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肺癌是当今全世界发病率和死亡率增长最快,对人类健康和生命威胁最大的恶性肿瘤。在欧美发达国家不论男女均已占常见肿瘤的首位,在我国沿海城市肺癌在男性中已占首位,在女性中居第二或第三位。高水平氡及其子体是导致肺癌的重要因素之一。据调查,人类所受天然辐射中50%来自氡及子体发出的α粒子,因此研究氡致人类肺癌的机制是人们关注的热点。约80%的人类癌症起源于上皮组织,但以前的致癌机理研究多集中于整体动物实验或成纤维细胞的体外转化实验,因此采用上皮细胞的转化模型进行辐射致癌机制研究具有重要意义。
本实验室早期的研究表明,AnnexinⅠ基因是α粒子诱发大鼠气管上皮细胞恶性转化高丰度表达的基因之一,提示AnnexinⅠ表达可能与细胞恶转有关。近年来发现其表达与某些肿瘤的发生发展有关,但与肺癌的关系尚未见文献报道。
为了探讨AnnexinⅠ与人类肺癌的关系及其在癌症中表达升高的意义,本课题利用人乳头状病毒HPV18转染建立的永生化人支气管上皮细胞系BEP2D作为模型。BEP2D细胞较正常的支气管细胞获得了永生化,便于传代培养,并且未出现恶性转化特征,但具有受到外界因素作用易产生恶性转化的趋势,因此采用此模型研究AnnexinⅠ在细胞恶性转化和肿瘤的发生发展中的作用较以往体外研究中绝大多数直接以肿瘤细胞系为模型更具优势。通过Western印迹、Northern印迹、细胞免疫化学技术检测BEP2D细胞及α粒子照射转化后BEP2D细胞中AnnexinⅠ在mRNA和蛋白质水平的表达及分布,观察了钚-238(3.94Mev)α粒子照射导致细胞恶性转化后AnnexinⅠ表达改变与细胞转化的关系;并进一步探讨了AnnexinⅠ表达与肺癌的关系。通过亚克隆构建-1-人AnnexinⅠ表达载体、基因转染技术,深入探讨了细胞转化与肺癌中AnnexinⅠ表达改变的意义。初步得到以下一些结果:
1.AnnexinⅠ在永生化BEP2D细胞中中等表达,在α粒子照射转化后BEP2D细胞中mRNA和蛋白质水平上的表达均较永生化人支气管上皮BEP2D细胞高1.5倍。表明细胞恶性转化后,AnnexinⅠ的表达水平上调。
2.AnnexinⅠ蛋白分布于胞浆及细胞膜,永生化和转化细胞无明显差异。
3.Western印迹分析表明,8例肺鳞癌、4例肺腺癌病人的肺肿瘤组织中AnnexinⅠ蛋白表达明显高于肺非肿瘤组织(p<0.01),光密度分析表明肺肿瘤组织与肺非肿瘤组织表达量之比为2.7倍。
4.人AnnexinⅠ表达载体pCI-AXI转染永生化BEP2D细胞后,AnnexinⅠ蛋白质的表达比永生化BEP2D细胞和空载体转染细胞提高了1.5倍,与α粒子照射转化后BEP2D细胞中的表达相似。
5.pCI-AXI转染细胞倍增时间为27小时,较永生化细胞(37小时)、空载体转染细胞(33小时)明显缩短,流式细胞仪分析表明,AnnexinⅠ表达升高后促进G0/G1期细胞进入S期和G2/M期。反义寡核苷酸(50nM)能显著抑制BEP2D细胞的生长(p<0.05)。表明AnnexinⅠ表达上调促进细胞的增殖。6.细胞接种效率实验表明,永生化细胞、pCI-neo和pCI-AXI转染三种BEP2D细胞的接种效率分别为49.4%、57.87%、82.53%,pCI-AXI转染细胞的接种效率明显高于其它两种细胞(p<0.002);pCI-AXI转染细胞在软琼脂中的克隆形成率为0.01%,永生化细胞和pCI-neo转染细胞在软琼脂中未形成克隆。说明AnnexinⅠ提高了细胞的生存能力。
上述结果首次报道了AnnexinⅠ在肺癌组织过表达,表明AnnexinⅠ基因表达上调与肺癌的相关性。α粒子照射导致细胞恶性转化后AnnexinⅠ表达升高,以及AnnexinⅠ促进BEP2D细胞的增殖,增强细胞生存能力的特点,为其在细胞转化、癌变早期和癌组织中高表达的意义提出了初步解释,即AnnexinⅠ高表达将有助于细胞的转化及肿瘤的发生发展,这对于AnnexinⅠ可能作为癌症早期诊断、探索新的治疗途径具有重要的意义。