Hedgehog信號通路相關(guān)蛋白在大鼠胰腺癌發(fā)生過程中的變化

夏偉 王洛偉 蔣斐 黃玲 李兆申

·論著·

Hedgehog信號通路相關(guān)蛋白在大鼠胰腺癌發(fā)生過程中的變化

夏偉 王洛偉 蔣斐 黃玲 李兆申

目的觀察Hedgehog信號通路相關(guān)蛋白Ptch、Smo和Gli1在胰腺癌發(fā)生過程中的作用。方法200只SD大鼠分成對照組(20只)、二甲基苯并蒽(DMBA)組(90只)和環(huán)巴明治療組(90只)。通過胰腺被膜下直接置入DMBA方法誘導(dǎo)胰腺癌模型。環(huán)巴明組在置入DMBA后每天腹腔注射6.25 ml/kg體重環(huán)巴明溶液。4個月后處死大鼠，觀察胰腺組織病理學(xué)改變，應(yīng)用免疫組化SP法檢測胰腺癌及正常胰腺組織中Ptch、Smo、Gli1的蛋白表達(dá)。結(jié)果DMBA組胰腺癌誘發(fā)成功率為57.5%(46/80),誘發(fā)的腫瘤最大徑為 0.5～>2.0 cm；環(huán)巴明組誘發(fā)成功率為17.1%(14/82),腫瘤最大徑為0.5～2.0 cm。兩組胰腺癌發(fā)生率及腫瘤大小的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)。DMBA組胰腺癌組織中Ptch、Smo及Gli1陽性表達(dá)率分別為82.6%、73.9%和65.2%；環(huán)巴明組分別為50.0%、42.9%和28.6%，兩組差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)。3組的正常胰腺組織中均無Ptch、Smo、Gli1陽性表達(dá)。結(jié)論較大劑量DMBA置入胰實(shí)質(zhì)內(nèi)可在短期內(nèi)獲得較高的胰腺癌發(fā)生率；胰腺癌組織Hedgehog信號蛋白表達(dá)顯著增加；環(huán)巴明能抑制Hedgehog信號蛋白表達(dá)，進(jìn)而抑制胰腺癌發(fā)生和發(fā)展。

胰腺腫瘤； Hedgehog信號通路； 環(huán)巴明； 免疫組織化學(xué)

Hedgehog信號通路是調(diào)節(jié)人類胚胎發(fā)育過程的經(jīng)典通路之一，主要由膜受體Ptch、Smo和核轉(zhuǎn)錄因子Gli1等組成。Hedgehog信號通路與某些惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)[1-2]。Hedgehog通路阻斷劑環(huán)巴明(Cyclopamine)是一種異甾體類生物堿，能特異性抑制Smo活性，從而抑制Hedgehog信號通路，發(fā)揮抗腫瘤作用[3]。本研究應(yīng)用環(huán)巴明干預(yù)由二甲基苯并蒽(DMBA)誘導(dǎo)的胰腺癌大鼠，觀察Hedgehog信號通路相關(guān)蛋白在胰腺癌發(fā)生過程中的變化。

材料與方法

一、動物模型的建立及分組

200只SD大鼠由第二軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供,體重190～210 g,雌雄不限,分成對照組(20只)、DMBA組(90只)和環(huán)巴明組(90只)。DMBA組和環(huán)巴明組大鼠麻醉后經(jīng)上腹正中切口進(jìn)腹,暴露胰腺,于體尾部切開胰腺被膜及部分實(shí)質(zhì),深1 mm,置入9 mg DMBA(Sigma公司)，縫合胰腺被膜后關(guān)腹。將環(huán)巴明溶解于二甲基亞砜(DMSO)配制成濃度4 mg/ml的溶液，環(huán)巴明組大鼠術(shù)后每天腹腔注射6.25 ml/kg體重環(huán)巴明溶液。對照組大鼠僅開腹、關(guān)腹，不置DMBA。術(shù)后4個月處死大鼠。

二、大體及病理組織學(xué)觀察

大鼠處死后剖腹觀察胰腺手術(shù)部位與周圍組織粘連狀況，胰腺DMBA植入處的形態(tài)、質(zhì)地，胰腺及全身主要臟器的肉眼改變。取胰腺及部分肝、膽囊、膽總管、胃、腸、肺和腦組織，常規(guī)行病理學(xué)檢查。

三、Ptch、Smo、Gli1蛋白檢測

采用免疫組化SP法檢測，試劑盒購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司，按說明書操作。山羊抗鼠Ptch、Gli1多抗購自Santacruz公司；兔抗鼠Smo多抗購自Abcam公司。Smo和Ptch工作濃度為1∶400，Gli1工作濃度為1∶500。用已知陽性的前列腺癌組織作為陽性對照,PBS代替一抗作為陰性對照。由兩名病理科醫(yī)師雙盲法讀片。胞膜、胞質(zhì)或胞核出現(xiàn)黃色或棕褐色顆粒為陽性。每張切片選取5個高倍視野,計數(shù)1000個細(xì)胞。無陽性細(xì)胞為0分,陽性細(xì)胞<25%為1分,25%～75%為2分,>75%為3分；不顯色或顯色不清為0分,黃色為1分,棕黃色為2分,棕褐色為3分。兩分值相加，1分以上為陽性[4]。

四、統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 10. 0統(tǒng)計軟件包處理數(shù)據(jù)，采用t檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)、秩和檢驗(yàn)或Fisher′s精確概率法分析。P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、建模情況

DMBA組和環(huán)巴明組分別有10只和8只大鼠死亡。存活的大鼠，在胰腺DMBA植入部位均見大小不等的球形包塊,切開包塊可見少數(shù)殘留的黃色DMBA顆粒，包塊壁胰腺組織質(zhì)地較硬，胰腺與胃、腸管等周圍器官粘連明顯。46只(57.5%)DMBA組大鼠發(fā)生胰腺導(dǎo)管癌 (圖1a)，其中24只腫塊最大徑為0.5～1.0 cm，16只為1.0～2.0 cm，6只>2.0 cm。14只(17.1%)環(huán)巴明組大鼠發(fā)生胰腺導(dǎo)管癌 (圖1b)，其中11只腫塊最大徑為0.5～1.0 cm,3只為1.0～2.0 cm。兩組胰腺癌發(fā)生率及腫瘤大小的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)。對照組未見明顯包塊和組織黏連，胰腺組織無明顯病理變化。3組的胰腺外主要臟器(包括肝、膽囊、膽總管、胃、腸、肺等) 均無腫瘤發(fā)生及病理組織學(xué)改變 。

圖1DMBA組(a)和環(huán)巴明組(b)組大鼠胰腺病理改變(HE ×200)

二、胰腺癌組織Ptch、Smo、Gli1表達(dá)的變化

Ptch主要定位于胞質(zhì)及胞膜。正常胰腺組織無Ptch表達(dá)。DMBA組胰腺癌組織Ptch陽性表達(dá)率為82.6%(38/46,圖2),環(huán)巴明組為50.0%(7/14，圖2)，兩組比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

Smo主要定位于胞膜及胞質(zhì)。正常胰腺組織均無Smo表達(dá)。DMBA組胰腺癌細(xì)胞組織Smo陽性表達(dá)率為73.9%(34/46，圖2)，環(huán)巴明組為42.9%(6/14，圖2)，兩組比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05) 。

Gli1主要定位于胞核內(nèi)。正常胰腺組織均無Gli1表達(dá)。DMBA組胰腺癌組織Gli1陽性表達(dá)率為65.2%(30/46，圖2)，環(huán)巴明組為28.6%(4/14，圖2)，兩組比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

圖2DMBA組(a)和環(huán)巴明組(b)組大鼠胰腺癌組織Ptch(上)、Smo(中)、Gli1(下)的表達(dá)(免疫組化 ×200)

討 論

Hedgehog信號通路由Hedgehog配體、2個跨膜蛋白受體Ptch和Smo以及下游轉(zhuǎn)錄因子Gli蛋白等組成。Hedgehog信號通路與某些惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，在基底細(xì)胞癌、小細(xì)胞肺癌、大腸癌、肝癌、卵巢癌等多種類型的惡性腫瘤中均可觀察到Hedgehog信號通路的異常表達(dá)。

Thayer等[5]從26株胰腺癌細(xì)胞系篩選Hedgehog信號成員的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有細(xì)胞株均檢測到2種以上Hedgehog信號成員，認(rèn)為Hedgehog

信號通路的異常活化參與了胰腺癌發(fā)生發(fā)展的過程。邵建國等[6]應(yīng)用免疫組化檢測20例人胰腺癌及其配對癌旁組織Ptch的表達(dá)，結(jié)果顯示胰腺癌Ptch陽性表達(dá)率達(dá)55%，而癌旁胰腺組織無Ptch表達(dá)，認(rèn)為Ptch可能參與了分化較好的胰腺癌組織的致癌過程。本結(jié)果顯示，DMBA誘導(dǎo)的大鼠胰腺癌組織中Ptch、Smo和Gli1陽性率明顯升高,而正常胰腺組織無表達(dá)，進(jìn)一步證實(shí)胰腺癌組織存在Hedgehog信號通路的過度激活現(xiàn)象。

環(huán)巴明是Hedgehog通路的特異性抑制劑，它通過與Smo結(jié)合使Smo的空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而抑制Hedgehog信號通路的活性，發(fā)揮抗腫瘤作用[7]。Chen等[8]的實(shí)驗(yàn)研究均顯示環(huán)巴明可誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞凋亡，明顯抑制癌細(xì)胞的生長和分化。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，環(huán)巴明干預(yù)后，DMBA誘發(fā)的胰腺癌發(fā)生率顯著降低，腫塊最大徑亦明顯縮小，同時胰腺癌組織中Hedgehog信號蛋白陽性表達(dá)率明顯降低，進(jìn)一步證實(shí)了環(huán)巴明通過抑制Hedgehog信號通路從而抑制胰腺癌的發(fā)生和發(fā)展。

[1] Chuang PT,McMahon AP.Vertebrate Hedgehog signaling modulated by induction of a Hedgehog-binding protein． Nature,1999，397：617-621．

[2] Ruizi Altaba A，Sanchez P，Dahmane N．Gli and hedgehog in cancer：tumours，embryos and stem cells．Nature Rev Cancer，2002，2：361-372．

[3] Wang WS,Chen PM,Su Y.Colorectal carcinoma: from tumorigenesis to treatment.Cell Mol Life Sci,2006,63:663-671.

[4] Gongoll S,Peters G,Mengel M,et al.Prognostic significance of calcium binding protein S100A4 in colorectal cancer.Gastroenterology,2002,123:1478-1484.

[5] Thayer SP，Di Magliano MP，Heiser PW，et al．Hedgehog is an early and late mediator of pancreatic cancer tumorigenesis．Nature，2003，425：851-856．

[6] 邵建國,許國銘,屠振興,等.胰腺癌組織中PTCH蛋白免疫組化檢測.第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2005,26:950-951.

[7] Taipale J，Chen JK，Cooper MK，et al．Effects of oncogenic mutations in smoothened and patched can be reversed by cyclopamine．Nature，2000，406：1005-1009．

[8] Chen X,Horiuchi A,Kikuchi N,et al.Hedgehog signal pathway is activated in ovarian carcinomas,correlating with cell proliferation: it′s inhibition leads to growth suppression and apoptosis.Cancer Sci,2007,98:68-76.

2011-03-16)

(本文編輯：屠振興)

Expressionofhedgehogsignalpathway-relatedproteininthedevelopmentofpancreaticcancerofrat

XIAWei,WANGLuo-wei,JIANGFei,HUANGLing,LIZhao-shen.

DepartmentofGastroenterology,ChanghaiHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China

WANGLuo-wei，Email：wangluoweimd@126.com

Pancreatic neoplasms； Hedgehog messenger pathway； Cyclopamine； Immunohistochemistry

AbtractObjectiveTo explore the expression and significance of hedgehog signal molecules (Ptch, Smo and Gli1) in pancreatic cancer.MethodsTwo hundred SD rats were randomly divided into DMBA group (group A,n=90), cyclopamine intervening group (group B,n=90) and control group (group C,n=20). For group A and B, DMBA was directly implanted into the parenchyma of the pancreas to establish the model of pancreatic cancer. The rats in group B were treated with 6.25 ml/kg cyclopamine and DMSO solution intraperitoneally daily. All rats were sacrificed four months later to observe the pancreatic tissue pathologic changes, and immunohistochemistry SP was used to detect the expression of Ptch, Smo, Gli1 protein in pancreatic cancer and normal pancreatic tissue.ResultsThe prevalence rate of pancreatic cancer in group A was 57.5%(46/80), the maximum size of the tumor was 0.5～>2 cm; the prevalence rate of pancreatic cancer in group B was 17.1%(14/82), the maximum size of the tumor was 0.5～2.0 cm, and the difference between the two group was statistically significant (P<0.05). The positive expression rate of Ptch, Smo and Gli1 protein was 82.6%, 73.9% and 65.2% in DMBA group, and was 50.0%, 42.9% and 28.6% in cyclopamine group, and the difference between the two group was statistically significant (P<0.05). Ptch, Smo and Gli1 protein was expressed in normal pancreatic tissue.ConclusionsDirect implantation of DMBA in the parenchyma of rat pancreas can induce pancreatic cancer with a high incidence in a short time.Hedgehog signal protein expression is significantly increased, cyclopamine can inhibit the occurrence and progression of pancreatic cancer by inhibiting Hedgehog messenger expression．

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2011.04.011

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30700360)

200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院消化內(nèi)科

王洛偉，Email：wangluoweimd@126.com