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成釉细胞瘤(Ameloblastomas,ABs)是发生于颌骨内的牙源性上皮来源的肿瘤,在中国,其发生约占牙源性肿瘤的36%。肿瘤内主要含成釉器样结构,但无釉质或其他牙体硬组织形成。大多数肿瘤发生于颌骨内,常导致颌骨的膨大和面部变形。虽属良性肿瘤,但其生长具有局部侵袭性,术后复发率较高,也有恶变甚至远处转移的少量报道。WH02005年新分类将ABs分为4种临床病理行为不同的变异型,包括:实性/多囊型、骨外/外周型、促结缔组织增生型和单囊型。这些亚型在患者年龄、部位、影像学表现以及临床预后等方面均存在差异,以往对于其治疗多采用刮除术,由于其复发机率较大,所以目前多以扩大切除术为主,但仍有小部分患者有复发倾向。鉴于本病至今没有有效的治疗方法,因此研究其发病机制,寻找抑制肿瘤新的靶点,对预防和治疗本病有着较重要意义。目前对ABs有较多的研究,对其分子生物学方面发病机制的探讨也不断有报道,由于其是与牙齿发育有关的肿瘤,而Wnt信号通路又是牙齿发育过程中所必不可少的信号调节通路,因此推测此通路可能与ABs发生有一定相关性。我们前期通过一系列实验检测了ABs中Wnt信号通路的下游因子表达情况,原位杂交方法结果显示c-myc,cyclin D1 mRNA在ABs中有较强表达,并且伴随其复发和恶变,其阳性表达率逐渐上升;免疫组化方法显示VEGF,mmp7在ABs中均有较高的阳性表达率。通过这些实验证实了Wnt信号通路在ABs发生中确实发挥着重要作用。而β-catenin是Wnt信号通路的关键因子,其在胞浆内异常积聚,会使其入核与TCF/LEF结合,从而启动这些下游靶基因发生转录,导致了肿瘤发生。而第3外显子是β-catenin基因(CTNNB1)突变热点,其某些密码子(Ser33,Ser37,Thr41,Ser45)是糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)的磷酸化位点,如在这些区域发生突变常可导致β-catenin降解障碍,是其在胞浆内异常积聚的原因之一。在一些肿瘤组织中常可检测到这些位点突变,而在ABs中,目前Sekine,Kawabata,Miyake,Siriwardena,Tanahashi等共做了64例ABs CTNNB1的突变分析,然而仅有3例ABs中有CTNNB1突变报道(4.7%),具有恶性特征的肿瘤CTNNB1未见有突变,因而认为在ABs中很少发生β-catenin突变,β-catenin的胞浆积聚很可能与其自身突变无关。有学者推测β-caterun的胞浆积聚可能是由其它分子异常所致,认为降解复合物中GSK-3p、APC、Axin的异常改变则可能是造成β-catenin异常积聚的另一原因。目前关于降解复合物的研究还较少,其中GSK-3β在ABs中情况尚未见有报道;而关于APC在ABs中表达和突变研究,研究结果不甚一致;关于AXIN2在ABs中的研究,目前仅Tanahashi做了18例ABs的AXIN2突变分析,未发现有错义突变,并认为在ABs中,不是此基因的突变导致了β-catenin核积聚。由于在发育中的牙组织,AXIN2突变可以导致少牙症的发生,这首次提出了其功能,所以我们推测其与肿瘤的发生有一定关系。所以本实验决定首先从β-catenin本身和复合物中的AXIN2入手,扩大样本量,从遗传学和表观遗传学角度来探讨ABs发生机制。
材料与方法:
30例ABs样本均来自2004年至2009年在中国医科大学口腔医院外科和病理科,新鲜手术标本-86℃冻存。诊断标准依WH02005分类标准。以牙胚和正常黏膜做对照,用Real-time PCR方法,以管家基因β-actin校正,检测ABs中β-catenin及AXIN2 mRNA表达情况;用Western-blot方法,以β-tublin做内参,检测β-catenin,磷酸化的β-catenin及AXIN2蛋白表达;扩大样本至80例用免疫组化SP法观察β-catenin及AXIN2在ABs瘤细胞内表达情况,以了解β-catenin,AXIN2基因在ABs表达情况。进一步通过PCR结合直接测序法筛查β-catenin及AXIN2基因突变情况,应用BSP测序法检测β-catenin及AXIN2基因的甲基化程度,深入探讨影响β-catenin及AXIN2基因在AB中的表达机制,进而为ABs诊断和治疗提供新的理论依据。
实验结果:
一、ABs中β-catenin和AXIN2基因mRNA表达结果
用Real-time PCR方法,以β-actin做内参,检测了30例ABs中β-catenin和AXIN2 mRNA表达情况。结果显示ABs中β-catenin基因表达水平比正常牙胚低0.4倍,比正常黏膜高1.24倍,AXIN2基因表达水平比正常牙胚低0.03倍,比正常黏膜低0.47倍,
二、ABs中β-catenin,磷酸化β-catenin和AXIN2蛋白表达结果
用Western-blot方法,以β-tublin做内参,检测了30例ABs中β-catenin,磷酸化的β-catenin和AXIN2蛋白表达情况。结果显示,β-catenin在ABs(0.65±0.57)中的表达明显高于正常黏膜(0.17±0.11)中的表达,具有统计学意义(P<0.05),但在ABs和牙胚组织中的表达无明显差别(P>0.05);磷酸化的β-catenin在ABs(0.68±0.53)中的表达明显高于正常黏膜(0.17±0.07)中的表达,具有统计学意义(P<0.05),但在ABs和牙胚组织中的表达无明显差别(P>0.05);AXIN2在ABs(1.15±0.93)中的表达也明显高于正常黏膜(0.28±0.11)中的表达,具有统计学意义(P<0.05),但在ABs和牙胚组织中的表达也无明显差别(P>0.05)。在ABs的各组织类型之间,β-catenin、磷酸化的β-catenin和AXIN2蛋白表达也无明显差异(P>0.05)。
三、ABs中β-catenin,和AXIN2免疫组化结果
β-catenin在正常口腔黏膜上皮细胞膜上有完整表达,在ABs的星网状层及外周层细胞中均有表达,表达强度无明显差异。在ABs中有胞浆及胞核的异位表达,其中胞核阳性为24例(30%),胞浆阳性为77例(96.3%)。而AXIN2在ABs中胞浆及胞核均有很强阳性表达。
四、β-catenin及AXIN2基因突变筛查结果
以正常人群做对照,用PCR结合直接测序法检测了β-catenin基因(CTNNB1)第3外显子及AXIN2全部10个外显子突变情况,结果显示,在30例样品中,仅有1例样品的CTNNB1第3外显子发生了错义突变;但AXIN2共有4例样品3外显子发生突变,分别是AXIN2-5、AXIN2-6、AXIN2-8发生了非SNP位点的错义突变,突变率为13.3%(4/30)。对照组未见有异常。AXIN2-1(marker rs2240308P50S)有12例样品发生了SNP位点的错义突变,突变率40%(12/30)。
五、β-catenin及AXIN2基因甲基化分析结果
用亚硫酸氢钠修饰后测序法(BSP),以正常人血为对照,检测了CTNNB1启动子区-147~+145bp共292bp,34个CpG位点,结果显示,在30例ABs中,CpG5位点甲基化发生率为6.7%(2/30),CpG6为10%(3/30),而CpG16,CpG19,CpG21,CpG33甲基化发生率均为3.3%(1/30);AXN2启动子区-755~-355bp共401bp,15个CpG位点,结果显示,在30例ABs中,CpG1位点甲基化发生率为37%(11/30),CpG2发生率为90%(27/30),CpG3为63.3%(19/30),CpG4为30%(9/30)。对照组CTNNB1和AXIN2均未见有甲基化。
结论
1、AB中β-catenin和AXIN2基因在mRNA水平上表达下调、在蛋白质水平上表达上调,并且β-catenin、AXIN2均有胞浆及核异常表达,提示β-catenin和AXIN2基因在AB的发生和发展中发挥重要的功能。
2、β-catenin和AXIN2基因在mRNA和蛋白质水平表达上具有不一致性,表明β-catenin、AXIN2基因的表达存在转录后水平的调控。
3、AXIN2可能负反馈调节β-catenin表达。
4、AXIN2突变和启动子区(-755~-355bp)甲基化可能是造成AB中AXIN2基因mRNA表达下调的机制及β-catenin蛋白水平表达上调原因之一。