关键词:
结肠炎
炎症相关性结肠癌
化学预防
吴茱萸碱
STAT-3信号通路
酪氨酸磷酸酶
摘要:
目的:胃肠道疾病的发生概率日益增加,结直肠癌已成为世界第三常见恶性肿瘤。肠道炎症为诱发结肠癌发病最重要也是最关键因素之一,研究表明,炎症相关性结肠癌的发病率比散发性结肠癌高5~10倍,近50%左右的结肠炎患者随着发病时间的推移最终会发展为结肠癌。因此,探究出安全可靠的结肠癌预防手段,并结合不同的治疗模式,在结肠癌发病高危人群(如溃疡性结肠炎患者、结直肠腺瘤患者)中注重预防性策略的应用,将是治疗结肠癌的重要策略之一。以往研究发现吴茱萸碱对炎症及肿瘤的发生有着很好的抑制作用,因此我们研究吴茱萸碱对炎症相关性结直肠癌最为关键的致病因素结肠炎不同病程阶段的预防及治疗作用,分析其对肠道炎症微环境中炎症细胞及肠上皮细胞活性及功能的影响,明确其调控的作用机制,这对于充分开发及利用吴茱萸碱治疗相关性疾病有着重要理论意义。方法:首先体内实验证明吴茱萸碱对于炎症相关性结直肠癌癌前炎症阶段的预防及治疗作用,通过不同的浓度的DSS,调整DSS作用时间及剂量,分别诱导小鼠急性、慢性结肠炎模型,HE染色、酶联免疫吸附法、免疫组化法及Western blot等方法衡量吴茱萸碱对小鼠肠道炎症、氧化应激、炎癌转化的预防作用;接着考察吴茱萸碱对肠道炎症微环境两大类细胞——肠上皮细胞和炎症细胞活性的选择性作用,LPS刺激炎症细胞模拟肠道炎症微环境,通过酶联免疫吸附法、Western blot、流式细胞术等考察吴茱萸碱对LPS诱导的炎症细胞分泌促炎因子及STAT-3磷酸化水平影响;然后通过CCK-8、AnnexinV/PI染色法、PI单标法检、流式细胞术等检测手段,探究吴茱萸碱对于多种结肠癌细胞及正常结肠上皮细胞的增殖抑制、凋亡、周期以及ROS水平的影响;最后明确吴茱萸碱对IL-6/JAK/STAT-3信号通路的调控机制,通过Western blot、计算机模拟药物分子对接等方法从吴茱萸碱是否直接作用于IL-6、是否调控上游相关非受体酪氨酸激酶家族JAKs、是否可以直接靶向作用于STAT-3的SH2结构域、N-末端结构以及是否通过调控蛋白酪氨酸磷酸酶水平来抑制STAT-3信号通路。结果:体内实验结果表明,吴茱萸碱对结肠炎向肠癌转化的炎症阶段有着显著的化学预防及治疗效果,可以明显减轻肠道炎症,降低氧化应激水平,保护肠道屏障损伤,同时降低结肠组织中STAT-3磷酸化水平,在急性结肠炎阶段就可以预防癌变的发生和进展。体外实验结果表明吴茱萸碱可以降低LPS所造成的Raw264.7细胞炎性因子表达及氧化应激水平,显著降低STAT-3磷酸化水平。吴茱萸碱对人正常结肠上皮细胞NCM-460几乎没有抑制作用,而对多种结肠癌细胞具有显著抑制用,将结直肠癌细胞阻滞于G2期,升高ROS水平,并促进多种结直肠癌细胞凋亡,抑制STAT-3活化与入核,其作用机制与抑制STAT-3通路密切相关,吴茱萸碱并不直接作用于IL-6,对上游JAK家族蛋白的表达无影响,计算机模拟分子对接结果表明吴茱萸碱直接靶向STAT-3结合位点的可能性并不高,主要通过上调蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1表达,抑制STAT-3磷酸化。结论:吴茱萸碱对炎症相关性结直肠癌最为关键的癌前病变因素结肠炎小鼠模型不同病程阶段均有良好的预防及治疗保护作用,其机制与降低小鼠机体炎症、氧化应激水平,抑制癌细胞增殖及炎癌转化,抑制STAT-3信号通路过度激活有关;同时吴茱萸碱可以降低肠道炎症微环境中炎症细胞炎症因子的分泌,降低ROS水平,抑制STAT-3磷酸化;吴茱萸碱对肠上皮细胞活性具有选择性,抑制结肠癌细胞增殖,通过升高结肠癌细胞ROS水平,将细胞周期阻滞于G2期,调节凋亡相关蛋白表达促进多种结肠癌细胞系凋亡,而对于正常结肠上皮细胞活性没有影响,其机制与抑制STAT-3活化与入核,抑制STAT-3通路密切相关,吴茱萸碱抑制STAT-3磷酸化机制进行分析,发现吴茱萸碱通过主要通过上调蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1表达,抑制STAT-3磷酸化。