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胸苷磷酸化酶和其调节剂干扰素-α在肝癌使用氟尿嘧啶前体药化疗中作用的研究

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胸苷磷酸化酶及其调节剂干扰素.n在肝癌使用氟尿嘧啶前体药化疗

中作用的研究

中文摘要

背景和目的

原发性肝癌已经成为严重危害人类生存的重要疾病之一。目前肝癌的治疗以手术为主的综合治疗,而化疗在综合治疗中仍有很大需求,尤其是出现肺、骨等脏器的转移,此时局部治疗难以起到良好效果、化疗将是很有需求的治疗手段。5一氟尿嘧啶(5-FU)虽已用于多种肿瘤,但全身应用对肝癌有效率仅约15%,且有诸多副作用。卡培他滨(capecitabine,商品名:希罗达Xeloda)是一新型的氟尿嘧啶前体药,具有口服吸收迅速,在肿瘤内优先转化为5.FU的特点,较直接静脉应用5一FU相比,具有更强的肿瘤选择性和更少、更轻的副作用。已被美国FDA批准用于紫杉醇耐药的乳腺癌临床治疗。我所周俭等研究表明,卡培他滨具有抑制高转移人肝癌裸鼠模型LCI—D20原位移植瘤的生长、转移及切除术后转移复发的作用。

卡培他滨本身无细胞毒作用,需在体内经过多步酶解反应才能生成有化疗作用的5一Fu。其中胸苷磷酸化酶(thymidinephsphorylase,TP)是发挥作用的关键限速酶。TP能在肿瘤组织内催化5’.脱氧.5.氟尿苷(5'-dFUrd)、卡培他滨等5-FU的前体药转化为有细胞毒作用的5.Fu。TP在多种肿瘤组织中表达水平均高于周围正常组织,因此卡培他滨可以优先在肿瘤内部转化为5.FU。

我所周俭等研究还表明,门静脉癌栓、肝癌组织及癌旁肝组织中血小板衍化内皮细胞生长因子(PD.ECGF,与TP同源)mRNA表达率分别为77.8%、67.9%和35.7%。另有报道,TP在肝癌中表达的阳性率为51.9%,在Edmondson分级III—Iv级或伴有门静脉癌栓的肝癌中TP表达水平较高。另一方面,在生理条件下,肝细胞中TP表达较高,肝癌组织与周围肝组织相比,TP表达水平差异不大,正常肝组织为143.5±72.1ug5-FU/mgprotein/hr,而肝癌组织为159.2±91.7ug5-FU/mgprotein/hr,远低于在子宫颈癌、乳腺癌,结、直肠癌等肿瘤组织与其相应正常组织之间的比值。为此,如何进一步提高肝癌组织中TP表达水平,以增加5-FU前体药敏感性具有重要意义。

提高肿瘤组织中TP表达水平的主要方法包括转染TPcDNA,以提高肿瘤细胞TP表达水平,但受转染效率、表达载体及给药途径等限制尚不能应用于临床。其它调节TP表达水平的方法还有联合应用其它化疗药和细胞因子。己有研究表明,联合应用丝裂霉素、泰索帝、紫杉醇、环磷酰胺等能提高肿瘤中TP表达水

胞萱壁醒些酸丛墓遢翌型土选塞:!查旦王堡焦旦氲星喧喧蓝盐蕴丝疽主监盟塑竖红主塞翅塞

平和活性。多种细胞因子如IL.1Ⅱ、TNF.q、IFN—y、bFGF、PD.GF也能上调TP表达或活性,IL.12能通过上调IFN—Y而起到间接上调TP表达的作用。

TP与PD.ECGF具有同源的氨基酸序列,体外能诱导内皮细胞移动,体内有促进血管生成的活性。TP促血管生成活性与其酶促活性密切相关。TP表达上调后,可能因其促进妞管生成能力增强而导致肿瘤转移潜能增加。已有报道,PD.ECGF/TP高水平表达与肿瘤转移及预后不良正相关。

如何解决这一对矛盾,即上调TP表达水平提高肝癌对氟尿嘧啶前体药的敏感性与TP表达上调后促进肝癌血管生成能力增加而致转移潜能增强之间的矛盾,是需要解决的问题。

干扰素一a(IFN—n)是I型干扰素,具有抗病毒感染,促进细胞分化,调节细胞增殖和免疫等多种功能,近年又发现IFN.a能上调肿瘤组织或细胞中TP表达或活性,而我所王鲁等发现,在大剂量时又具有抑制肿瘤新生血管形成的作用。临床研究表明,联合应用IFN.a与氟尿嘧啶类药物及其它化疗药,可使部分不能切除的肝癌病人获得临床治愈的可能。因此本课题拟研究转染TPcDNA与应用干扰素.Q两种途径调节肝癌细胞TP表达的可行性,以及TP表达改变后对细胞凋亡、诱导内皮细胞移动能力及药物敏感性的变化,以期寻找合适的IFN.a剂量,达到既能上调TP表达提高肝癌对氟尿嘧啶前体药的敏感性,又能抑制TP表达上调后诱导血管生成增强的不良作用。

方法

TPcDNA原核表达载体pBluescrip—TP酶切、胶回收,目的片段与pcDNA3.1/zeo(+)质粒酶切产物进行连接反应,阳性反应克隆(pcDNA3.1.TP)进行转化、扩增。利用RT-PCR方法检测不同细胞TPmRNA表达水平。将pcDNA3.1.TP转染肝癌细胞SMMC一7721,经zeocin筛选获得的阳性细胞克隆并检测其TPmRNA表达水平,免疫细胞化学方法检测TP蛋白质的表达,生长曲线法检测其增殖活性,流式细胞仪检测其凋亡,BoydemChamber小室法检测侵袭和诱导内皮细胞移动的潜能,MTT法检测药物敏感性。IFN—Q处理SMMC.7721、L02细胞,观察对TPmRNA表达水平及凋亡的影响,同时观察对SMMC一7721细胞诱导内皮细胞移动能力的影响:将30只荷SMMC.7721裸鼠分为5组,给予不同剂量的IFN—n,利用酶联免疫吸附法(ELISA)检测肿瘤组织中TP蛋白水平,利用抗CD34免疫组化方法检测肿瘤组织中微血管密度(MVD)。将36只人肝癌高转移裸鼠模型LCI—D20,分别给予低剂量IFN—n、5-FU、卡培他滨及联合用药,观察对原位瘤体积、血常规和血生化的影响。再将30只LCI—D20分别给予高剂量IFN—a、卡培他滨及联合用药,观察对原位瘤体积、血常规和

迪堑壁醒些匿丛甚迥苴刻王遗盔:!查!!王堡焦旦煎屋堕哇苴佳药丝痘虫佳旦盥婴童生窑擅塞瘤体积、血常规和血生化的影响,ELISA方法检测肿瘤组织中TP蛋白表达水平。

结果

一、转染TPeDNA后细胞TP表达水平和生物学行为的改变

与亲代SMMC一7721表达水平相比(0.49±0.02),转染TPeDNA后,TPmRNA表达水平明显增加(2.09±0.16)(P<O.001),而转染空载体pcDNA3.1(O.48±O.06)变化不明显。转染TPeDNA后对细胞形态学和增殖能力无影响。SMMC一7721、7721一pTP、7721?vec平均倍增时间分别为2.3、2.0和2.0天;凋亡细胞百分比分别为6,50±3.87%、3.76±O.50%和6.36±1.97%,差别无统计学意义(P>0.05)。体外侵袭力差别不大,每高倍视野(200×)细胞数分别为101-+-30、92±38和93±11,差别无显著性(P>O.05)。但7721--pTP诱导内皮细胞移动的能力明显增强,差别有高度统计学意义(P<0.0001)。每高倍视野(200×)7721.pTP、SMMC一7721和772l-vet细胞诱导内皮细胞穿过微孔滤膜的数目分别为275±29、143±28和122±35。7721一pTP细胞对5'-dFUrd的敏感性增加,半数抑制剂量(IC50)由亲代121.68±16.03uM降至56.81±9.8511M,差别有统计学意义(P<0.01)。转染TPeDNA对SMMC一7721细胞对5.FU的敏感性影响不大。

二、干扰素一d对SMMC-7721细胞TPmRNA表达、细胞凋亡、诱导内皮细胞

移动能力和化疗敏感性的影响

SMMC一7721细胞用IFN—o处理后,TPmRNA表达水平逐渐升高,具有剂量-时间依赖性。TPmRNA表达水平随IFN.a浓度的增加而升高。应用浓度10,000U/mlIFN后,细胞TPmRNA8小时升高明显,至12小时达到峰值,此后维持较高水平至72小时。IFN—a处理与未用IFN.a相比,凋亡细胞百分比无明显区别。IFN—d浓度10,000U/ml能显著抑制内皮细胞的移动(P<O.001):而不同浓度IFN-n处理的SMMC一7721细胞,在低浓度IFN.Q时,诱导内皮细胞移动能力增强,10、100和1000U/ml处理的SMMC.7721诱导内皮细胞穿过微孔滤膜的数目分别为每400×视野144___25、125±16和138±18个,而对照组仅为93±9个,有统计学意义(P<0.001)。而在10,000U/ml,穿过微孔滤膜的内皮细胞数与对照组无区别。用IFN.n能明显提高SMMC.7721对5'-dFUrd的敏感性。IC50随着IFN浓度的增加而下降,IFN.Q浓度为10,000U/mI时,细胞对5'-dFUrd的敏感性增加2倍,与未用IFN.Q及小剂量IFN—a相比,差别有统计学意义(P<0.05)。而IFN—a对5一FU的敏感性影响不大,各组差别无统计学意义。结合IFN-o对SMMC.7721TPmRNA表达水平的影响,发现细胞对5’一dFurd敏感性的增加与IFN.o上调TPmRNA表达正相关,相关系数为0.6(Pearson检验

胞苴壁墼丝酸丛基型芏型士垫盎:!焦赶疆焦旦氯屋喧嚏苴焦甄丝红主缝旦盟婴蠢主塞煎塞P=0.008)。

三、干扰素.n对荷SMMC.772l细胞裸鼠皮下瘤生长及TP、MVD的影响

IFN.a抑制裸鼠皮下瘤生长具有剂量依赖性。随着IFN—Q剂量的增加肿瘤组织TP表达水平增加,IFN—d剂量为9.0×106U/kg/day、1.5×107U/kg/day时,肿瘤组织中TP蛋白表达水平分别是对照组的1.9和2.4倍,差别有统计学意义(P<0.01)。而在[FN-n作用下,肿瘤组织中MVD出现先增加后下降的变化,IFN.Ⅱ剂量为9.O×106U/kg/day时,MVD数目最多,达到6.O±1.8/400×视野,而对照组仅为3.0±0.8/400×视野,差别有统计学意义(P<O.001)。而当IFN.Q剂量达到1.5×107U瓜g/0ay时,MVD数目却明显下降,与TFN.a剂量9.0×106U/kg/day相比,差别有统计学意义(P<0.05)。

四、干扰素.a联合氟尿嘧啶前体药对LCI-D20原位移植瘤生长和TP表达影响

单独5-FU的抑瘤率仅13%,卡培他滨或低剂量IFN.Ⅱ的抑瘤率为60%。联合应用IFN与5-FU,虽然肿瘤较单独应用5-FU有所缩小,但析因设计方差分析表明,二者之间无交互作用(P=O.363)。联合应用低剂量IFN.n与卡培他滨,抑瘤率达92.5%,析因设计方差分析表明,二者之间存在交互作用fP=0.027)。其肿瘤较单独应用任何一种药物都小,因此二者之间应为协同作用。单用高剂量IFN.Q抑瘤率达75%以上。联合应用高剂量IFN.o与卡培他滨肿瘤更小,较对照组、单独应用卡培他滨或高剂量IFN—a组相比,差别有统计学意义(P<0.05)。析因设计方差分析表明,二者之间也具有交互作用(P=0.003)。联合应用使肿瘤进一步缩小,表明二者是协同作用。LCI—D20模型中,原位移植瘤组织TP基础值为19.644-2.88ng/mg蛋白组织。卡培他滨对肿瘤组织TP表达影响不明显。而应用IFN—a能上调TP表达,达到基础值的1.5倍左右,与对照组相比差别有显著统计学意义(p<O01)。二者联合TP水平也较对照组上调,达到3034±10.57ng/mg蛋白质,差别也有显著统计学意义(p<0.01);与单独应用IFN.Ⅱ相比,差别不明显(p>O.05)。

五、联合应用干扰素.a与氟尿嘧啶前体药的毒副作用

联合应用IFN—a与5-FU、卡培他滨,裸鼠体重及白细胞均无明显影响。联合应用低剂量IFN一Ⅱ与5-FU的副作用主要表现为血清白蛋白下降,尿素氮、肌酐升高,尤以联合用药明显,而对转氨酶影响不大。联合应用高剂量IFN.a与卡培他滨主要的副作用为肾脏毒性,表现为血清尿素氮升高,但高剂量IFN.n与卡培他滨单独也会引起血清尿素氮水平升高。

胞萱然篷些醒煞照型互刻王选鲎:!聋目量蝗焦旦艇屡堡噬觑然互垡瘦空捱旦盟型魅主塞摘要

结论

1,转染TPeDNA§%通过上调TPmRNA黔液达提离群癌缁艟SMMC一7721对5'-dFUrd的敏感性。但转染TPeDNA却导致细胞凋亡减少,诱导内皮细胞移动麓力罐强。

2.IFN—d能上调SMMC一7721细胞TPmRNA的表达,存襁一定程度的剂掇一时淹菝熬瞧。一定浓度黪IFN.&髓提高缎蘧对5'-dFUrd鳃敏感缝,对5-FU的敏感性影响不大。

3。一定浓凄熬lFN。g(10,000U/m1)处理黪SMMC.7721爨藏,TPmRNA豹表达增加,但凋亡细胞未减少,诱导内皮细胞移动能力未增强。

4。IFN一8刻量为l。5×107U/kg/aay§%上调蘩SMMC*7721襟菠皮下痰组织串露的表达,而不增加MVD。

5。体内联合应月IFN。a与卡培链滨兵毒捺怒撺铡LCI.D20缀位瘙生长熬终建,而联合应用IFN。n与5-FU仅具有相加作用。就体重变化而言,联合用药无明显毒性反应。主要副{乍用为鹭毒性。

关键词:胸瞢磷酸化酶血小板衍化内皮细胞生长因子干扰素一a5-氟尿嚼啶5’一脱氯.5.氟尿萤卡墙他滨嚣千细胞癔微血篱密度

魁萱磷酸些盟丛』:!;型卫型王垫塞:!查赶堡焦盟煎屋堕嚏苴往药些痘主!笪旦笪班窥墓窒撞要

ExperimentalStudiesonEffectofThymidinePhosphorylaseanditsModulatorInterferon-QinChemotherapyofHepatoceUularCarcinomausingPr-drugof5-Fluorouracil

Abstract

BackgroundandObjecfives

Hepatocellularcarcinoma(HCC)hasbecomeoneofthemajordiseasesforhumanbeing.HepaticsurgeryandmultimodalitytherapyarecurrentlythetreatmentchoicesforHCC,however,chemother印yisstillneeded,especiallyinthetreatmentofHCCwithextrahepaticmetastasis.5-Fluorouracilf5一FU)hasbeenusedinthetreatmentofavarietyoftuil3.ortypes,unfortunatelyitsresponseratewasonlyaround15%,andserioussideswerealsoobserved.Capecitabine(XelodaTM)isanovelpr-drugof5.FUthatrapidlyabsorbedfromthegastrointestinaltractafteroraladministration.In1998,capecitabinewasapprovedbyFDAfortreatingpaclitaxel—refractorybreastcancer.Zhouetalinowninstitutionrecentlydemonstratedthatcapecitabinemightinhibittherecurrenceandmetastasisafterresectionofahi曲lymetastaticlivercancer.Capecitabineispreferentiallyconvertedtothecytotoxic5-FUintargettumortissuethroughaseriesof3metabolicsteps,inwhichthymidinephsophorylase(TP)isarate-limitingenzyme.TPshowshigherconcentrationsintumortissuethannormaltissueinnumeroustumors,andresultedinhigher5-FUconcentrationsselectivelyintumortissue.TPhasbeenreportedtobeidenticaltotheangiogenicfactorplatelet—derivedendothelialcellgrowthfactor(PD-ECGF).ZhouetaldemonstratedthattheexpressionofPD-ECGF/TPmRNAinportalveintumorthrombosis(PVTT),hepatocellularcarcinoma(HCC)andtumor-freelivertissuewere77.8%,67.9%and35.7%.AnotherreportsaidthatPD—ECGFexpressionwasnotedin51.9%ofHCC.particularlyinthosewithhighEdmondsongrades(III-IV)orPVTT.UnfortunatelythelevelofTPactivityinHCCwascomparabletothatinnormallivertissue,being159.2±91.7versus143.5+72.1“g5-FU/mgprotein/hr.Therefore.itisimportanttofindawaytOenhancetheexpressionofTPinHCCformakingitmoresensibletopr-dragsof5-FU.

TheliteraturerevealedthatthesensitivitytocapecitabinewasenhancedinhumanrenalcarcinomacellstransfectedwithTPcDNATheefficacyof5'-deoxy一5一fluorouridine(5’一dFUrd)hadbeenreportedtobeenhancedthroughtheup—regulationofTPactivitybyvariousfactors,suchasIL—IQ,TNFQ,IFNY,bFGF,PD—GF.Inaddition.IL一12enhmacedtheefficacyof5’一dFUrdandcapecitabineinthe

艘耍磷酸丝鳗丛基调更壹9王选差:!延壁垂篮旦煎屋喧壁煎垡麴些疸主任旦曲盟嚣墓塞煎塞

tumormodelsviaup—regulationofIFNy.Taxol,taxotere,andmitomycinalsogreatlyenhancedthe1evelsofTPinthetumors.

PreviousstudiesindicatedthatthecatalyticactivityofTPwasindispensableforits

effects.Whentransfectedintobreastcarcinomacells,TPwasfoundtoangiogenic

enhancebothangiogenesisandtumorgrowthinnudemiceafterinoculationofthe

cells.ThehighlevelofTPwaspositivelyrelatedtotumormetastasisandpoor

prognosis.

ItlSthereforeneededtOresolvethecontradictionbetweenenhancementof

sensitivitytopr—drugsandincreasemetastasispotentialviaangiogenesisafterup—regulationofTP.

IFNshavepleiotropiceffectsoncellularfunction,includinginfluencesoncellgrowth,dififeretiation,andimmunologicfunction.TreatmentofhumancoloncarcinomacellswithIFNⅡcauseda5-10-foldincreaseinthelevelsofTPmRNAiIlvitro,andenhancedTPexpressionwasinpatientstreatedwitllIFNCI.Wangetalinourinstitutiondemonstratedthathigh-doseandlong-termtherapywithIFNd

inhibitedtumorgrowthandrecurrenceafterresectionofHCC,dose-dependendently

mediatedbyantiangiogenesis,IntheliteraturephaseIIstudywithcisplatin,doxombicin,5-fluorouracil,andIFNainadvancedunresectableHCCdemonstratesthatcompletepathologicalremissionispossible.

ThepurposeofpresentstudyistoevaluatethepossibilityofmodulatingTPbytransfectedwithTPeDNAorbyuseofIFNQ,furthermoretodetectthechangesofcellapoptosis,endothelialcellchemotacticactivitiesandsensitivitytothefluoropyrimidinedrugs.andtoexplorethedoseofIFNnotonlyinducingTPtoincreasesensitivitytofluoropyrimidinedrugS,butalsopreventingbadinfluenceofup-regulationTP,suchasinhibitionofapoptosis,enhancementofangiogenisis.

Methods

TheplasmidpBluescript—TPandpcDNA3.1/zeo(+)weredigestedwithNotl,Xhol,extractedandpurifiedforrecombination.ThepurifiedTPeDNAandpcDNA3.1wererecombinedbyT4DNAligase,ligationproductsweretransformedintoEscherichiacoliDH5oThecorrectorientationoftheTPeDNAinthemultiplecloningsiteofpcDNA3.1/zeo(+)wasconfirmedbydigestionwithApa1.TheexpressionvectorencodingthehumanTPwastransfectedintoSMMC.7721cellswithGeneJ锄merTMreagent.Transfectedcellswereselectedinthemediumcontaining10tag/mlZeocin.Zeocin-resistantcloneswereselectedrandomlyfromthesurvivingcolonies.

胞笪醛酸丝墼曩墓塑苴型王丛塞:!延赶塑焦旦亟屋堕蕉煎丝董丝疸主堡旦鲤型窒墓童垴鐾ThelevelofTPmRNAofculturedcellswasdeterminedbyRT-PCR.Invitroproliferationratewascalculatedbythegrowthcurveandapoptoticcellswerequantitativelyevaluatedbyflowc”ometry.Potentiationoftumorcellinvasionandendothelialeellchemotacticactivityweredetectedtocountthenumberofcellsthroughthefilminboydenchamber.InvitrocytotoxicityassaywasdonewithMTTstaining.SMMC-7721cellswereculturedandthentreatedwitllfreshRPMI一1640with10%FCScontainingthevariousconcentrationIFNa,changesabove-mentionedwereobservedatlast.

BALB/C-n“nunudemicewereinoculatedwithSMMC.772I.andrandomlydistributedintogroupsof5andwereadministeredvariousconcentrationIFNQ.TheTPleveloftumorswasmearsuredbyELISAandtumorangiogenesisWasassessedbymicrovesseldensity(MVD)withallanti—CD34monoclonalantibody.36nudemicebearinghighlymetastaticLCI—D20tumorwererandomlydistributedintogroupof6and%vereadministeredof5-FU,capecitabineandIFNQ(107units/kgdaily)aloneorincombinations.Likewise,30nudemicewererandomlydividedintogroupof4andwereadministeredofcapecitabineandIFNⅡr1.5×107units/kgdaily)aloneorincombinations.Thetumorsizewascalculatedbyusingtheformula:V=a×b2×0.5.Weightofnudemicewasmeasuredonceweekly.

Results

TPexpressionandchangesofbiologicalbehaviorafterTPeDNAtransfection.pcDNA3.1/zeo(+)andpcDNA3.1?TPtransfectedcloneweredesignatedas7721-vecand7721一pTP,respectively.TheTPexpressionlevelin7721-pTPwassignificantlyhigherthanthatin7721一vecorSMMC一7721(P<0.01).Thesensitivityto5'-dFUrdwassignificantlyenhancedbythetransfectionofTPeDNA.However,thesensitivityto5一FUdidnotincrease.AmongSMMC一7721,7721一pTPand7721?vec,doublingtimewas2.3.2.0and2.0day,respectively;Thepercentageofapoptoticcells(mean±SD)was6.50±3.87%,3.76±O.50%and6.364-1.97%,respectively.Theinvasiveactivitywassimilaramongthem.Potentiationtoinduceendothelialcellmigrationwassignificantlyhigherin7721-pTP,comparedwiththatinSMMC一7721andthatin7721一vec,thenumberofcellsthroughthefilm(mean4-SD)was275±29143--+28andl22±35every200Xfieldofvision,respectively.

InfluenceonexpressionofTP,apoptosis,potentiationtoinduceendothelialcellmigrationandsensitivitytofluoropyrimidineinIFN-treatedcells.IFNQcauseda

蝗萱鹾塑垡堕且基遢卫型:E垫垂:!垄虹蕉焦旦氲屋堕瞳敖住煎丝疸主监旦鲍虹宣墓塞塑壁concentration—andtime-dependentincreaseinthemessagelevelsforTP-mRNAlevelsroseat8hrandremainedelevatedforupto72hrTheapproximately2.25一foldincreaseobservedat12hrreachedpeakvalue.IFN.ainducedapproximately3.0.foldincreaseintheconcentration10,000U,mi,andsignificantlyhigherthanthatuntreatedcontrol(P<O.05).ThepercentageofapoptoticcellsWaSnotdifferentbetweenSMMC一7721treatedwithIFN.dandSMMC.7721alone.HigherdoseIFN一Ⅱsignificantlyinhibitedendothelialcellmigrationcomparedwithlowerdoseoralone(P<O.001).PotentiationtoinduceendothelialcellmigrationwassignificantlyhigherinSMMC一772ItreatedwithlowerdoseIFN一Ⅱ.comparedwiththatinsMMC-7721alone(P<0.01),thenumberofcellsthroughthefilm(mearl±SD)was144±25,125±16andl38±18every400×fieldofvision.respectively,inSMMC一772ltreatedwithIFN—n10,100,1000U/m1,however,93±9

every400×fieldofvisioninSMMC一7721alone.ButthereWaSnodifierenceinthehumberofcellsthroughthefilmbetweenSMMC.7721treatedwithIFN。Ⅱ10000U/m1andSMMC一7721alone.IFN-CtenhancedthesensitivityofSMMC。7721to5’.dFUrdwithdose—dependentincrease.Theapproximately2-foldincreaseobservedinthedoseofIFN—a10,000U/ml,significantlyhigherthanthatuntreatedcontrolorlowerdose(P<0.05).Therewaspositivelycorrelationbetweensensitivityto5'-dFUrdandthe1evelofTPmRNAinSMMC一7721cellstreatedwithIFN—afr=0.6.P=O.008).TheeffectofIFN一ⅡOilthegrowthinhibitoryeffectsof5.FUinvitrov/asnotobvious.Influenceonthetumorgrowth.IevelofTPandMVDinthetumortissueinthenudemicebearingSMMC一772lhumanlivercancercellsafteradministrationofIFN—n.IFNdcausedadose-dependentinhibitionofthetumorgrowthandincreaselevelofTPinthetumortissue.TheTPexpressionlevelwassignificantlyhigherinthetumoradministeredwithIFN-IJr9.O×10。U/kg/dayandi.5×107U/kg/day,compared、vi血untreatedcontr01fP<0.01).ThevalueofMVDinthetumortreatedwithIFN.oincreaSedwiththeriseofIFN-ddoseandreachedthepeakvaluewhenadministeredIFN一Ⅱdosewas9.0×10。UNg/day,significantlyhigherthanthatuntreatedcontrol(P<0.05).WhenadministeredIR、『一adosewas1.5×107U/kg/day,thevalueofMVDinthetumordramaticallydecreased,similartothatuntreatedcontr01.Efiectontumorgrowth、expressionofTPinLCI—D20tumortissueafteradministrationofIFN—aincombinationwithpr-drugsof5-fluororaeil.Thetumorvolumewassignificantlysmallerinthe10werorhigherIFN.aincombinationwithcapecitabinegroup,comparedwithuntreatedcontrolgrouporIFN一Ⅱ,

堕萱鐾鲮丝鲤盈基塑蔓型±煎蠢:!垄壁垂焦旦氢屡堕睦蓝控蕴丝复主篮旦鳆矍}塞墓窑擅薹

capecitabinealonegroup(P<0.05).TheefficacyoflowerorhigherIFN-Ⅱincombinationwithcapecitabinewasmorethanjustadditive,andthetumorregressed.Incontrast,lowerIFN-Oand5-FUincombinationshowedonlyadditiveactivity.IFNqcausedaincreaseintheproteinlevelsforTPinLCI—D20tumortissue.Theapproximately1.5-foldincreaseobservedinthegrouptreatedwithIFN-Ⅱ,butcapecitabinedidnotinfluencetheexpressionofTP.

Toxicityandsideeffectsofcombinationtherapyinvivo.Ontheonehand,higherIFN—nandcapecitabineincombinationshowednosynergistictoxicityintermsofweightloss.Themajorsideeffectwastherenalfunctiondamage.Ontheotherhand,noincreaseinthetoxicitylowerIFN-dand5?FUincombination,andthesideeffectsweresimilartothatinhigherIFN一Ⅱincombinationwithcapecitabine.

Conclusions

1.Thesensitivityto5'-dFUrdwassignificantlyenhancedbythetransfectionofTPcDNA,butpotentiationtoinduceendothelialcellmigrationwassignificantly

andthepercentageofapoptoticcellsdecreasedatthesametime.higher

2.IFNacausedaconcentration-andtime—dependentincreaseinthemessagelevelsforTP,andenhancedthesensitivityofSMMC?-7721to5'-dFUrdwithdose?-dependentincrease.

3.Intheconcentration10.000U/mlIFN一ⅡsignificantlyenhancedTPmRNAexpression,inhibitedtheendothelialcellmigrationanddidnotinfluencethepercentageofapoptoticcells.

4.Int11edose1.5X107U/kg/dayofIFN—ainhibitedthetumorgrowth,enhancedlevelofTPinthetumortissueinthenudemicebearingSMMC一7721humanliver

ofMVDinthetumor.cancercells,butdidnotinfluencethevalue

5TheefficacyoflowerorhigherIFN—dincombinationwimcapecitabinewasmorethanjustadditive,andthetumorregressed.Ontheotherhand,toxicityintermsofweightlossdidnotappeartobesynergistic.ThemajorsideeffectWastherenalfunctiondamage.Incontrast,lowerIFN一Ⅱand5-FUincombinationshowedonlyadditiveactivity.

Keywords:Thymidinephosphorylase,Platelet—derivedendothelialcellgrowth,Interferon.Q.2a,5-Fluorouracil,5’.deoxy一5一fluorouridine,Capecitabine,Hepatocellularcarcinoma,Microvesseldensity

堕萱壁墼垡篮丝基型卫型王盐塞:!垄赶垂焦旦氩显堕壁蓝签董焦厦空往旦盟亟塞苴壹

前言

原发性肝癌已经成为严重危害人类生存的重要疾病之一。Pisani等报道,就全球而言,肝癌的发病率在各种癌症中位列第八位,而病死率却排在第四位¨J;我国肝癌病死率占全部恶性肿瘤病死率的第二位,占全部恶性肿瘤死亡人数的18.8%【2】。为此,在21世纪,积极开展肝癌的防治研究仍有其紧迫性。最近的几十年肝癌的研究取得了可喜的进展,然而整个人群的肝癌5年生存率,无论东方还是西方,仍都只有5%左右。

目前,肝癌的治疗仍以手术为首选,但手术切除的突出问题是切除率低,就诊的病人中适合手术切除的不足25%口】,且术后复发率高,根治性切除术后5年复发率达61.5%14J。对于不能切除的肝癌,经肝动脉化疗栓塞(TACE)己成为首选疗法。一项随机对照临床试验研究表明,不能手术切除的亚洲肝癌病人中,TACE可以明显改善肝癌病人的生存期【5】。但单纯TACE阻止肿瘤细胞播散入血的作用有限的,在TACE治疗前后外周血AFPmRNA的阳性率并无显著改变【6】,而在TACE治疗的基础上序贯局部或全身的化疗或免疫治疗可取得比单一治疗方式更好的疗效,能显著降低肝外转移率,对改善肝癌患者的预后有积极意义”{。

最新研究结果表明,单一治疗模式已不适合于肝癌的治疗,以提高肝癌总体疗效为目的的规范化综合治疗成为临床研究的首要问题。综合治疗是相对于单一治疗方法而言,以多种疗法的合理综合与序贯应用为特点。主要包括3个方面的内容:(1)可切除性肝癌的术前、术后综合治疗,以预防术后复发:(2)对无法根治性切除的肝癌做姑息性切除,术后进一步抗癌治疗,以延长患者带瘤生存时间;(3)对不能切除患者的综合治疗,可使部分患者的肿瘤缩小后获得二期切除或延长患者生存期惮J。

在目前肝癌的综合治疗中,全身化疗的作用逐渐引起重视。然而在肝癌的治疗历史中,全身化疗的作用多数时候被忽视了。的确,对一些中晚期不能手术切除的病人,单纯的全身化疗并不能带来好处,它既不能使肿瘤缩小,又对病人的生存率无影响,相反,因大多数病人全身情况差,不能耐受全身化疗的副作用,全身化疗会加速病情恶化。但是,临床上发现一些根治术获较长期生存的病人,在余肝无复发,功能良好的情况下,出现了肺、骨等脏器的转移,给治疗上带来了很大困难,严重影响了病人的治疗,此时局部治疗很难起到良好的效果、全身化疗将是很有前途的治疗手段pJ。

5一氟尿嘧促(5一FU)作为许多恶性肿瘤特别是消化道肿瘤(包括肝癌)的主要化疗药物已有40多年历史。全身应用5.FU对肝癌的疗效各家报道不一,一般有效率仅约15%左右[10】,且5-FU治疗常伴有呕吐、脱发、白细胞计数降低等副作用,病人常因不能耐受副反应而放弃治疗。现已有多种方法来减轻5一Fu的副

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作用,其中之一是应用无毒性作用的5.Fu前体药物。卡培他滨(capecitabine,商品名:希罗达Xeloda)是一个新型的氟尿嘧啶前体药,具有口服后迅速吸收,在肿瘤内部优先转化为5-FU的特点,较直接静脉应用5一FU相比,具有更强的肿瘤选择性和更少、更轻的副作用。已被美国FDA批准用于紫杉醇抵抗的乳腺癌的临床治疗【I“。我所周俭等研究表明,卡培他滨具有抑制高转移人肝癌裸鼠模型LCI.D20肝内原位移植瘤的生长、转移及切除术后转移复发的作用[12,131。卡培他滨本身无细胞毒作用,需在体内经过多步酶解反应才能生成具有化疗作用的5一FU。其中胸苷磷酸化酶(thymidinephsphorylase,TP)是发挥作用的关键限速酶1141。研究表明,在多种肿瘤组织中TP表达水平升高[15,16,17,18],因此卡培他滨可以优先在肿瘤内部转化为5-FU。但由于肿瘤的异质性,不同肿瘤之间,同一肿瘤内部不同个体之间,TP表达水平差别都很明显,如何提高TP低表达或无表达的肿瘤对氟尿嘧啶前体药的敏感性,是进一步提高其疗效的关键。

提高肿瘤组织中TP的主要手段包括转染TPcDNA[191,联合应用上调TP表达的细胞因子或化疗药∞21】,从而增强肿瘤对5一Fu前体药物的敏感性。但TP表达水平升高后,具有潜在的促进肿瘤新生血管形成的作用,因为研究已经发现,体外具有诱导内皮细胞移动,体内具有促进肿瘤血管生成的血小板衍化内皮细胞生长因子(PD.ECGF)是通过其具有TP的酶促活性实现的1221。而在一些肿瘤中,PD.EcGF,rP的高水平表达与肿瘤的转移及不良预后正相关。

干扰素一n(IFN.a)是I型干扰素,具有抗病毒感染,促进细胞分化,调节细胞增殖反应和免疫调节等多种功能,我所王鲁等发现IFN,n具有抑制肿瘤新生血管形成的作用口31。还有报道表明,白介素.1a、肿瘤坏死因子一Q、干扰素Y、n等多种细胞因子能上调TP表达。临床研究表明,联合应用干扰素与5.氟尿嘧啶及其它化疗药,使部分不能切除的肝癌病人获得临床治愈的可能【24J。

本课题拟研究转染TPcDNA与应用干扰素.a两种途径调节肝癌细胞TP表达的可行性,以及TP表达改变后对细胞形态学、凋亡水平、诱导内皮细胞移动能力及药物敏感性的变化,以期寻找合适的IFN—Q剂量,达到既能上调TP表达提高肝癌对氟尿嘧啶前体药的敏感性,又能有效抑制TP表达上调后诱导血管生成能力增强的不良作用。为使该课题应用于临床,又设计了在人肝癌高转移裸鼠模型LCI—D20中进行联合应用IFN.a与氟尿嘧啶类药物的干预实验,观察联合用药的效果及毒副作用,以期为将来应用于临床提供参考。

塑琶鲮蹩缝鳖丛丛遄蔓型±拨耋:!盘&I碴焦旦瓢屡喧噻苴热麴也疸空焦旦盥题黧笠=艇盆

第一部分

转染瘸营磷羧健酶eDNA撵寒器瘦黯氟晷嘧睫兹俸骜敏感瞧豹磅究

主要仪器设备:

l,低温超逮褒心戡Microm£LxRfInternational

2.UV,Visiblespectrophotometer,Ultrospe3000PharmaciaBiotech

3.GeneAmpPCRSystem2400PERKINELMER

4.DY—A电泳仪、H6--l微型电泳槽

凝胶灌制平台、凝胶样品梳上海西巴擞生物科技开发公司5.Centrifuge-5415CEppendorf

6。ImageMasterVDSPharmaciaBiotech

7.DKZ系歹l电热恒温振荡水槽上海益恒实验仪器有限公司8.Water-JacketedIncubatorFormaScientific

9.嘏转纯仪GenePulser.谢BIO.RAID

10.C02培养箱ESPECBNA--321D溅,USAl1.流式细胞佼FACSCalibur,BektonDickinson

主要试裁及配割:

RPMI1640培养液:溶解1.29/LNaHC03、5.79/LHEPES、0.1l∥L丙酮酸、

0,39lLL一谷氮聚黩,澜pH鏊趸7.2,0,22p.m滤器撼滤,努装,4"C缣存。

高糖DMEM培养液:DMEM为GIBCOBRL产品,用三蒸水配制。加入3.7∥l碳酸鬣钠,按照20蛞浓度加入人AB型盘渍f上海市中心盘懿),调pH至7.2,

0229m滤器过滤,分装,4℃保存。

骧蛋彝酶:用pH7,4不含c矿+、M92+戆D.Hank’s液配或e,25%的胰酶,撼滤除

菌后,分装,.20℃储存。

D-Hank’s液的配刳:每舞含有NaCl8.OOg,KCt0.409,Na2HP04?7H20O.129,KH2P04O069,NaHC03O.359。

0。02%EDTA:用pH7。4不舍Ca2+、Mg”的D-Hank’s液配制媛O。02%的工作渡,

10磅15min高压蒸汽灭菌,分装、4"C储存。

0.1mol/LPBS(pH7.3)缓冲液;Na2HP04‘12H2027.58149,NaH2P04"2H203.589159,NaCl8.59,加三蒸馏水至1000ml,溶解,高压消毒后室游保存。

Giemsa染液:准确拣取O.509Giemsa色素(上海试剂三厂,批号20000324),

放入陶瓷研钵中,加入分析纯甘油30mi研蘑,然后加入30m1分析纯甲醇,56℃水浴2小时后,室瀑密闭保存。

旗纯丙碇(PI)染液:PI15rag,榴橡黻铺O。Ig,NP一40O.3ml,加蒸馏水至100ml,

地董盛酸业堕丛丛型互型土丛塞:!垄』!王堡焦旦亟屋耍噻煎住荭毡痘尘韭旦塑婴壅筮=部垃4"C避光保存。

苏木素染液:称取苏木索粉o.59和铵矾249溶解于70ml蒸馏水中,然后取Nal0319,水59,再加入甘油30ml和冰醋酸2ml,混合均匀,滤纸过滤,备用。

伊红染液:称取O.59水溶性伊红染料,溶于100ml蒸馏水中。

MTT溶液:称取250mgMTT(批号010302),加50mlPBS(0.01mol/L,pH7.4)在电磁力搅拌机上搅拌30min,用微孔滤器除菌,分装,4"C保存。

4%台盼蓝母液:称取49台盼蓝,加少量蒸馏水研磨,加双蒸水至100ml,用滤纸过滤,4V保存。使用时,用PBS稀释至O.4%。

RNA提取:

TrizolReagent购自SNBC;氯仿,异丙醇购自中国医药上海化学试剂公司;

磷酸缓冲盐溶液(PBs):89氯化钠,O.29氯化钾,t.449磷酸氢二钠,O.249磷酸二氢钾溶于800ml去离子水中,调pH为7.4,定容至1000ml。

DEPC(焦碳酸二乙酯)处理水:在1000ml去离子水中加入2mlDEPC,剧烈振荡,室温过夜后,高压灭菌。

75%乙醇:300ml无水乙醇+100mlDEPC处理水,振荡混匀

逆转录反应:5xFirst-StrandBuffer(250mMTriS-Hcl(pH8f3),375mMKCl,15mMMgCl2)、DTTlOOmM、M?MLVReverseTranscriptase200u/lal均购自

GibcoBrl;Oligo(dT)l5O.1ing/D1、由赛百盛合成;dNTPs10.0mM、RNasin40“ul均购自Promega。

多聚酶链反应:10×PCRBuffer[100mMTris.HCI(pH9.0),100mMKCl,20mMMgS04,80mM(NH4)2S04,O.5%NP一40)、TaqDNApolymerase5u]gl购自BBST;TPPrimer、13-actinPrimer、ZeocinPrimer均由申友公司合成。

琼脂糖凝胶电泳

TBE电泳缓冲液:1089Tris碱+559硼酸+40mlO.5mol/LEDTA(pH8.0),加去离子水至1L,所得的溶液为10×贮存液。用时再用去离子水稀释10倍或20倍,即得1xTBE或0.5×TBE。

1%、1.7%琼脂糖凝胶:在一三角烧瓶中分别加入lg,1.79Agarose,lOOmlO.5xTBE,在Microwave中转2分钟后,加入10mg/ml溴化乙锭59l,室温下保存,备用。Agarose购自SIGMA公司。

墅萱蠛篷些醢缝蕴翌堇趔王魃茎:!褒驻擅焦旦然屡堡壁藏链蒸毡痘童疰旦数受筑签=趣坌8.克隆培养,鉴定

梳6个毙隆培养后,进行质粒小抽,利粥Not】,Xhol双酶切及Apal单酶切,鉴定。双酶切反应体系及反应条件同前。Apal单酶切反应体系:10×bufferY51al,Apa{lgl,pcDNA3.1/zeo(+)-TPlgg,粕双蒸永至509l。葳应条{串:37℃,90分钟,65℃,15分钟。

覆毅扩增,中搔,缝亿:方法、步骤嚣蔚。

结果

全长TPeDNA插入在原梭表达载体pBluescript的多克隆位点的EcoRl内。pBluescript—TP质数经Notl积Xhol酶切瑟生成大,{、不等黪秀条片段,片段长度分别约3.0kb和1.6kb,其中较短的片段中含有目的基因TPcDNA。而pcD凇3.1/zeo(+)经双酶切鼷褒电泳强上仅凳一条豢,为5。0kb左豢。由予在pcDNA3.i/zeo(+)质粒的多克隆位点内及TPeDNA的赫因中各有一个Apal的限制性酶切位点,所以将筛选出麴阳性竞隆进行TNoZl秘Xhol约双懿切及Apal的单酶切(如图la),其中长片段为5.0kb的pcDNA3.1,短片段为1.6kb的目的片段,内含全长TPeDNA。图lb显示为鑫质粒的酶切位点的示意匿,念长TPeDNA位于EcoRl俄点之间。

l2345678910

5。0kb

3.0kb

{.6kb

+一1.6kb

潍la,l,10Marker;2,4硝luescript-TP;3,5

pBluescript—TP双酶切;6pcDNA3.1;7

pcDNA3.1双酶切:8pcDNA3。l—TP烈酶切:9

pcDNA3.1-TP单酶切

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