Wnt2通过有氧糖酵解对结直肠癌细胞增殖、迁移和侵袭的影响及其与临床预后关系的思考

发布时间:2021-11-17 19:20:03 论文编辑:vicky

本文是一篇医学论文,本文的主要结论有:(1)Wnt2 的表达水平与 HK2 正相关,Wnt2 的表达升高激活 STAT3 的磷酸化,上调了 HK2 的表达,从而促进了 CRC 细胞的有氧糖酵解。(2)Wnt2 通过调控 HK2 的表达促进了 CRC 细胞的增殖、侵袭和迁移能力。(3)Wnt2 高表达和 HK2 高表达与 CRC 患者的不良预后正相关,Wnt2 高表达和HK2 高表达的患者生存时间短,预后更差。


第一章 绪论


1.1 研究背景

1.1.1 CRC 的研究现状

结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是最常见的消化道恶性肿瘤之一,由于居民生活方式更加西化等原因,亚洲的 CRC 的发病率逐渐上升[1]。《中国大肠癌流行病学及其预防和筛查白皮书》显示,中国大肠癌的发病率居全国恶性肿瘤发病率第 3 位,死亡率第 5 位。预计到 2030 年,将有 220 多万新诊断病例和 110 万死亡病例,全球CRC 负担估计将增加约 60%[2]。

移民流行病学和前瞻性队列研究的结果表明,饮食和生活方式等因素是 CRC 发生的危险因素[3]。在美国,大约 50% - 60%的 CRC 病例可归因于不良的饮食和生活方式,如吸烟、大量饮酒、超重和肥胖、缺乏身体活动、大量食用红肉和加工肉类、低膳食纤维、全谷物和其他健康营养物质的摄入较少等[4, 5]。此外,遗传因素也是影响 CRC发生的危险因素。大约 5%的 CRC 归因于两种遗传综合征,家族性腺瘤性息肉病和林奇综合征(Lynch 综合征,一种常染色体显性遗传疾病)。正常结肠上皮转变为癌前病变并最终成为浸润性癌,需要体细胞(获得性)和/或种系(遗传)基因突变的积累,时间大约为 10-15 年[6, 7]。近年来的研究中,人们把目光投向了基因突变,表观遗传学的发展在研究癌症的发生发展过程中发挥了重要作用。表观遗传学的概念首次由发育生物学家 Conrad H. Waddington 于 1942 年在对基因表达中遗传性改变的研究中提出,他认为基因的遗传性的改变是由原核苷酸序列的改变以外的机制介导的[8],癌症中常见的表观遗传改变包括异常的 DNA 甲基化、异常的组蛋白修饰以及各种非编码RNA(包括 microRNAs)表达水平的改变,这些变化形成了一些促癌基因和抑癌基因,在癌症的发生发展中发挥着作用[9, 10]。

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1.2 研究意义

如前所述,影响 CRC 的发生、发展的因素众多。随着精准医疗时代的到来,基于基因分子分型从而指导临床实践的个体化治疗已经广泛开展,诸多基因已被证实具有影响肿瘤发生、发展的作用。因此,寻找合适的生物标志物,探究其影响 CRC 发生发展的作用、机制及临床意义,对于 CRC 的治疗和预后有着重要的价值。

Wnt2 在 CRC 中的影响已有前人的一些研究,但是 Wnt2 在肿瘤细胞的有氧糖酵解中的作用的相关研究较少,目前仅有一篇关于胶质母细胞瘤的研究中提及 Wnt2 对于有氧糖酵解的作用[81]。本研究证实 Wnt2 调控糖代谢相关分子 HK2 的表达,且通过调控 CRC 细胞的有氧糖酵解影响 CRC 细胞的增殖、迁移和侵袭,同时研究了 Wnt2与临床预后的关系,进一步阐述了 Wnt2 参与影响 CRC 发生发展的机制。

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第二章 利用生物信息分析研究 Wnt2 的表达并探究可能的作用机制


2.1 本章引言

生物信息学是生物研究的最新领域之一,它被广泛应用于各种领域来处理和分析生物数据。基因组学时代的到来让越来越多的科研工作者利用生物信息分析技术来涉及实验和处理实验结果。

癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA,https://cancergenome.nih.gov)自 2005 年作为一个公共资助的项目启动,旨在编目和发现主要的致癌基因组改变,以创建一个全面的癌症基因组图谱。到目前为止,TCGA 的研究人员已经通过大规模基因组测序和集成的多维分析分析了超过 30 个人类肿瘤的大规模队列。对单个癌症类型的研究以及全面的泛癌分析扩展了目前对肿瘤发生的认识。该项目的主要目标是利用创新的基因组分析技术,提供公开可用的数据集,以帮助改进诊断方法、治疗标准,并最终预防癌症[82]。基因富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)是在基因集的水平上,利用已发表的实验数据中某基因或基因集与各种疾病或功能的相关性来预测某种基因的作用[83]。

本章利用 TCGA 数据库中的 CRC 患者的 Wnt2 表达水平数据及对应的临床资料,通过数据整合、对比以及 GASE 方法对 Wnt2 在 CRC 中的表达及功能进行一个初步的探索研究。

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2.2 研究方法

2.2.1 TCGA 数据库中 CRC 患者的 Wnt2 表达关系研究

于 2019 年 6 月 27 日从 TCGA 数据库中收集 CRC 癌组织和癌旁正常组织的转录组基因信息和临床数据。利用 Microsoft office excel 软件对数据进行整合、合并,比较Wnt2 在 CRC 患者的肿瘤组织和癌旁组织中的表达差异。将入组 CRC 患者根据 Wnt2的表达水平分为 Wnt2 高表达组和 Wnt2 低表达组,结合患者生存资料,进行生存分析,研究 Wnt2 表达水平与患者预后的关系。

2.2.2 Wnt2 功能富集研究

对 Wnt2 进行通路富集。下载 GSEA 软件包,上传处理好的基因数据,进行通路富集分析。

2.2.3 统计分析

使用 GraphPad Prism 5.0 软件和 IBM SPSS 20.0 统计软件进行统计分析,采用 t 检验比较组间差异,使用 Kaplan-Meier 曲线计算总生存率,并使用 log-rank 检验进行统计学处理。设置检验标准为α=0.05,P<0.05 时,认为差异有统计学意义。

图 2-1 数据库中 Wnt2 在 CRC 组织中的表达

图 2-1 数据库中 Wnt2 在 CRC 组织中的表达

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第三章 Wnt2 的表达与 CRC 细胞的有氧糖酵解的关系及机制研究.........................11

3.1 本章引言............................11

3.2 实验材料............................11

第四章 Wnt2 的表达与 CRC 细胞的增殖、迁移和侵袭的关系研究.........................27

4.1 本章引言...................................27

4.2 实验材料....................................................27

第五章 Wnt2 在结直肠癌中的预后价值研究.....................................35

5.1 本章引言...............................35

5.2 实验材料......................................35


第五章 Wnt2 在结直肠癌中的预后价值研究


5.1实验材料

本研究经江南大学附属医院伦理委员会审阅并批准。

本次研究共纳入 211 例研究对象。回顾性筛选 2006 年 6 月至 2011 年 11 月经江南大学附属医院确诊为结直肠癌并接受切除手术治疗的患者。排除标准为:(1)术前接受过放疗、化疗或免疫治疗等新辅助抗肿瘤治疗手段;(2)多发肿瘤或或转移类型判断暂不明确;(3)患者个人信息不完整或失访;(4)既往有其他恶行肿瘤病史。所有患者的临床病理特征由两名临床医生分析并详细记录,患者预后情况由电话随访获得。

实验试剂

实验试剂

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第六章 主要结论与展望


6.1 主要结论

肿瘤细胞有氧糖酵解的增强将导致肿瘤细胞的异常增殖、转移扩散和不良的生理后果。本文通过生物信息分析对 Wnt2 在 CRC 中的作用以及可能的机制进行初步探究,发现Wnt2 在 CRC 患者组织中表达升高且可能通过肿瘤细胞的有氧糖酵解影响着CRC患者的预后。细胞实验的结果显示, Wnt2 的表达升高激活了 STAT3 的磷酸化,上调了 HK2 的表达,从而促进了 CRC 细胞的有氧糖酵解。此外,Wnt2 的表达升高促进了CRC 细胞的增殖、侵袭和转移,同时,在 Wnt2 高表达的 CRC 细胞中下调了 HK2 的表达后 CRC 细胞的增殖、侵袭和转移能力降低了。临床样本的 IHC 结果和临床资料及生存资料分析显示,与邻近正常组织相比,Wnt2 和 HK2 在入组的 211 例 CRC 患者的肿瘤组织中高表达,且表达水平具有相关性。同时,Wnt2 高和 HK2 高表达与 CRC患者的不良预后正相关,Wnt2 高和 HK2 高表达的患者生存时间短,预后更差。这些结果初步揭示了 Wnt2 在 CRC 细胞中通过调控有氧糖酵解促进了 CRC 的发生和发展。

(1)Wnt2 的表达水平与 HK2 正相关,Wnt2 的表达升高激活 STAT3 的磷酸化,上调了 HK2 的表达,从而促进了 CRC 细胞的有氧糖酵解。

(2)Wnt2 通过调控 HK2 的表达促进了 CRC 细胞的增殖、侵袭和迁移能力。

(3)Wnt2 高表达和 HK2 高表达与 CRC 患者的不良预后正相关,Wnt2 高表达和HK2 高表达的患者生存时间短,预后更差。

参考文献(略)

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