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由于各种内外因素的共同作用,基因组DNA容易受到氧自由基的攻击而发生氧化损伤(oxidative DNA damage),氧化损伤可导致DNA突变的发生,8-羟基鸟嘌呤(8-oxoguanine,8-oxoG)是 DNA氧化损伤的重要产物,8-oxoG会与腺嘌呤(A)和胞嘧啶(C)以相同的效率进行配对,这样,经过两次复制,就会导致基因组DNA发生G:C→T:A颠换。正常情况下,机体可通过修复酶系统对DNA突变进行修复,哺乳动物细胞内能够特异性修复8-oxoG的酶,被称为8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶(8-oxoguanine DNA glycosylase,OGG1),在人体内又称为人8-羟基鸟嘌呤 DNA糖苷酶(human8-oxoguanine DNA glycosylase,hOGG1)。hOGG1是碱基切除修复途径(base excision repair,BER)的关键酶。
由于经常暴露于烟酒、冷热等刺激因素下,食管较容易受到氧化损伤,我国是食管癌的高发国家,主要病理类型是食管鳞状上皮细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)。食管癌由于其早期症状不明显、不典型,容易被忽略,所以被检出时往往已到晚期或伴有淋巴转移,所以手术切除和化疗在食管癌的治疗中占据了重要地位。
本文旨在探讨DNA损伤修复酶hOGG1在临床食管鳞癌组织中表达的变化,及其与8-oxoG氧化损伤程度、凋亡指数和临床病理特征之间的关系,用于指导食管鳞癌患者术后个体化治疗方案的制定。
1.收集食管鳞状上皮细胞癌手术切除新鲜标本42例和存档蜡块26例,免疫组化法检测68例鳞癌和癌旁组织中hOGG1蛋白的表达情况。结果显示:hOGG1蛋白在癌组织和癌旁组织均有不同程度的表达,主要表达在胞核,在不同鳞癌患者组织中的表达存在个体差异,57例鳞癌组织中hOGG1蛋白较癌旁组织的表达明显减少(t=12.55,P<0.001)。Western blot法检测42例新鲜鳞癌和癌旁组织中hOGG1蛋白的表达情况,发现38例鳞癌组织中hOGG1蛋白表达下降,这个结果与组化结果基本相一致,并且敏感性更好。免疫组化法检测食管鳞癌和癌旁组织中8-oxoG氧化损伤程度,结果显示:不同鳞癌患者组织中8-oxoG氧化损伤程度不同。食管鳞癌组织中8-oxoG的氧化损伤程度明显高于癌旁组织(t=16.32,P<0.001),并且鳞癌组织中的8-oxoG氧化损伤程度与hOGG1蛋白的表达呈负相关(x2=29.65,P<0.05,r=-0.66)。用TUNEL试剂盒比较鳞癌和癌旁组织中细胞凋亡的情况,发现不同鳞癌患者组织中细胞凋亡指数不同。高表达hOGG1的鳞癌组织,凋亡指数较hOGG1表达低的鳞癌组织明显降低(t=17.64,P<0.001),并且与hOGG1的表达呈负相关(x2=23.13,P<0.05,r=-0.583)。食管鳞癌组织中hOGG1蛋白的低表达与食管鳞癌静脉侵犯、淋巴结转移有相关性(P<0.005),与年龄、性别、病理分化程度无相关性(P>0.05)。由此推测,某种因素可能抑制了食管鳞癌组织中hOGG1蛋白的表达,hOGG1蛋白的低表达又影响了食管鳞癌组织中8-oxoG的修复,造成鳞癌组织中8-oxoG氧化损伤程度的增高和凋亡指数的升高,这些都加剧了食管鳞癌发生发展。另外,hOGG1蛋白在不同鳞癌患者的组织中的表达存在个体差异,这些差异是否影响术后化学治疗效果,将在后续的试验中进行探讨。
2.为了研究食管鳞癌细胞hOGG1蛋白表达改变,与氧化剂和化疗药作用后,该细胞存活率、氧化损伤、凋亡指数改变的关系,本研究建立了hOGG1蛋白高表达的食管鳞状上皮癌细胞模型。即构建重组质粒 pENTR3C-hogg1,再将重组质粒与腺病毒载体pAd-CMV5-DEST进行同源重组,获得重组腺病毒pAd-CMV5-DEST-hogg1。重组腺病毒和空载体腺病毒pAd/CMV/V5-GW/lacZ分别转染293A细胞,分别得到高滴度的病毒液,经噬斑形成实验测定其滴度,再分别转染食管鳞癌细胞株EC9706。分别提取转染重组腺病毒的EC9706-hogg1细胞、转染空载体腺病毒的EC9706-lacz细胞以及未转染腺病毒的EC9706细胞蛋白,用western blot比较其中hOGG1蛋白的表达量,结果显示前者hOGG1蛋白的表达明显高于后两者,而未转染组及转染空腺病毒的细胞hOGG1蛋白的表达没有明显差别。
3.H2O2可以作用于核内DNA,导致DNA链断裂和碱基损伤。用不同浓度H2O2作用EC9706-hogg1、EC9706-lacz、EC9706细胞,经不同时间,MTT法测得H2O2长时间作用细胞的最适作用浓度为65μM,再用该浓度的H2O2不同时间分别作用于三种EC9706细胞,MTT和台盼蓝染色实验显示,EC9706-hogg1细胞较另两种细胞有更高的存活率(P<0.05);用不同浓度H2O2短时间作用EC9706细胞,8-oxoG染色测得H2O2作用的最适浓度及时间为1OOμM2h,再用该浓度及时间作用三种细胞,8-oxoG和TUNEL试剂盒染色显示,EC9706-hogg1细胞中8-oxoG氧化损伤程度和细胞的凋亡指数较均较EC9706-lacz和EC9706细胞降低。
4.顺铂是广泛应用于恶性肿瘤的化疗药物,也是食管鳞癌化疗的常用药物之一。用不同浓度顺铂作用EC9706-hogg1、EC9706-lacz、EC9706细胞,经不同时间,MTT法测得顺铂长时间作用细胞的最适作用浓度为2mg/ml,再用该浓度的顺铂不同时间分别作用于三种EC9706细胞,经MTT和台盼蓝实验显示,EC9706-hogg1细胞较另两组细胞有更高的存活率(P<0.05);用不同浓度顺铂短时间作用EC9706细胞,8-oxoG染色试得顺铂作用的最适浓度及时间为4μg/ml2h,再用该浓度及时间作用三种细胞,8-oxoG和TUNEL试剂盒染色显示,EC9706-hogg1细胞中8-oxoG氧化损伤程度和细胞的凋亡指数较均较EC9706-lacz和EC9706细胞降低。这些结果说明,当食管鳞状上皮癌细胞hOGG1蛋白表达高时,食管鳞癌细胞对氧化剂H2O2和顺铂类化疗药物的耐受性就增强。因此,术后常规对患者食管癌标本做hOGG1蛋白表达的检测,有助于指导食管鳞癌术后化学治疗方案的制定。