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背景:结直肠癌是人类常见的恶性肿瘤之一,根据世界卫生组织WHO的GLOBOCAN2008数据显示,在世界范围内,结直肠癌已经成为第四大常见肿瘤。2008年的新发病例大约有一百二十万,死亡病例有六十万。在中国,根据GLOBOCAN2008的数据显示,结直肠癌在男性和女性中均为第五大常见恶性肿瘤,死亡率也在所有恶性肿瘤中排第五位。尽管对于结直肠癌的治疗已经有了很大的进步,放射治疗和化学治疗也越来越普遍,但是对于发生了局部浸润和转移的患者治疗疗效仍然不乐观,发生转移的患者的五年生存率要低于10%。因此,进一步发现结直肠癌的治疗靶点以及阐明其作用机制对于提高结直肠癌患者的生存率、改善结直肠癌的治疗效果将具有非常重要的意义。 钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶(CaMKs)是一类具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性的激酶家族,其通过钙离子信号通路来调节多种细胞的生存与活性。钙离子与广泛表达的钙调蛋白相结合,使其发生构象改变,促进钙调蛋白与不同的CaMKs结合,从而能使CaMKs发生构象改变,导致酶的活化。CaMKs包括CaMKⅠ,Ⅱ,Ⅳ和K,其中研究的最多的是CaMKⅡ,CaMKⅡ又包括CaMKⅡα,β,γ和δ四种亚型。研究表明CaMKⅡ与多种恶性肿瘤如白血病、骨肉瘤等的发生发展有着密切的关系,然而其与结直肠癌的关系尚未有文献报道。 本实验对CaMKⅡγ促结直肠癌增殖的作用进行了较系统的体内和体外研究,体外研究发现CaMKⅡγ可以促进结直肠癌细胞的细胞生长与克隆形成,荷瘤裸鼠实验也证实CaMKⅡγ有促进结直肠癌细胞在体内增殖的作用。研究发现,CaMKⅡγ促进NFκB通路中的IKK磷酸化,IKK激活后可以磷酸化I1B从而促使IκB降解,使其与NFκB P65分离,P65进核增加,从而促进细胞增殖。总之,本研究证实,结直肠癌细胞中存在着CaMKⅡγ的高活化状态,而CaMKⅡγ的高活化可以通过促进NFκB信号通路的激活而促进结直肠癌细胞在体内外的增殖。化学致癌剂和炎症因子可能是通过CaMKⅡγ而促进NFκB信号通路的激活,因此我们推断,CaMKⅡγ可能参与了结直肠癌的发生发展过程。 目的: 研究钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱγ(CaMKⅡγ)体内外促进结直肠癌细胞增殖的作用,并探讨其机制。 方法: 1.半定量RT-PCR法测定5种结直肠癌细胞系及20对结直肠癌组织及其配对癌旁组织中CaMKⅡγ的mRNA表达水平。 2.MTT法检测CaMKⅡ的抑制剂KN93对SW480和SW620结直肠癌细胞增殖的作用3.Western blot检测CaMKⅡ抑制剂KN93对SW620细胞的IKKα、IKKβ、IKKγ、p-IKKα/β、p-IκB和IκB表达水平的影响。 4.用慢病毒载体pLenti6.3-MCS-IRES2-eGFP(Invitrogen,USA)制备慢病毒颗粒Lenti-CaMKⅡγ,转染SW620细胞。 5.绘制细胞生长曲线观察CaMKⅡγ对SW620细胞增殖能力的影响。平板克隆形成试验观察CaMKⅡγ对SW620细胞克隆形成能力的影响。 6.Western blot检测CaMKⅡγ对SW620细胞的IKKα、IKKα、IKKγ、p-IKKα/β p-IκB和IκB表达水平的影响。 7.免疫荧光检测稳定表达CaMKⅡγ后SW620细胞的NFκB P65核浆及核内的表达情况。 8.裸鼠移植瘤试验观察稳定表达CaMKⅡγ后SW620细胞成瘤能力的改变,及瘤体中IKKα、IKKβ、IKKγ、p-IKKα/β、p-IκB和IκB的表达水平。 结果: 1.以K562作为阳性对照,RKO、HCT-116、SW620细胞系中CaMKⅡγ的mRNA水平与K562相近,而HT29细胞系中CaMKⅡγ的mRNA水平是K562的1.8倍。20对结直肠癌的癌组织与癌旁组织中,有18对的癌组织中CaMKⅡγ的mRNA水平比在癌旁组织中高(90%),癌组织和癌旁组织中CaMKⅡγ的mRNA表达水平分别是0.67±0.475,0.26±0.305,具有统计学差异(P<0.05)。 2.和阴性对照组相比,10μM的KN93处理SW620细胞48h和72h后,KN93处理组细胞减少9.5%和50.2%;作用于SW480细胞48h和72h后,KN93处理组细胞减少24.3%和36.2%。20μM的KN93处理SW620细胞48h和72h后,KN93处理组细胞减少62.8%和90.1%;作用于SW480细胞48h和72h后,KN93处理组细胞减少34.9%和76.9%。 3.KN93及其阴性对照KN92,作用SW620细胞系48h后,加PMA与TNFα刺激NFκB通路30min,与阴性对照相比,KN93处理细胞的IKKα、IKKβ、IKKγ蛋白表达无明显变化,p-IKKα/β、p-IκB蛋白表达下降,Iκ出蛋白表达增强。 4.用慢病毒载体pLenti6.3-MCS-IRES2-eGFP(Invitrogen,USA)成功制备慢病毒颗粒Lenti-CaMKⅡγ,转染SW620细胞后,Western blot检测转染细胞CaMKⅡγ蛋白及其磷酸化蛋白表达明显增高。 5.生长曲线显示SW620-CaMKⅡγ细胞增殖能力比SW620-EGFP细胞强,从第三天开始结果有统计学意义(P<0.05);平板克隆形成试验显示SW620-CaMKⅡγ细胞的克隆形成率比SW620-EGFP细胞高30.4%,具有统计学差异(P<0.05)。 6.SW620-CaMKⅡγ细胞与SW620-EGFP细胞相比,IKKα、IKKβ、IKKγ蛋白表达无明显变化,p-IKKα/β、p-Iκ3蛋白表达增强,Iκ出蛋白表达下降。 7.免疫荧光检测显示SW620-CaMKⅡγ细胞与SW620-EGFP细胞相比,NFκB P65进核增加。 8.裸鼠成瘤试验显示,SW620-CaMKⅡγ细胞成瘤后的瘤径在成瘤后第8天和第12天分别为SW620-EGFP细胞的1.46倍和1.68倍,具有统计学差异(P<0.05)。SW620-CaMKⅡγ细胞成瘤的瘤体与SW620-EGFP细胞相比,IKKα、IKKβ、IKKγ蛋白表达无明显变化,p-IKKαβ、p-IκB蛋白表达增强,IκB蛋白表达下降。 结论: 1.人结直肠癌细胞系和组织中CaMKⅡγ在mRNA水平较高。但是细胞株不同,其表达水平不同。 2.CaMKⅡγ可以促进结直肠癌细胞系的体外生长与克隆形成能力。 3.CaMKⅡγ可以促进结直肠癌细胞系在裸鼠体内的成瘤能力。 4.CaMKⅡγ能够激活结直肠癌细胞系中的NFκB通路,促使NFκB P65进核,从而促进细胞增殖。