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神经酰胺(Ceramide,Cer)、神经鞘氨醇(Sphingosine,Sph)和鞘氨醇-1-磷酸盐(Sphingosine-1phosphate,S1P)是三种重要的鞘磷脂代谢产物,参与细胞增殖与凋亡、血管生成,进而调控肿瘤的发生发展。鞘氨醇激酶(sphingosine kinase,SphK)是细胞内鞘磷脂代谢的关键激酶,能催化神经鞘氨醇Sph生成鞘氨醇-1-磷酸盐S1P,参与调节细胞内多条重要信号转导通路的传递,并在维持细胞稳态、调节细胞增殖、分化及凋亡中发挥重要作用。SphK是一个进化保守的脂质激酶家族,包含5个保守结构域,在人、鼠、酵母、植物中均有表达。1998年,Olivera等首次从大鼠肾细胞中提取SphK,其相对分子质量为49000。目前,SphK家族已克隆并鉴定出7个同工酶,其中SphK1和SphK2为人类和小鼠来源。SphK1表达于人体的多数正常细胞中,主要分布在细胞的胞质和核周区域,没有跨膜结构域;而其在肿瘤细胞中表达异常。SphK1经外界的多种因素刺激后,可导致细胞内鞘氨醇-1-磷酸盐S1P浓度增高,以及某些类型的细胞释放SphK1增加。 S1P是G蛋白偶联受体家族(GPCR)的一个特殊配体,作为细胞膜鞘磷脂的代谢产物之一,S1P可介导多种生物学效应,其同时兼具有第一信使及第二信使的双重功能,促使细胞存活,进而调节包括肿瘤形成、淋巴细胞应答、免疫反应、血管生成等不同病理、生理过程。偶联蛋白受体的亚型及细胞组织中 G蛋白受体的特异性表达决定了S1P生物学效应的多样性。目前,已发现S1P受体(sphingosine-phoshate receptor,S1PR)有S1PR1-S1PR5共5中亚型。其中,S1PR1、S1PR2、S1PR3是血管中的主要受体亚型。研究表明,S1P对于血管生成具有双向调控作用,通过S1PR1、S1PR2、S1PR3调控下游信号通路,从而介导血管内皮细胞和血管平滑肌细胞的迁移运动以及粘附作用,促使新生血管趋于稳定,形成完整的血管内皮细胞屏障,并且维持新生血管的功能完整及其稳定性等。目前发现S1P在卵巢癌患者中异常高表达,同时 S1P参与了卵巢癌的多种生物行为,但S1P在卵巢癌血管生成中的作用及机制尚不明确。 血管生成(angiogenesis)是指从已有的毛细血管或毛细血管后静脉发展而形成新的血管,包括激活期血管基底膜降解;血管内皮细胞的激活、增殖、迁移;重建形成新的血管和血管网等多个步骤,是一个涉及多种细胞的多种分子的复杂过程,影响肿瘤的生长与转移。SphK在血管生成过程中发挥重要的作用。SphK1的产物S1P可以被看作是一种脂类促血管生长因子,参与多种病理生理过程中的血管生成。文献表明,SphK/S1P信号通路能促进肝脏纤维化相关的血管生成。SphK/S1P通路可通过刺激乳腺癌血管生成和淋巴管生成,促进该肿瘤的发展。此外,S1P能通过促进肿瘤细胞、免疫细胞等多种细胞分泌VEGF、白介素(IL)-8和IL-6等促血管生成因子,这些因子能通过旁分泌的作用进一步促进内皮细胞的迁移、增殖和血管生成。已有实验证实,S1P作用的MS-1鼠胰岛细胞其VEGF启动子活性增强。应用SphK1抑制剂DMS阻断SphK1/S1P信号通路,可抑制肝癌细胞VEGF的表达及血管再生。因此,通过SphK1/S1P调节促血管生长因子以及血管生成,可能成为肿瘤治疗新方向。上皮性卵巢癌(epithelial ovarian cancer,EOC)是最为常见的妇科恶性肿瘤,由于临床发现多是晚期而使死亡率居妇科恶性肿瘤首位,严重危害女性健康。目前认为,EOC易于转移及广泛播散的特点是造成其生存率低下的主要原因之一,而肿瘤的生长、浸润、转移过程均依赖于肿瘤血管的生成。目前,SphK在EOC血管生成中的作用及机制尚不明确。 基于上述基础,本课题针对SphK1在卵巢癌的表达进行研究,探究其与血管生成的相关性,实验发现卵巢癌组织中SphK1的表达与微血管密度呈正相关,基因沉默SphK1可以抑制卵巢癌细胞的体外促血管生成能力,并抑制该细胞S1P的分泌及促血管生成因子IL-8的表达。抑制SphK1可减少人卵巢癌裸鼠皮下移植瘤的血管生成。 本课题分为三个部分: (1)卵巢癌组织SphK1的表达与微血管密度的关系。 (2)SphK1对卵巢癌细胞促血管生成作用的影响。 (3)SphK1对裸鼠卵巢癌组织血管生成的作用研究。 第一部分卵巢癌组织SphK1的表达与微血管密度的关系 研究目的: 研究鞘氨醇激酶-1(SphK1)在卵巢癌组织中的表达水平,分析其与卵巢癌组织中微血管密度的关系,并进一步探究其与卵巢癌血管生成的相关性。 研究方法: 免疫组化法测定卵巢恶性肿瘤组织和卵巢良性肿瘤或子宫肌瘤患者卵巢组织的SphK1及CD34蛋白的表达水平及计算微血管密度(microvessel density,MVD)。采用pearson相关分析分析卵巢癌SphK1表达与MVD的相关性。 研究结果: 1.卵巢癌组织中SphK1蛋白的表达水平较非癌卵巢组织高,两者差异有统计学意义(P<0.05); 2.SphK1蛋白的表达分别与FIGO分期、远处转移相关 (P<0.05),随着临床分期的增加,表达量相应增加;而SphK1蛋白表达量与年龄、肿瘤分化程度、淋巴结转移及病理类型无关; 3.卵巢癌组织中MVD较卵巢良性肿瘤组织高,两者差异具有有统计学意义(P<0.05); 4.卵巢癌组织MVD水平与SphK1蛋白表达呈正相关(r=0.567,P<0.05)。 结论: SphK1在卵巢癌组织中高表达,且SphK1蛋白的表达分别与FIGO分期及远处转移相关,而与年龄、淋巴结转移、分化程度及病理类型无关。卵巢癌组织中MVD较卵巢良性肿瘤组织高,其水平与SphK1蛋白表达呈正相关。 第二部分SphK1对卵巢癌细胞促血管生成作用的影响 研究目的: 研究鞘氨醇激-1(SphK1)表达改变对鞘氨醇-1-磷酸盐(S1P)在卵巢癌细胞株(SKOV3)中的分泌水平的影响,探索其对卵巢癌细胞促血管生成的作用和可能的机制。 研究方法: 1.设计合成干扰序列基因沉默SphK1,管腔形成实验检测基因沉默SphK1后的卵巢癌细胞培养基对人脐静脉细胞融合细胞(EA.hy926细胞)血管形成的影响; 2.酶联免疫吸附试验(ELISA)检测SphK1基因沉默对卵巢癌细胞株S1P分泌水平的影响; 3.Realtime-PCR检测S1P对无血清培养基饥饿处理24小时卵巢癌细胞株促血管生成作用的影响(白细胞介素IL-8); 4.设计合成干扰序列基因沉默S1PR1-S1PR3,Realtime-PCR检测S1PR基因沉默对卵巢癌细胞株促血管生成作用的影响(IL-8)。 研究结果: 1.基因沉默SphK1后的卵巢癌细胞培养基使EA.hy926细胞株管腔形成明显减少(P<0.05); 2.SphK1基因沉默可显著降低卵巢癌细胞株(SKOV3)S1P分泌水平(P<0.05); 3.S1P可促进卵巢癌细胞株SKOV3 IL-8的表达(P<0.05); 4.S1PR1、S1PR3基因沉默S1PR1、S1PR3可抑制卵巢癌细胞株IL-8的表达(P<0.05),而S1PR2基因沉默对卵巢癌细胞株IL-8的表达影响不明显(P>0.05)。 结论: SphK1在卵巢癌的血管生成过程中发挥重要作用。基因沉默SphK1能够抑制卵巢癌细胞S1P的分泌以及肿瘤血管生成,证实SphK1可通过调节S1P影响卵巢癌血管生成。S1P可能通过刺激卵巢癌细胞白细胞介素IL-8的分泌从而发挥促进血管生成效应。S1P的生物学效应取决于与其结合的特异性受体的亚型,S1PR1、S1PR3沉默可降低卵巢癌细胞IL-8的分泌,而基因沉默S1PR3对IL-8的分泌影响不大,表明S1P可能通过S1PR1、S1PR3两种特异性受体调节IL-8的表达从而参与卵巢癌血管生成的双向调控作用。 第三部分SphK1对裸鼠卵巢癌组织血管生成的作用研究 研究目的: 研究鞘氨醇激酶1(SphK1)在裸鼠皮下瘤中的表达水平,探索SphK1及其抑制剂对裸鼠卵巢癌组织血管生成的作用。 研究方法: 建立裸鼠卵巢癌皮下成瘤模型,并设立SKI-II药物处理组与对照组(生理盐水组),监测裸鼠皮下瘤生长情况,检测裸鼠体重,观察实验组与对照组皮下成瘤情况,成瘤直径、肿瘤体积、肿瘤质量,通过免疫组化观察皮下瘤卵巢癌组织SphK1蛋白及CD34蛋白表达水平并计数MVD。 研究结果: 1.SKI-II药物处理与对照组比较,卵巢癌皮下瘤成瘤率降低,肿瘤体积、肿瘤质量均低于对照组(P<0.05); 2.SKI-II药物处理与对照组比较,其皮下卵巢癌组织SphK1蛋白表达减少,且MVD水平显著降低(P<0.05)。 结论: 卵巢癌的发生发展依赖于肿瘤血管生成,而SphK1可影响卵巢癌的血管生成。通过SphK1抑制剂抑制SphK1的表达可抑制卵巢癌的血管生成,并进一步影响卵巢肿瘤的生长。