI)單染流式細胞術檢測發(fā)現轉染IGFBP-rP1后，細胞出現G1期阻滯。IGFBP-rP1-RKO VS對照：G1 76.1％VS61％，p<0.05；IGFBP-rP1-CW2 VS對照：G1 14.1％VS0.83％，P<0.05。 衰老相關的β-半乳糖苷酶(senescence-associated β-galaetosidase s

14、taining，SA-β-gal)染色顯示：IGFBP-rP1能夠誘導細胞發(fā)生衰老樣改變。轉染IGFBP-rP1后SA-β-gal染色呈陽性的結直腸癌RKO、CW2細胞明顯增多(RKO：p=0.034：CW2：p=0.029)。Western blot結果顯示，轉染IGFBP-rP1后出現p53和p16/p21蛋白在細胞內積聚，同時伴隨磷酸化RB蛋白的表達下降。這些結果提示IGFBP-rP1可能通過p53和pRB信號通路誘導結直腸癌細胞

15、衰老。我們發(fā)現IGFBP-rP1在結直腸癌細胞中確實存在誘導細胞衰老的生物學效應，進一步明確了IGFBP-rP1在結直腸癌中抑癌的生物學作用。 IGFBP-rP1在結直腸癌中發(fā)揮抑癌作用，但是在血清中IGFBP-rP1的表達與結直腸癌呈正相關，同時腫瘤組織中存在IGFBP-rP1的高表達，我們認為是機體微環(huán)境在對抗腫瘤的過程形成抑癌基因IGFBP-rP1高表達的現象，IGFBP-rP1仍發(fā)揮抑癌的生物學作用。引起該現象的確切原因