加拿大胃肠病学和肝脏病学杂志》上

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加拿大胃肠病学和肝脏病学杂志》上/2019年/文章

研究文章|开放获取

体积 2019年 |文章的ID 8348967 | https://doi.org/10.1155/2019/8348967

科健邹,燕,他李,宏力,昙花,凌黄Yuanwen谢,李Songyu Xingui戴,万福徐庸Ke, Sitang锣,Yaodong王, 结直肠癌的潜在HMGCS2在肿瘤血管生成中的作用及其潜在作为诊断指标”,加拿大胃肠病学和肝脏病学杂志》上, 卷。2019年, 文章的ID8348967, 8 页面, 2019年 https://doi.org/10.1155/2019/8348967

结直肠癌的潜在HMGCS2在肿瘤血管生成中的作用及其潜在作为诊断指标

学术编辑器:约瑟夫·福伊尔斯坦
收到了 2019年2月12日
修改后的 2019年3月28日
接受 2019年4月14日
发表 2019年7月01

文摘

客观的。HMGCS2病原反应酶的生酮作用,对肿瘤起始或转移是至关重要的。本研究的目的是确定HMGCS2和肿瘤血管生成之间的关系。材料和方法。这项研究包括100例结直肠癌和健康控制,HMGCS2的表达和微血管密度(MVD)(标志:CD31)通过免疫组织化学方法分析和管的形成,和向心性β羟基丁酸在血清进行生化分析。结果。结果表明,HMGCS2表达显著降低结直肠癌与健康控制相比,在结直肠癌与MVD呈负相关,包含IHC分析。更重要的是,击倒HMGCS2 HT-29细胞中表达显著贡献内皮细胞管形成。结论。这些发现暗示HMGCS2可能有负调节肿瘤血管生成抑制肿瘤血管生成,并提供一种方法。

1。介绍

结直肠癌是代谢重编程的特征作为一个群体,一个新兴的肿瘤细胞的标志(1),肠组织的免疫介导的疾病。增强有氧糖酵解(Warburg效应)是恶性肿瘤的主要代谢特点2]。越来越多的证据表明,代谢重新布线在癌症不仅仅限于葡萄糖代谢,还包括脂类和酮体(3,4]。新兴的证据表明,根本性的差异之间存在正常和恶性细胞的代谢途径5,6]。与正常细胞相比,得出大部分可用的能量通过氧化磷酸化,癌细胞依赖于底物磷酸化途径来满足能源需求(1]。令人信服的证据表明,乳酸、琥珀酸,在肿瘤细胞比正常水平高,而促进肿瘤的生长β羟基丁酸,低于正常水平,抑制肿瘤的生长7]。有趣的是,合成的病原反应酶的表达β羟基丁酸,3-hydroxy-3-methyl glutaryl辅酶a合成酶2 (HMGCS2),由癌基因被压抑的原癌基因(8],SIRT3与肿瘤抑制功能,负责维护HMGCS2脱去乙酰基的状态,从而保持最佳的酶活性形式(9]。所有这些结果指向一个肿瘤抑制作用β羟基丁酸在结肠。然而,线粒体是多种代谢的场所,如丙酮酸氧化、三羧酸循环,氧化磷酸化,酮生成,和脂肪酸氧化,这是至关重要的作用在肿瘤发生[7]。线粒体功能障碍是标志直接导致肿瘤形成的肿瘤,血管生成,Warburg效应和表观遗传学。

最近,大量的证据表明,HMGCS2监管点转化为乙酰辅酶a的酮体通路(10,11),增强入侵和转移与PPAR通过直接交互α激活Src信号在结肠直肠癌和口腔癌12)和代表一个潜在的小说ESCC患者预后的生物标志物(13]。表现在肝脏和肝外组织,如结肠癌、HMGCS2也被报道在一些癌症起到至关重要的预防作用,如直肠癌、乳腺癌和前列腺癌(14- - - - - -16]。更重要的是,一个强大的相关性在先进的CRC和肿瘤远处转移代谢,肿瘤血管生成,血管是CRC治疗的主要目标之一。尽管强大的研究关于HMGCS2在肿瘤的功能,数据缺乏HMGCS2和肿瘤血管生成之间的潜在关系。我们旨在寻求证据阐明可能HMGCS2表达与结直肠癌预后之间的关系。在这项研究中,我们旨在寻求证据阐明可能HMGCS2和肿瘤血管生成之间的关系在CRC的发展。

2。材料和方法

2.1。细胞培养和核转染

HT29和HUVEC细胞行购自上海生物科学研究所,中国科学院(中国,北京),在杜尔贝科修改鹰的培养基培养,(热费希尔科学,Inc .,沃尔瑟姆,MA)补充10%胎牛血清(热费希尔科学,Inc .), HMGCS2-specific siRNA是购自Genepharma(上海,中国)用于胡研究出版社研究[17]。HMGCS2的干扰序列如下:意义,5′-GACUUCUACAAACCAAACUtt-3′和反义,5′-AGUUUGGUUUGUAGAAGUCtt-3′。不属预定目标的siRNA的干扰序列如下:意义,5′-UUCUUCGAACGUGUCACGUtt-3′和反义,5′-ACGUGACACGUUCGGAGAAtt-3′,用作负控制。核与lipofectamine转染3000(热费希尔科学,Inc .)根据制造商的指示。

2.2。病人和活组织检查

根据赫尔辛基宣言反映在一个事先批准的机构的人类研究委员会,本研究是在一群进行患者结直肠癌(CRC)在海南总医院医学伦理审查委员会批准。的100例(20例健康控制vs 80例CRC)被纳入本研究;辅料表中提供的详细信息1。肠道组织从每个病人电子结肠镜检查后我们得到了知情同意与CRC患者诊断。从所有参与者获得书面知情同意,不公开,因为数据库目前不是匿名和包含所有病人的名字;然而,它可根据客户要求提供。

2.3。测量β羟基丁酸水平

结直肠癌患者的血液收集和分析了生化分析检测β羟基丁酸水平。

2.4。抗体和试剂

PBS和其他化学试剂用于本研究从σ(圣路易斯,密苏里州,美国),HMGCS2 (e - ab - 13296)是从Elabscience(武汉,中国),和a-tubulin CD31 (Abclonal A11525)从Abclonal购买(武汉,中国)。

2.5。免疫组织化学

幻灯片是在烤箱加热2小时60°C,脱蜡、蒸馏与水2分钟,和高压蒸汽蒸馏紧随其后。阻止过氧化物酶的3%后H2O2解决方案10分钟,洗3次磷酸盐(PBS) 5分钟,混合物是补充主要抗体和孵化在37°C为60分钟。PBS洗涤后以同样的方式,二次抗体HMGCS2 (Elabscience e - ab - 13296)和CD31 (Abclonal A11525),分别是补充道。孵化后37°C在PBS为60分钟,样本与PBS 5分钟洗3次。每个部分由diaminobenzidine彩色1到2分钟。每个片拍摄显微镜下,由IPP6.0图像分析和图像分析软件。

2.6。包含IHC得分和微血管密度

HMGCS2染色强度的0和1被定义为低表达HMGCS2,虽然分数2和3被定义为高表达。5 - 8字段的视图选择和拍摄每个部分微血管密度(MVD)。

2.7。管形成分析由HUVEC Cocultured HT29细胞

管形成试验进行透光研究[18,19]。简单地说,肿瘤细胞培养在Transwell插入0.4(12毫米直径,聚碳酸酯膜μ米孔;美国康宁,洛厄尔,马)。24小时后插入被镀上的内皮细胞在基底膜基质(1.5×105细胞12-well多平台)。8 h的孵化后,内皮细胞拍摄和网络形成基底膜基质测定通过分支点的数量(尼康Eclipse竞走和相机尼康DS-5MC)。

2.8。西方墨点法

细胞细胞溶解在缓冲区里帕(50毫米三,1毫米EDTA, 150毫米氯化钠,特里同x - 100 1%, 0.1% SDS和0.5%钠脱氧胆酸盐),包括蛋白酶抑制剂(罗氏,印第安纳波利斯)。免疫印迹分析如前所述[17]。蛋白质浓度测定用bicinchoninic酸(BCA)分析工具包(Dinguo,北京)。蛋白质样本10% sds - page分离,然后转移到PVDF膜(默克密理博、Billerica MA)。1 h的膜被封锁Tris-buffered Tween-20盐水含0.05%,5%脱脂牛奶,然后被探测与各自的主要目标蛋白抗体在一夜之间在4°C。这些墨迹被清洗和孵化1 h在室温下与辣根peroxidase-conjugated anti-rabbit或anti-mouse二级抗体。乐队是由使用一个可视化ECL试剂(热、码头、钙)。

2.9。RNA提取和实时PCR分析

中描述的总RNA提取我们的以前的工作20.]。短暂,从组织总RNA孤立使用试剂盒试剂(表达载体),并使用一个一体化的互补脱氧核糖核酸合成第一链cDNA合成装备。相关基因表达检测使用一个一体化的qPCR混合。HMGCS2表达式使用商业放大特定的引物HMGCS2 (HS00985427-M1)和beta-2-microglobulin (B2M) (HS99999907-M1)设计的应用生物系统公司(TaqMan®基因表达分析)。

2.10。统计分析

所有使用SPSS 22.0统计分析(SPSS, Inc .,芝加哥,III),数据表示的平均值与标准偏差(SD)。所有统计分析利用0.05水平的意义。

3所示。结果

3.1。病人的特点。

如表所示1,病人在这项研究包括80个CRC患者和健康对照组29日关于肿瘤年级(包括12例I期(15%),39例II期(48.75%),24例III期(30%),12例(6.25%)四期);患者分为雄性和雌性阶段,分别为56.25%和43.75%。此外,根据点50岁,19例(46.25%)、平等低于50和61例(53.75%)大于50年。


变量 的患者数量(%) β羟基丁酸(平均±SEM)∗

80年
年龄
< = 50年 19 (46.25%) 0.2458±0.0612
> 50年 61例(53.75%) 0.3475±0.0615
性别
男性 45 (56.25%) 0.2929±0.0477
35 (43.75%) 0.3471±0.0794
阶段
12 (15%) 0.0900±0.0427
二世 39 (48.75%) 0.1700±0.0802
三世 24 (30%) 0.1900±0.0726
四世 5 (6.25%) 0.330±0.2874

∗正常水平是0.03 - -0.3。
3.2。β羟基丁酸水平没有显著差异在结直肠癌患者和健康的控制

越来越多的证据表明人工诱导的疗效温和酮症各种障碍。D -一些内源性脂肪代谢的产物β羟基丁酸(BHB),乙酰乙酸盐(中航商用飞机有限公司)和丙酮。检测的变化β羟基丁酸在结直肠癌患者,我们收集了病人的血液分析和临床诊断为直肠癌的浓度β羟基丁酸的生化分析。结果显示没有明显的变化β羟基丁酸水平之间的病人和健康控制。

3.3。HMGCS2表达显著降低患者的结肠直肠癌

尽管以上结果显示无显著差异的β羟基丁酸在病人和健康的控制水平,细胞能量重组是公认的新兴的肿瘤标志,包括肿瘤糖酵解,脂类,酮体代谢。酮生成是一个重要的替代代谢途径提供lipid-derived能源等各种器官在碳水化合物不足在禁食21),酮体可能是至关重要的燃料在酮生成肿瘤起始或转移。我们集中衰减HMGCS2表达式,速率限制酶,催化酮生成的第一反应,在人类大肠癌组织免疫化学微阵列。如数据所示1(一)- - - - - -1 (b),结果表明HMGCS2表达显著降低;即使在检测不到的水平,在CRC患者与健康对照组比较,进一步结果表明HMGCS2表达式是减少在CRC信使rna和蛋白质水平(图1 (c))。此外,TCGA数据显示,HMGCS2表达在结肠直肠癌,在mRNA水平,显著下调肿瘤(补充数据1A -1B)。

3.4。HMGCS2先进CRC与MVD呈负相关

最近的研究提供了证据,几个关键蛋白质代谢重编程,包括PKM2 [22]和FASN [23),在肿瘤血管生成中起着很重要的作用。另一项研究表明,蛋白质的表达与血管生成和血管通透性改变鼠标神经胶质瘤模型下的生酮饮食(KD) [24),建议KD的潜在效用作为辅助治疗肿瘤,并强调了代谢在肿瘤进展的重要性。有趣的是,我们发现浓缩在结直肠癌组织中微血管密度较低(图HMGCS2表达式2(一个))。进一步分析表明,HMGCS2表达式表达呈负相关,与微脉管密度(枪兵R = -0.8696, p < 0.001)(图2 (b)),这意味着HMGCS2参与肿瘤血管生成是一个关键因素。

3.5。抑制HMGCS2表达CRC增强HUVEC管形成

为了调查是否HMGCS2大肠癌细胞调节HUVEC细胞管形成的加强上述结果在活的有机体内,如图3(一个)的媒体(CM),从HT29细胞转染核靶向HMGCS2显著增加管形成与CM与siRNA-NC HT29细胞转染。相应的统计如图3 (b),击倒HMGCS2效率被西方墨点法进行验证。在一起,我们的数据表明,HMGCS2在肿瘤血管生成中发挥着重要作用。

4所示。讨论

肿瘤血管生成和肿瘤代谢重编程,CRC的两个关键事件发展,一直在大量的研究。除了PKM2 [25,26],PFKFB3, FASN [23,27),没有可用的报道HMGCS2的作用和血管生成在各种癌症,包括结肠癌。在这项研究中,我们表明,HMGCS2表达显著降低结直肠癌与正常组织相比,虽然没有显著差异β羟基丁酸水平CRC和健康之间的血液得到控制。此外,击倒HMGCS2 HT29细胞中的表达显著增加肿瘤血管生成。减少HMGCS2结直肠癌组织中的表达与肿瘤血管生成与正常组织相比,显示消极的临床关系。这些发现表明,HMGCS2至关重要中介的血管生成和可能是一个潜在的标记。

癌细胞自己还能重新编程细胞能量代谢途径,以应对变化和营养状态水平,这一过程受到致癌突变和/或肿瘤抑制病变。酮体,包括3-hydroxy-butyrate、乙酰乙酸和丙酮,是天然的线粒体燃料通常产生在肝脏在饥饿时期(28,29日]。广泛的研究上执行各种肿瘤细胞系,包括神经胶质瘤,表明他们不利用酮体能源基质,而是作为脂质合成的前体,进一步,一些缺乏对酮体代谢酶机械(30.- - - - - -34]。其他报告显示,肿瘤细胞表达至少一些ketolytic酮体代谢酶和保留能力(35,36]。在这项研究中,我们报道了HMGCS2表达式在结直肠癌低与正常组织相比通过包含IHC,免疫印迹和实时聚合酶链式反应的技术,这项技术由张的结果et al。37]和Camarero Net al。8]实验室。此外,陈等人的研究表明,HMGCS2表达增加在先进的TNM阶段基于肿瘤阶段通过实时PCR分析(12),这意味着HMGCS2表达与分化有关,这已经被王等人的研究报告(38]。TCGA更重要的是,根据数据分析,在结肠直肠癌HMGCS2表达式,在mRNA水平,基于样本显著下调肿瘤类型(补充图吗1(补充图),个人癌症阶段1B),组织学亚型(补充图1C)。

此外,TCGA的数据表明,CRC患者低HMGCS2表达式幸存显著短于那些高HMGCS2表达式(补充图1D);符合这一点,我们的研究结果显示出类似的结果由kaplan meier生存曲线(补充图1E)。这些发现表明HMGCS2,作为肿瘤抑制基因,不仅是大肠癌中表达下调与健康控制相比,但也与肿瘤分化有关。然而,没有显著差异β羟基丁酸水平血液在结直肠癌患者或健康的控制;这种现象可能部分属性是否在空状态和组织ketolysis,相反的过程非常专业的转化细胞酮生成,在几乎所有细胞。所需的工作是进一步阐明这个问题。

为了继续成长和传播,肿瘤必须获得一个新的血液供应。可以制定新血管形成许多不同的机制。可大大降低我们的工作表明,HMGCS2表达式在结直肠癌组织中与丰富的微血管CD31染色,和在体外结果发现小干扰rna转染HMGCS2表达式的损耗明显增加管形成。然而,进一步的工作是需要阐明机制HMGCS2对血管生成的影响。

5。结论

这是第一个研究描绘HMGCS2在CRC的分子和临床特点。HMGCS2表达强烈减少CRC与MVD呈负相关性,预测CRC患者的不良预后。

缩写

中航商用飞机有限公司: 乙酰乙酸盐
BHB: D -β羟基丁酸
CoAD: 结肠腺癌
儿童权利公约: 结肠直肠癌
ESCC: 食管鳞状细胞癌
FASN: 脂肪酸合酶
HMGCS2: 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA合酶2
包含IHC: 免疫组织化学
MVD: 微脉管密度
PKM2: 丙酮酸激酶同工酶平方米
PPARα: 过氧物酶体proliferator-activated受体α
PFKFB3: 6-Phosphofructo-2-kinase / fructose-2 6-bisphosphatase 3
TCGA: 癌症基因组图谱。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

科健邹,燕,他李,李Songyu贡献同样这项工作。

确认

自然科学基金支持的工作是海南(没有。20168290),健康计划行业科学项目的海南(15 a200087),年轻的昆山中药(没有基金。2015 qnjj05),中国国家自然科学基金(没有。81770552;不。81860101),年轻的基金琼海中医医院(没有。819 qn372),广东省自然科学基金(2017 a030313838和2018 a0303130175号),广东(没有医学科学和技术基础。A2018395,不。A2019534)、广州(没有的科技计划项目。201804010148,没有。 201904010485), General Program of Guangzhou Health and Plan Commission (no. 20191A010024), funding of cooperation projects between Guangzhou Women and Children’s Medical Center and Sun Yat-Sen University (201704020223), and Funding of Guangzhou Institute of Pediatrics/Guangzhou Women and Children’s Medical Center (no. IP-2016-005, no. IP-2018-009, and Pre-NSFC-2019-005).

补充材料

补充图1:HMGCS2表达与结直肠癌与生存相关。,TCGA数据显示,HMGCS2表达式,在mRNA水平,减少结直肠癌是基于样本类型(A),个体癌症阶段(B),和组织学亚型(C)存活曲线进行分析。基于HMGCS2表达式在大肠癌从TCGA数据(D)和(E)包含IHC结果。补充表1:CRC患者的特征。(补充材料)

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