慢性阻塞性肺病染色体不稳定的探讨

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第一部分COPD染色体不稳定与支气管上皮细胞有丝分裂调节功能异常的探讨目的:研究COPD支气管上皮细胞内染色体不稳定与有丝分裂功能异常的关系。探讨烟草致癌原NNK对支气管上皮的遗传毒性作用,并且对上皮细胞有丝分裂过程中关键调节基因表达水平变化的影响。方法:应用免疫荧光激光共聚焦技术对比COPD和正常支气管上皮细胞在烟草毒物NNK暴露后有丝分裂中心体和纺锤体的变化。应用RT-PCR方法筛选COPD支气管上皮细胞有丝分裂相关基因的变化以及与肺癌的重叠基因,确定出现改变的基因位点,并应用Western-blot方法对筛选出的目标基因进行检测,同时动态观察目标基因在蛋白水平的表达和DNA损伤标志物的表达变化。最后应用通路分析IPA软件分析了 COPD有丝分裂调节关键基因与肺癌的相关性。结果:(1)烟草致癌原NNK的暴露会导致COPD支气管上皮细胞有丝分裂过程中纺锤体方向、中心体发生明显变化(P<0.05),与正常支气管上皮细胞相比,COPD细胞中的中心体扩增、染色体错位更显著(P<0.05)。(2)有丝分裂调节关键因子PLK4、PLK1、Aurora A、Aurora B、CHK1 以及 DNA 损伤标志物γ-H2AX、XPC、Centrin-2在上皮细胞NNK暴露后的表达水平会出现动态变化,并且在COPD支气管上皮细胞中的变化特点与正常支气管上皮明显不同。(3)确认了 Aurora A、Aurora B和CCNB1在COPD支气管上皮中基因表达水平增高,与肺癌有重叠,FOXM1是Aurora激酶上游的调控因子,提示了 COPD染色体不稳定可能的致病途径。结论:(1)COPD支气管上皮细胞染色体不稳定程度较正常支气管上皮高;(2)COPD支气管上皮细胞有丝分裂中心体和纺锤体功能有异常,对烟草致癌原NNK的刺激呈现与正常上皮不同的有丝分裂反应,并且与有丝分裂调节关键因子PLK4、PLK1、Aurora A、Aurora B、CHK1的改变有关;(3)COPD支气管上皮细胞对NNK呈现更严重的DNA损伤反应;(4)COPD支气管上皮细胞与非小细胞肺癌细胞都出现了 Aurora A、Aurora B基因的表达上调,Aurora激酶上游的FOXM1基因调节可能在COPD染色体不稳定发展过程中起重要作用。第二部分COPD染色体不稳定生物学标志物的研究目的:筛选COPD外周血染色体不稳定生物学标志物,并且探讨COPD患者染色体不稳定标志物在外周血中的表达特点和临床意义。方法:(1)应用全血培养胞质阻断微核试验(Cytokinesis-block micronucleus,CBMN)检测吸烟COPD观察组、两组对照组(吸烟COPD合并肺癌疾病对照组、不吸烟正常对照组)外周血淋巴细胞中染色体损伤标志物:微核(Micronuclei,MN)、胞质桥(Nucleoplasmic bridges,NPBS)和核芽(Nuclear buds,NBUDS)的表达情况,并分析这些染色体损伤标志物的表达特点以及与COPD患者临床特征的关系。(2)应用转录组高通量测序技术进行外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cell,PBMC)转录基因组的表达差异分析,筛选有丝分裂调节关键基因,分析COPD组与正常对照组的有丝分裂调节基因的表达差异,确定表达水平明显改变的基因位点。结果:(1)微核率、核芽率在COPD和COPD合并肺癌组都升高,与健康对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),组间微核率两两比较有统计学差异(P<0.05);胞质桥率组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。(2)COPD组微核率与COPD患者的肺功能严重程度和影像学肺气肿程度无明显相关性(P>0.05)。COPD合并肺癌组的微核率在高龄组、高强度吸烟组高于COPD组(P<0.05)。(3)微核率ROC曲线分析最佳临界值为10.5‰,敏感度为82%,特异度为48%,AUC为0.7080(95%CI:0.6073~0.8087)。(4)COPD组外周血单个核细胞转录基因组的表达差异分析与正常对照组的Pearson correlation相关性指数为0.5733,两组间总体基因表达有差异。(5)COPD患者体内存在很多有丝分裂功能调节基因的表达改变,其中FOXM1表达上调是重要的基因变化,FOXM1在COPD组外周血单个核细胞中表达明显上升,与正常对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论:COPD患者外周血中可以检测到染色体损伤标志物。COPD染色体不稳定程度与健康不吸烟人群、COPD合并肺癌患者比较,介于中间水平。微核率与COPD肺功能严重程度和肺气肿程度不相关,与年龄和吸烟强度有关。微核有可能成为COPD染色体不稳定的外周血形态生物标志物和COPD癌变风险的一种预测因子。COPD染色体不稳定与有丝分裂调节基因表达改变有关,FOXM1有可能成为COPD染色体不稳定外周血基因生物标志物。
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