癌症的时间生物学:治疗癌症的时间重要吗?
摘要： 我们周围的世界是一个已知有生命进化的世界,一个在不停变化的世界.这些变化多数是周期性的.这些周期性动态变化起源于地球、太阳和月亮之间有规律的时空关系,这种关系正是节律产生的本质.日夜的交替、日照时间的季节性变化以及由于过强或过弱的寻常节律导致的突发性气候变化,所有这些使得地球生命节律得以产生(火星生命尚未深入研究).这些近乎完美的节律变化引起了每日两次(昼夜)和每月一次(月经)的生命节律及相呼应的复杂生理变化.这些信息均已被深深地编入在我们的基因密码中.还有更低频率的节律,如:反映太阳黑子活动的规律(周期为10.5年)及世纪性周期或更长周期的节律,如气候的变更.所有这些节律都具有生物学意义.过去30年中,这些节律对健康、对疾病和宿主间平衡的影响已日显明朗.这些概念早在三世纪前的西方医学中就已经发现,在几千年前的中国传统医学中就有描述和应用.中医的因时施治和时令用药等正合此理.该文通过深入的理论探讨和详实的实验数据阐述了在认识、预防、诊断和治疗癌症时要仔细地考虑时间的科学基础,也为这方面的中医理论提供了现代科学的依据.时间生物学(chronobiology)是一门研究生物现象节律性变化的科学.这种动态生物学研究揭示的是在生物物理和生物化学过程中,以时间为基础的变化规律.常见的生物节律按其周期的长短有3种:以(24±4)h为周期的昼夜节律,以(30±7)d为周期的月节律,和以(12±2)月为周期的年节律.目前,对昼夜生物节律现象研究的多,对其生物学意义了解也深.生物节律基本的特性有:①内源性和遗传性;②外界刺激可调节生物节律;③在没有外界时间相关信息提示时仍可保持节律性.机体内的生物钟是维持这些节律的基本结构,下丘脑的视交叉上核是这个时间中枢的所在.外界环境,如光线或日照每天都对这个时间中枢进行调整,并进而影响机体的许多生理功能,如睡眠、体温、激素分泌及细胞增殖周期等,使得健康机体中这些生理过程都维持着显著的昼夜周期性节律.不适当外界环境刺激,尤其是长期在夜间暴露于强光之下(如从事护士和娱乐业的人员),可导致机体生物钟的持续紊乱.这种持续的紊乱可导致睡眠紊乱、激素分泌失衡、精神状态失调及冠心病等.近来流行病学调查还发现这种紊乱和乳腺癌、结肠癌的发病有关.生物体内存在维持时间节律的分子机制,这就是生物钟基因.它存在于生物钟中枢及每一个外周组织中.机体的时间节律正是由这些生物钟基因及受其调控的相关基因(钟控基因,约占人基因的10%～15%)的协同表达所致.目前已知正常增生活跃的组织中,DNA合成和细胞分裂都具有明显的昼夜周期性节律.其中以对骨髓、肠道粘膜研究得多,因为这两个组织对许多细胞毒化疗药物都很敏感,造成它们损伤的程度是许多化疗药物及放疗应用受限的原因.癌组织也有昼夜时间节律,这表现在:①它在宿主体内的生长有时间节律;②癌细胞的增生和凋亡受生物钟基因调控;③同一种抗癌药物,在某些时间给药可能是有效的,而在另外一些时间给药则不仅无效反而造成对正常组织损伤.临床的随机抽样调查表明只要用药时间适当,细胞毒化疗药物的毒性可以减弱,药物的剂量可以加大,治疗效果可以改善,癌症病人的生存可以延长.对人体癌细胞在一天中某一时刻、处于某一细胞周期阶段的细胞比例的研究,目前仍需要系列地采集一天内不同时段的组织标本来完成.我们曾对一例恶性表皮癌及周边正常皮肤进行了系列的、跨24小时的研究.结果表明病人在日常光照环境中,其癌症及正常表皮细胞的分裂都是有规律的、时多时少的过程.这种动态的昼夜变化节律毫无疑问在癌症的化疗和放疗中有很大应用价值. 动物和临床实验已证明调整用药时间的重要性和可行性.有一个典型的动物实验可证明药物毒性和用药时间的关系.如果连续6 d在白天或其睡眠期给小鼠注射一定剂量的阿拉伯糖苷(arcC),只有15%的小鼠会因药物毒性而死亡;而如果在晚上或其活动期注射同样剂量的药物,则小鼠的死亡率会增加至75%.用表阿霉素(doxorubicin)和顺铂(cisplatin)治疗晚期卵巢癌的临床研究是另一个例子.对病人采用晚间注射表阿霉素和早晨注射顺铂的治疗方案产生副作用的机率明显高于采用早晨注射表阿霉素和晚间注射顺铂的方案.5氟尿嘧啶(5-Fu)的抗癌疗效和副作用的产生也有很强的时间依赖性.对这种时间依赖性的机制现已有所了解.二氢嘧啶脱氢酶(DPD)是氟嘧啶代谢的限速酶,它可以将5-Fu及代谢衍生物转化成无细胞毒性的产物而排出体外.研究表明DPD在大鼠肝脏中的表达是有昼夜节律的,正是DPD在肝脏有节律地代谢、清除5-Fu及代谢衍生物才使得5-Fu的疗效和副作用有很强的时间依赖性.抗癌药物的发展是一个复杂、代价高昂和充满冒险的过程.许多化合物或衍生物被设计、合成或生产,这些备选药物可能针对细胞周期的不同阶段或机制,其中很多备选药物在层层筛选中因为毒性、特异性或有效性等问题而被弃用.如果一个备选药物被证明有效或完全无效,则取舍的结果将是完全不同的,此时请别忘记考虑用药时间的因素.我们的研究表明人体和癌症之间的平衡存在着日、月或季节的节律性变化.了解和承认这些日、月或季节性变化可帮助我们更好地预防、诊断,更安全、有效地治疗人类的癌症.在我们这个以24/7(24小时/日,7日/周)为时间周期单位的世界里,一个现代化、工业化的世界,不适当的环境污染,包括光的污染(如夜间强光照射)日渐增多.它所造成的人的生物钟节律的紊乱是显著的.遗憾的是只有少数医学科学家重视和正在从事这方面的研究.理解生物时间节律的概念可以更好地预防、诊断和治疗人类癌症.我们邀请更多的中国医学科学研究人员和机构加入到我们这个研究行列,运用时间生物学的概念,为更有效地预防癌症、更早期地诊断癌症、更好地控制和治疗癌症而努力.
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磷酸化P27kip1的表达与非霍奇金淋巴瘤的恶性相关
目的 探讨P27kip10位丝氨酸(Ser10)和187位苏氨酸(Thr187)磷酸化形式的蛋白质表达水平与非霍奇金淋巴瘤(NHL)恶性程度的关系.方法 采用免疫组织化学方法检测88例NHL及15例良性增生淋巴结中Ser10、Thr187磷酸化P27kip1和P27kip1蛋白的表达,结合临床及病理资料进行统计分析.结果 两种磷酸化位点的P27kip1蛋白在良性增生淋巴结(不包括生发中心)中的阳性率明显低于NHL,随着肿瘤侵袭性的增加,两种磷酸化位点的P27kip1蛋白表达水平增高,与增殖指标Ki-67呈正相关.Thrl87磷酸化P27kiP1蛋白的阳性率与P27kip蛋白表达水平呈正相关,Ser10磷酸化P27kip1蛋白的阳性率与P27kip1蛋白表达水平表现为负相关.结论 磷酸化的P27kip1与NHL的恶性程度有关,联合检测磷酸化P27kip1与P27kip1蛋白的表达水平可为NHL的临床诊断和治疗提供参考.
关键词： 磷酸化P27kiP1 淋巴瘤 -
视神经切断联合高眼压增高大鼠视网膜内P75NTR和Sortilin的蛋白表达水平
目的 观察视神经切断联合高眼压状态下,视网膜内p75NTR和Sortilin蛋白表达水平的变化.方法 60只健康雄性Wistar大鼠,随机分为对照(control,n=6)、假手术(sham,n=6)、单纯视神经切断(NT,n=24)和视神经切断联合高眼压(NP,n=24)4组.NT和NP模型组,进一步分为术后第1、3、7和14天组(均n=6).用Western blot法,检测各组大鼠视网膜内P75NTR和Sortilin蛋白表达.结果 NP组大鼠视网膜内,P75NTR及Sortilin蛋白表达量在术后第3、7和14天明显高于对照组、假手术组及单纯视神经切断组(P<0.05).结论 高眼压可使大鼠视网膜内RGC本身合成的Sortilin和P75NTR蛋白量增高,60/50 ku的P75NTR及90 ku成熟Sortilin蛋白可能参与了高眼压所致大鼠视网膜神经节细胞的损伤.
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病毒感染后表达下调的RNF167抑制小鼠腹腔巨噬细胞产生IFN-β
目的 探讨RNF167对病毒感染的小鼠腹腔巨噬细胞产生IFN-β的调控作用.方法 RNA病毒VSV和DNA病毒HSV-1感染小鼠腹腔巨噬细胞后,Western blot检测RNF167的表达水平.利用RNA干扰减少小鼠原代腹腔巨噬细胞中RNF167的表达后,病毒感染小鼠腹腔巨噬细胞,实时荧光定量PCR法检测IFN-β的mRNA水平,ELIAS法检测细胞上清中IFN-β的浓度.Western blot法检测IFN-β的转录因子IRF3的磷酸化(p-IRF3)水平.结果 VSV感染巨噬细胞4和8h后,RNF167表达水平显著下降(P＜0.01),而HSV-1感染后RNF167的表达没有显著变化.si-RNF167降低小鼠腹腔巨噬细胞RNF167表达水平后,与对照细胞相比,感染RNA病毒后细胞中IFN-β的mRNA水平及上清中IFN-β水平显著下降(P＜0.01),p-IRF3水平也显著下降.而感染HSV-1病毒后上述指标均无差异.结论 RNF167能够特异性地调控RNA病毒感染的巨噬细胞中IFN-β的表达.
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胆汁中胆固醇升高通过影响CCK-1R再分布抑制胆囊收缩
目的 分析胆汁总胆固醇含量与胆囊收缩功能的关系,并探讨其可能的机制.方法 从2013年3月至2014年1月收集73例在北京协和医院基本外科行胆系手术的胆囊结石患者(结石组)和非胆囊结石患者(非结石组)胆汁,测定胆汁中总胆固醇(TC)和总胆汁酸(TBA)含量.对胆囊结石患者术前行胆囊功能试验.用免疫组化方法测定胆囊黏膜和肌层中Ⅰ型胆囊收缩素受体(CCK-1R)和细胞膜结构蛋白小窝蛋白-3(Cav-3)的表达.用免疫荧光法定位二者在胆囊黏膜和肌层中的共表达.结果 胆囊结石患者胆汁中TC及TBA含量显著高于非结石患者(P＜0.05).胆囊收缩功能较差的患者胆汁中TC含量明显高于收缩功能较好的患者(P＜0.05).结石组胆囊黏膜中Cav-3的表达量明显高于非结石组(P＜0.05).在结石组中CCK-1R和Car-3在胆囊黏膜和肌层中均有明显共表达,而在非结石组则无明显的共表达现象.结论 胆汁中TC含量升高可抑制胆囊收缩功能,其机制与胆囊黏膜和肌层中过多的C av-3和CCK-1R结合进而影响CCK功能有关.
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犬同种带瓣主、肺动脉移植后受体细胞替换的定量研究
目的定量检测同种带瓣主、肺动脉(conduit valved homograft, CVH)移植后受体细胞替换供体细胞的比例,探讨其对CVH耐久性、免疫原性的作用.方法①建立液氮冻存和4 ℃保存犬CVH移植于同种异性受体犬腹主动脉之实验模型.②采用组织DNA提取、定量PCR技术检测CVH中供、受体细胞所占比例.③免疫组化法检测CVH中碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2),结合透射电镜和扫描电镜观察,反映CVH移植后的组织活性.结果①CVH移植后存在受体细胞替换供体组织的过程,长入CVH的受体细胞主要是成纤维细胞及内皮细胞.②具有正常结构和功能的受体细胞长入CVH对于CVH术后长期结构和功能的保持具有重要作用.③受体细胞进行性地替换 CVH细胞,使供体细胞在 CVH组织中所占比例逐渐减少;加之受体内皮细胞长入并覆盖CVH内膜,起"封闭抗原"作用.结论犬CVH移植后受体细胞替换导致CVH的免疫原性下降、免疫性损伤减轻,从而延长其耐久性.
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Anchor Attachment蛋白在结直肠癌中表达增强
目的 探讨Anchor Attachment蛋白(AAP)的表达与结直肠癌浸润、转移的关系及临床意义.方法 免疫组织化学法检测AAP的表达,分析AAP表达水平与肿瘤临床病理特征之间的关系;并用酶联免疫吸附(ELISA)法检测血清中AAP表达水平.结果 结直肠正常肠黏膜、癌原发灶、淋巴结和肝转移灶中AAP的表达阳性率分别为20.5%、53.0%、69.8%和80.0%;癌原发灶、转移淋巴结和肝转移灶中AAP表达阳性率均显著高于正常肠黏膜组织(P<0.01),转移淋巴结和肝转移灶中AAP阳性率高于癌原发灶(P<0.05);淋巴结转移患者和肝转移患者的原发灶AAP阳性率显著高于无转移者(P<0.01);Dukes分期A、B、C、D期患者AAP阳性率逐渐增高,各分期之间差异显著(P<0.01).83例结直肠癌患者血清从P水平为(6.3±2.8)μg/L,显著高于30例健康志愿者的(2.2±0.9)μg/L,(t=6.976,P<0.01);Dukes分期A、B期患者血清AAP水平为(5.2±2.6)μg/L,显著低于C、D期患者的(7.1±2.9)μg/L(P<0.05).结论 检测外周静脉血AAP水平对预测和判断结直肠癌病情和肝转移有重要意义.
关键词： 结直肠肿瘤 Anchor Attachment蛋白 肿瘤浸润 转移 -
JAK/STAT通路调节IL-4诱导的肝星状细胞系LX-2Ⅰ型胶原基因的表达
目的 探讨JAK/STAT通路在IL-4对肝星状细胞(HSC)中Ⅰ型胶原基因表达的影响及其作用机制.方法 用RT-PCR法和ELISA法分别检测不同浓度IL-4对人肝星状细胞系LX-2中Ⅰ型胶原mRNA表达和蛋白合成的影响；用Western blot法和RT-PCR法分别观察JAK1抑制剂AG490对IL-4诱导的JAK1磷酸化以及I型胶原mRNA表达的影响；用Western blot法和RT-PCR法分别观察LX-2转染STAT6-ASON对IL-4诱导的STAT6磷酸化以及Ⅰ型胶原mRNA表达的影响.结果 IL-4诱导LX-2中Ⅰ型胶原mRNA表达及其蛋白的合成,呈剂量依赖性效应,且IL-4浓度为50 μg/L时,胶原mRNA和蛋白水平均开始出现显著差异(P＜0.001)；与空白对照组相比,JAK1和STAT6磷酸化水平分别约为4.8倍和4.0倍,Ⅰ型胶原mRNA表达则分别为4.0倍和5.2倍；而AG490和LX-2转染STAT6-ASON则可以分别阻断IL-4诱导的JAK1磷酸化和STAT6磷酸化以及相应的I型胶原mRNA的表达.结论 JAK/STAT信号传导通路参与调节IL-4诱导HSC中I型胶原基因表达,并在肝纤维化发生过程中发挥重要的作用.
关键词： IL-4 肝星状细胞 JAK/STAT信号传导通路 Ⅰ型胶原 -
HGF及G-CSF诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为肝样细胞
目的 探讨肝细胞生长因子(HGF)以及粒细胞集落刺激因子(G-CSF)可否诱导大鼠骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)分化为肝样细胞.方法 以贴壁法分离、培养大鼠BM-MSCs,流式细胞术鉴定表面标志.实验分为:对照组(10％ FBS),0.1μmol/L G-CSF干预组,20 ng/mL HGF干预组,HGF联合G-CSF共同干预组(0.1μmol/LG-CSF+ 20 ng/mL HGF),诱导后第7天、14天和21天提取细胞总RNA以及总蛋白后进行RT-PCR和Western blot检测白蛋白(ALB)和甲胎蛋白(AFP)基因mRNA转录和蛋白水平.结果 20 ng/mL HGF干预组和HGF联合G-CSF共同干预组P3代BM-MSCs诱导后细胞形态似肝样细胞.BM-MSCs表面标志物:CD34-PE 0.3％,CD45-FITC0.1％,CD90-FITC 99.6％,CD105-PE 99.8％.20 ng/mL HGF干预组和HGF联合G-CSF共同干预组检测到白蛋白(ALB)和甲胎蛋白(AFP)基因mRNA转录水平及蛋白水平表达.在第7、14、21天,随时间增加ALB表达量递增、而AFP表达量递减,且同一时间两组表达量均有差异(P＜0.05).结论 HGF能诱导大鼠BM-MSCs分化为肝样细胞,G-CSF对HGF诱导大鼠BM-MSCs分化为肝样细胞有协同作用.
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解除狭窄联合Rho激酶抑制剂对颈动脉狭窄大鼠认知功能的影响
目的 观察解除狭窄联合Rho激酶抑制剂对重度颈动脉狭窄大鼠认知功能(VCI)、海马区细胞凋亡及相关基因表达.方法 用48只SD大鼠,复制重度颈动脉狭窄模型,分成假手术组、狭窄解除组、药物组和联合组,另12只为对照组.联合组给予狭窄解除和法舒地尔(8.35 mg/kg),药物组注射等量的法舒地尔,狭窄解除组给予解除狭窄,对照组注射等容积的0.9％氯化钠注射液.分别在干预2和4周后,Morris水迷宫实验检测大鼠的空间学习记忆能力；免疫组化方法检测海马区凋亡相关蛋白BCL-2及BAX免疫阳性细胞数；TUNEL染色法检测海马区凋亡神经细胞.结果 与单纯药物组和狭窄解除组比较,联合治疗组大鼠的逃避潜伏期和游泳距离百分比均有显著改善(P＜0.05),海马区凋亡相关蛋白BCL-2免疫阳性细胞数显著增加(P＜0.05),而BAX的免疫阳性细胞数显著降低(P＜0.05),且治疗4周比2周更明显(P＜0.05)；联合治疗组大鼠海马区的神经细胞凋亡率为56.24％±2.25％,明显低于药物治疗组和狭窄解除组的63.86％ ±2.23％和61.89％±2.67％(P ＜0.05),且随着治疗时间延长,细胞凋亡率呈下降趋势.结论 解除颈动脉狭窄联合Rho激酶抑制剂可通过调节凋亡相关蛋白的表达而明显改善颈动脉狭窄引起的认知功能障碍.
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新疆3个HCM家系MYH7基因突变DHPLC检测和DNA测序结果分析
目的 研究家族性肥厚型心肌病(HCM)的主要致病基因β肌球蛋白重链,MYH7突变情况.方法 用变性高效液相色谱DHPLC检测和DNA测序方法对3个HCM家系成员的MYH7基因8、14外显子及附近上下游序列进行检测分析.结果 3个家系其中1个家系发现MYH7基因14外显子中存在Thr441Met突变,该突变在中国人中是首次发现,此外外显子8也存在1个点突变.另外两个家系也发现有不同位点的突变.结论 运用变性高效液相色谱技术和DNA直接测序技术能实现对家族性肥厚型心肌病MYH7基因突变的筛查,有利于早期诊断、患病风险预测.
