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目的:近年来,乳腺癌的发病率呈现逐渐增长的趋势,成为女性最常见的恶性肿瘤之一。随着人们对于乳腺癌的认识越来越深入,在各种靶向治疗药物的辅助下,结合经典的放化疗治疗等手段,乳腺癌患者的术后生存率有了显著的提高,患者的生活质量也相应的得到了一定的改善。乳腺癌作为一种早期发现可治愈的疾病,寻找乳腺癌发生发展的早期事件,并着眼于控制其相关治疗靶点是极具价值的治疗策略与研究方向。 肿瘤的病理性新血管生成有利于肿瘤的发生,进展和侵袭。许多研究报道了增加血管生成和预后不良的相关性,这其中涉及了多种癌症,如乳腺癌,前列腺癌,胃肠道,宫颈癌,子宫癌,肺癌,因此,抑制血管生成是一个潜在的十分有前景的治疗策略,在未来有望为多种癌症进行治疗。肿瘤血管系统对于肿瘤获取生长所需养分与排出代谢产物是必不可少的。尤其是当肿瘤大小超过2mm时,刺激新生血管的生成是尤为重要的生物学行为。因此,抑制血管生成是肿瘤治疗中极具价值的治疗手段。 白细胞介素11(IL-11)是白细胞介素6(IL-6)家族中9个细胞因子中的一员。近期研究表明,IL-11与IL-6均与上皮来源肿瘤的发展相关。一些研究表明在低氧环境下IL-11能够增强前列腺癌细胞系PC-3的肿瘤发生,这也暗示了IL-11可能会增强血管发生。本研究旨在分析IL-11及其受体(IL-11Ra)与临床病理学特征的相关性,以及它们与血管生成的关系,并且探索其促进血管生成的机制。 研究方法:1、用免疫组织化学方法检测IL-11、IL-11Ra及CD31蛋白在乳腺癌术后标本的表达。并计算MVD。2、利用Western Blot检测MCF-10A,MCF-7,SK-BR-3,MDA-MB-231细胞系中IL-11及IL-11Ra的表达,以及HUVECs中VE-cadherin、vimentin、fibronectin的表达。3、利用免疫荧光检测IL-11、IL-11Ra;VE-cadherin、vimentin、fibronectin在各自细胞中的表达。4、利用慢病毒转染MDA-MB-231,建立IL-11及si-IL-11瞬转细胞系。5、利用RealTime-PCR验证mRNA的表达。6、用基质胶侵袭实验检测MDA-MB-231的侵袭功能。7、利用CCk-8法检测MDA-MB-231细胞的增值能力。8、利用血管成管实验检测IL-11对HUVECs细胞成管能力的影响。9、利用Transwell细胞迁移实验检测IL-11对HUVECs细胞迁移能力的影响。10、利用生物信息学手段,TCGA数据,采用了cBioportal和string两种工具进行了生存分析、共表达分析和网络分析。11.统计学分析:每次实验重复3次,数据以均值±标准差((x)±s)表示。采用SSPSS22.0统计软件包处进行t检验、Pearson卡方检验、Spearman秩相关检验和Fisher精确计算概率法,P<0.05有统计学意义。 结果:1、IL-11及IL-11Ra在乳腺癌组织中的表达:IL-11主要分布在乳腺癌细胞的胞浆,作为跨膜受体蛋白的IL-11Ra,位于乳腺癌细胞的细胞膜。在124例乳腺癌患者中,79例(63.7%) IL-11的表达为阳性,45例(36.3%) IL-11表达阴性。对于IL-11Ra的表达,阳性为56例(45.2%),68例(54.8%)阴性表达。2、IL-11及IL-11Ra的表达与临床病理学因素的相关性:经过统计分析表明,IL-11的表达与HER-2(P=0.043)和Ki-67的表达(P=0.038)显著相关,表明IL-11的高表达与低Her-2表达(86.1%)和Ki-67的高表达水平相关(62%)。然而,IL-11的表达与年龄,淋巴结转移情况,肿瘤的大小,和ER、PR的表达之间没有显著的相关性。同时,IL-11Ra表达与ER表达(P=0.006),PR的表达(P=0.004),与Her-2表达(P=0.013)相关,提示IL-11Ra的高表达与ER的高表达(67.9%),PR的高表达(60.7%),和Her-2低表达(76.8%)相关。3、IL-11及IL-11Ra的表达与MVD的相关性:通过CD31标记的血管计算MVD。我们将124例患者分为两组。阳性组同时表达IL-11和IL-11Ra,而阴性组患者不符合此标准。阳性组的平均MVD(图3A)为9.32个/视野,二阴性对照组的平均MVD(图3B)为6.83个/视野。我们运用独立t检验进行差异分析。MVD在双阳性组明显高于阴性组(P<0.05)。4、IL-11及IL-11Ra在乳腺癌细胞系中的表达:通过Western Blot的方法检测正常乳腺细胞MCF-10A,luminal型乳腺癌细胞MCF-7,HER-2过表达乳腺癌细胞系SK-BR-3及三阴性乳腺癌细胞系MDA-MB-231中的IL-11和IL-11Ra蛋白的表达。结果表明四种乳腺癌细胞的IL-11表达均明显高于正常乳腺细胞MCF-10A; IL-11Ra的表达未见明显差异。进而对IL-11表达量较高的MCF-7和MDA-MB-231细胞进行了免疫荧光实验确定其蛋白定位,结果表明,IL-11主要分布在细胞的胞浆,而IL-11Ra位于细胞的细胞膜。5、IL-11对MDA-MB-231的侵袭能力没有影响。其对MDA-MB-231的增值能力的影响表现为:干扰IL-11可使MDA-MB-231的增殖能力显著下降,而转染IL-11对MDA-MB-231的增殖能力没有影响。6、IL-11促进HUVECs体外血管成管:我们首先进行基底膜成管试验来评估内皮细胞在体外形成三维结构的能力。分别用重组IL-11和VEGF处理人脐静脉内皮细胞,通过独立因素的T检验分析,其内皮细胞形成的管状结构分支点,显著高于介质单独处理的HUVECs。7、通过transwell共培养细胞迁移实验证实,癌细胞介导的IL-11可使HUVECs迁移能力显著增强8、IL-11外源性刺激HUVECs,可使其镜下形态发生改变,免疫荧光实验和western blot实验均证实,其EMT相关蛋白Fibronectin、Vimentin的表达显著增加,VE-Cadherin表达降低。9、IL-11基因发生改变时乳腺癌患者的总生存率(OS)与无病生存率(DFS)低于IL-11无变异组(OS,P=0.0473; DFS,P=0.0185)。10、与IL-11共表达的基因共12个,其生物学功能富集结果为血管发育(vasculature development)。11.IL-11与血管生成关键基因构建表达网络分析发现,IL-11通过PI3K-AKT通路来促进乳腺癌血管生成。 结论:1、IL-11在乳腺癌组织和乳腺癌细胞系中均为高表达并定位于细胞浆,IL-11Ra定位于细胞膜。IL-11高表达与Ki67的高表达及HER-2的低表达相关,而IL-11Ra高表达与ER、PR的高表达和HER-2的低表达相关。2、IL-11与IL-11Ra同时表达与乳腺癌MVD增加相关。3、干扰IL-11可使MDA-MB-231增殖能力下降。IL-11对MDA-MB-231的侵袭能力没有影响。4、IL-11可以有效地促进HUVECs在体外成管,并且对HUVECs的迁移能力和EMT具有促进作用。5.IL-11的表达可能影响患者的预后。6.IL-11可能通过PI3K-AKT通路促进血管上皮细胞EMT并促进乳腺癌血管生成。