葡萄糖和胰島素對SW480腫瘤細胞分泌IGF-1的影響

張素敏，王彤，劉海東，王禎，孫莉

（1.保定市第三中心醫院內分泌科，河北保定 071000；（2.河北大學附屬醫院，河北保定 071000）

葡萄糖和胰島素對SW480腫瘤細胞分泌IGF-1的影響

張素敏1，王彤2，劉海東1，王禎1，孫莉1

（1.保定市第三中心醫院內分泌科，河北保定 071000；（2.河北大學附屬醫院，河北保定 071000）

目的本實驗模擬2型糖尿病病程中葡萄糖、胰島素的濃度改變，研究不同濃度的葡萄糖、胰島素對SW480腫瘤細胞分泌IGF-1的影響。方法體外培養SW480腫瘤細胞。依據培養液中加入葡萄糖、胰島素濃度的不同，將實驗細胞分為六組：0組(對照組)：RPMI 1640細胞培養液；第1組：RPMI1640細胞培養液+5 mmol/L葡萄糖和5 μIU/ml胰島素；第2組：RPMI 1640細胞培養液+5 mmol/L葡萄糖和125 μIU/ml胰島素；第3組：RPMI 1640細胞培養液+25 mmol/L葡萄糖和125 μIU/ml胰島素；第4組：RPMI 1640細胞培養液+25 mmol/L葡萄糖和5 μIU/ml胰島素；第5組：RPMI 1640細胞培養液+25 mmol/L葡萄糖和1.25 μIU/ml胰島素。每個組設3個復孔，于37℃、5%CO2飽和濕度的培養箱中培養48 h，培養結束后，收集細胞培養上清，用ELISA方法檢測IGF-1的濃度。結果在高濃度的胰島素組(第2組、第3組，培養液中均含有125 μIU/ml的胰島素)IGF-1的濃度[(286.85±23.51)μg/L、(293.43±30.57)μg/L]高于對照組0組[(197.99±22.50)μg/L]，差異有統計學意義(F=9.726，P＜0.01)；而第1、4、5組(培養液中分別含有5 μIU/ml、5 μIU/ml、1.25 μIU/ml的胰島素)IGF-l的濃度[(203.22±28.89)μg/L、(209.47±25.77)μg/L、(195.33±20.88 μg/L)]與對照組0組相比較，差異均無統計學意義(P＞0.05)。結論高濃度的胰島素能夠上調SW480腫瘤細胞IGF-1的表達。

葡萄糖；胰島素；IGF-1；2型糖尿病；結直腸癌

近些年來2型糖尿病和結直腸癌的發病率呈逐漸升高趨勢，可能與現代生活方式的改變、人口老齡化等因素有關。多項研究指出，2型糖尿病患者與未患糖尿病的人群相比較，結直腸癌的發病風險明顯地升高，兩者存在著密切的關系[1-3]。本實驗通過模擬2型糖尿病病程中，患者體內葡萄糖、胰島素濃度的變化，研究2型糖尿病患者易患結直腸癌可能存在的因素。

1 材料與方法

1.1 材料人結直腸癌細胞株SW480腫瘤細胞(購于ATCC)；人IGF-1酶聯免疫試劑盒(購于美國R＆D Systems公司)。

1.2 培養SW480腫瘤細胞復蘇SW480腫瘤細胞后，培養在10%新生牛清的RPMI1640細胞培養液中，加入1%的青、鏈霉素，37℃、5%CO2飽和濕度的培養箱中培養，24～48 h更換培養液，細胞生長融合達到90%后傳代。

1.3 實驗分組SW480腫瘤細胞在對數生長期時進行分組實驗，依據培養液中加入葡萄糖、胰島素的濃度不同，將實驗細胞分為六組：0組(對照組) RPMI 1640細胞培養液；第1組：RPMI1640細胞培養液+5 mmol/L的葡萄糖和5 μIU/ml的胰島素；第2組：RPMI1640細胞培養液+5 mmol/L的葡萄糖和125 μIU/ml的胰島素；第3組：RPMI 1640細胞培養液+25 mmol/L的葡萄糖和125 μIU/ml的胰島素；第4組：RPMI 1640細胞培養液+25 mmol/L的葡萄糖和5 μIU/ml的胰島素；第5組：RPMI 1640細胞培養液+25 mmol/L的葡萄糖和1.25 μIU/ml的胰島素。

1.4 收集SW480腫瘤細胞的培養上清SW480腫瘤細胞以2×105/ml接種于6孔細胞培養板上，每個組設3個復孔，每個孔培養總量為3 ml，培養于37℃、5%CO2飽和濕度的培養箱中48 h。結束后，收集細胞培養上清，離心除去細胞碎片后，-70℃保存待檢。

1.5 檢測SW480腫瘤細胞培養上清中的IGF-l濃度使用雙抗體夾心酶聯免疫吸附法（ELISA）。嚴格按照說明書操作。抗人IGF-1的單抗包被于酶標板上，標準品、樣品的IGF-1與單抗結合，洗滌后，加入底物A、B，在過氧化物酶催化下底物TMB轉化成為藍色，在酸的作用下轉化為最后的黃色。在450 nm處測OD值，IGF-1的濃度與OD值成正比，計算標本中IGF-l的濃度。

2 結果

含高濃度的胰島素組（第2組、第3組）IGF-1的表達[(286.85±23.51)μg/L、(293.43±30.57)μg/L)]高于對照組0組[(197.99±22.50)μg/L]，差異有統計學意義(F=9.726，P＜0.01)；而第1、4、5組IGF-l的表達[(203.22±28.89)μg/L、(209.47±25.77)μg/L、（195.33± 20.88)μg/L)]與對照組0組比較差異均無統計學意義(P＞0.05)，見表1。

表1 不同濃度的葡萄糖、胰島素對SW480腫瘤細胞分泌IGF-1的影響（±s）

表1 不同濃度的葡萄糖、胰島素對SW480腫瘤細胞分泌IGF-1的影響（±s）

注：a與對照組0組比較，aP＜0.01。

組別樣本數0 1 2 3 4 5 3 3 3 3 3 3 IGF-1的濃度(μg/L) 197.99±22.50 203.22±28.89 286.85±23.51a293.43±30.57a209.47±25.77 195.33±20.88 F值9.726 P值＜0.01

3 討論

胰島素樣生長因子l(Insulin-1ike growth factor-l，IGF-1)在細胞的生長、凋亡及腫瘤的發生中均發揮著重要的作用。多項研究表明，2型糖尿病是結直腸癌的危險因素之一，合并2型糖尿病的結直腸癌患者的復發率和死亡率增加[4-5]。Chi等[6]的薈萃分析表明，在結直腸癌的發病風險中，IGF-1起了促進的作用。研究表明[7]，結直腸癌患者血清中IGF-1升高，在復發及轉移的患者中均高于未發生復發、轉移的患者。

在2型糖尿病發病的過程中[8]，首先存在2型糖尿病的易感因素（遺傳因素和環境因素），血漿中葡萄糖、胰島素的濃度均正常；其次，出現胰島素抵抗和高胰島素血癥，胰島β細胞代償性增加胰島素的分泌量，血漿葡萄糖的濃度尚能正常；再次，β細胞功能出現缺陷，胰島素分泌代償性的增多仍不能夠滿足機體的需要，血糖的濃度逐漸升高，出現高葡萄糖、高胰島素血癥；最后，β細胞功能出現失代償，胰島素的分泌量漸進性減少，血糖明顯升高，出現高葡萄糖、低胰島素血癥。實驗結果和2型糖尿病的病程相結合，在高胰島素血癥階段，高濃度的胰島素組(培養液中含125 μlU/ml的胰島素)增加了SW480腫瘤細胞IGF-1的分泌水平。

目前已有研究表明[9-10]，結直腸癌組織中IGF-1表達的陽性率比癌旁組織明顯增高。Shiratsuchi等[11]的研究表明IGF-1的表達與結直腸癌腫瘤的大小及浸潤的深度顯著相關。Wu等[12]研究發現，結直腸癌患者血液中IGF-1升高，在結直腸癌的發生發展和轉移中發揮著重要的作用。結直腸癌組織中IGF-1受體的表達比正常的結腸黏膜增多，腫瘤的分級、分期和轉移與這種過多的表達關系密切，進一步說明了在結直腸癌發病中IGF-1的作用。目前，有關2型糖尿病引起結直腸癌發病風險升高的可能機制，主要是胰島素抵抗和IGF-1的作用[13-14]。存在胰島素抵抗階段，患者體內不僅胰島素的水平升高，并且IGF-l的水平也出現升高。胰島素通過增加肝臟中生長激素受體的表達，促進IGF-l的產生；胰島素還能直接抑制在肝臟中合成的胰島素樣生長因子結合蛋白，從而提高血液中IGF-1的水平[15]。

通過在體外研究不同濃度的葡萄糖、胰島素對人結直腸癌細胞株SW480腫瘤細胞IGF-1表達的影響，本實驗為2型糖尿病患者易發生結直腸癌的可能機制提供了思路，IGF-1可否作為2型糖尿病患者發生結直腸癌的一項監測指標，來預示腫瘤發生的可能性，尚需要更深入的研究和探討。

[1]Luo W,Cao Y,Liao C,et al.Diabetes mellitus and the incidence and mortality of colorectal cancer:a meta-analysis of 24 cohort studies[J].Colorectal Disease,2012,14(11):1307-1312.

[2]Wu L,Yu C,Jiang H,et al.Diabetes mellitus and the occurrence of colorectal cancer:an updated meta-analysis of cohort studies[J].Diabetes Technology&Therapeutics,2013,15(5):419-427

[3]Jiang Y,Ben Q,Shen H,et al.Diabetes mellitus and incidence and mortality of colorectal cancer:a systematic review and meta-analysis of cohort studies[J].Europeanjournal of Epidemiology,2011,26 (11):863-876.

[4]Stein KB,Snyder CF,Barone BB,et al.Colorectal cancer outcomes,recurrence,and complications in persons with and without diabetes mellitus:a systematic review and meta-analysis[J].Digestive Diseases and Sciences,2010,55(7):1839-1851.

[5]Chen CQ,Fang LK,Cai SR,et al.Effects of diabetes mellitus on prognosis of the patients with colorectal cancer undergoing resection:a cohort study with 945 patients[J].Chinese Medical Journal, 2010,123(21):3084-3088.

[6]Chi F,Wu R,Zeng YC,et al.Circulation insulin-like growth factor peptides and colorectal cancer risk:an updated systematic review and meta-analysis[J].Molecular Biology Reports,2013,40(5): 3583-3590.

[7]戚紅霞,李曉虹,胡海強.血清IGF-1、IGFBP-3、VEGF及多項白介素在結直腸癌轉移監測中的意義[J].海南醫學院學報,2013,19 (2):176-179.

[8]陸再英,鐘南山.內科學[M].7版.北京:人民衛生出版社,2008: 773-774.

[9]陳權,劉麗,劉莉,等.GHR、IGF-I在結直腸癌中的表達及其臨床意義[J].華中科技大學學報（醫學版）,2012,41（5）:597-602.

[10]胡永澤,烏新林.IGF-Ⅰ和IGF-ⅠR在結直腸癌組織中的表達及臨床意義[J].內蒙古醫科大學學報,2013,35(1):27-31.

[11]Shiratsuchi I,IKinugasa YT,Romeo K,et al.Expression of IGF-1 and IGF-1R and their relation to clinicopathological factors in colorectal cancer[J].Anticancer Research,2011,31(7):2541-2545.

[12]Wu Y,Yakar S,Kita NT,et a1.Circulating insulin-like growth factor-I levels regulate colon cancer growth and metastasis[J].Cancer Res,2002,62(4):1030-1035.

[13]李晗,高宏凱,張新國.胰島素生長因子1與Ⅱ型糖尿病胰島素抵抗的關系研究進展[J].醫學綜述,2010,16（6）:906-908.

[14]Berster JM,Goke B.Type 2 diabetes mellitus as risk factor for colorectal cancer[J].Archives of Physiology and Biochemistry, 2008,114(1):84-98.

[15]Giovannucci E,Harlan DM,Archer MC,et al.Diabetes and Cancer: a consensus report[J].Diabetes Care,2010,33(7):1674-1685.

Effect of glucose and insulin on the secretion of IGF-1 in SW480 cancer cells.

ZHANG Su-min1,WANG Tong2, LIU Hai-dong1,WANG Zhen1,SUN Li1.1.Department of Endocrinology,The Third Central Hospital of Baoding City, Baoding 071000,Hebei,CHINA;2.The Affiliated Hospital of Hebei University,Baoding 071000,Heibei,CHINA

ObjectiveTo study the effect of different concentrations of glucose and insulin on the expression of IGF-1 in SW480 cancer cells by imitating the change of glucose and insulin in the course of type 2 diabetes mellitus.MethodsSW480 cancer cells were cultured in vitro.Based on the concentrations of glucose and insulin in cell culture medium,cells were divided into six groups:group 0(control):RPMI 1640;group 1:RPMI1 640+5 mmol/L glucose and 5 μIU/ml insulin;group 2:RPMI 1640+5 mmol/L glucose and 125 μIU/ml insulin;group 3:RPMI1640+25 mmol/L glucose and 125 μIU/ml insulin;group 4:RPMI1640+25 mmol/L glucose and 5 μIU/ml insulin;group 5: RPMI 1640+25 mmol/L glucose and 1.25 μIU/ml insulin.After put in different cell culture medium,cells were cultured for 48 hours,and the supernatant were gathered.The concentrations of IGF-1 were tested by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA).ResultsIn the high concentration of insulin groups(group 2 and group 3,125 μIU/ml insulin in both culture medium),the expressions of IGF-1 were higher significantly than that of group 0[(286.85± 23.51)μg/L,(293.43±30.57)μg/L vs(197.99±22.50)μg/L,F=9.726,P＜0.01).In group 1,4,5,(5 μIU/ml,5 μIU/ml, 1.25 μIU/ml insulin in culture medium,respectively),there was no statistically significant difference compared to group 0[(203.22±28.89)μg/L,(209.47±225.77)μg/L,(195.33±20.88)μg/L vs(197.99±22.50)μg/L,P＞0.05). ConclusionHigh concentration of insulin may increase the expression of IGF-1 in SW480 cancer cells.

Glucose;Insulin;IGF-1;Type 2 Diabetes mellitus;Colorectal cancer

R730.22

A

1003—6350（2014）05—0633—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.05.0248

2013-09-16)

張素敏。E-mail：sky6@163.com