儿茶酚胺氧位甲基转移酶影响结直肠癌生物学行为的机制研究

Colorectal cancer is one of the leading lethal malignant tumors in the world with high incidence. The way to solve the troublesome includes finding early detection biomarkers, predictors of recurrence and metastasis, as well as effective therapeutic targets. Many studies have found that Catechol o-methyltranderase (COMT) has a close relationship with the tumorigenesis , cell proliferation and prognosis. In the preliminary study we have found that the COMT gene and protein are both highly expressed in colorectal cancer tissues compared with normal colorectal mucosa. So we make a hypothesis that COMT may affect the biological behavior of colorectal cancer. This study, designed on the basis of previous work, further investigate the expression of COMT in a variety of human colorectal cancer cell lines and make clear the relation with cell proliferation, migration and other phenotypes; overexpression and silence COMT gene, then study the phenotypic change in the cell lines after regulation; and to establish animal models with the regulated tumor cells to investigate the growth, proliferation and apoptosis. Measure the COMT levels in tissues and blood of normal human colorectal mucosa, adenomas and different stages of patients with colorectal cancer. We can make a new strategy in early diagnosis and prognosis prediction through the exploration of COMT and biological behavior in cell lines and animal models.

结直肠癌是在全世界范围内高发的恶性肿瘤。既往文献报道COMT与多种恶性肿瘤的发生、增殖及预后等密切相关，我们在先期研究中也发现COMT基因在结直肠癌组织中较正常结直肠黏膜呈明显高表达，因此我们提出假设：COMT可能与结直肠癌生长、增殖等功能有关，并影响结直肠癌的生物学行为。为此本研究拟在已有工作基础上，进一步测定人结直肠癌细胞株COMT基因及蛋白的表达情况,与细胞增殖、侵袭等表型建立关联；过表达及沉默该基因，观察调控后细胞株的表型变化；建立调控后肿瘤细胞的动物模型，观察肿瘤的生长、增殖和凋亡；测定正常人、结直肠腺瘤及不同分期结直肠癌患者组织和血液中COMT的水平，与上述细胞株COMT的表达情况建立关联。通过细胞水平和动物体内实验探索COMT对结直肠癌生物学功能的影响及其机制，为结直肠癌的早期诊断和预后预测提供新策略。

目的：结直肠癌的发病率男性高于女性，性激素可能在结直肠癌的发生、发展起到一定的作用。儿茶酚胺氧位甲基转移酶（COMT）广泛存在于几乎所有的哺乳动物组织中，是雌激素代谢中一种关键的酶。COMT在结直肠发生发展中的重要作用以及临床意义有待研究。.研究设计和方法：通过免疫组化的方法研究COMT在癌组织与癌旁组织的表达量，再通过Western免疫印迹法测定COMT的两种同工酶S-COMT和MB-COMT在癌组织与癌旁组织的表达量。通过ELISA法测定COMT在血清中的表达量。通过单因素、多因素分析和Kaplan-Meier生存分析等方法评价COMT表达量与患者临床指标及生存期之间的关联。在细胞水平上，使用瞬时转染法过表达和低表达COMT，通过CCK-8法检测细胞增殖、流式细胞仪法测定细胞凋亡率、Transwell法测定细胞的侵袭能力；使用Western印迹法测定调控细胞增殖、凋亡、侵袭的关键蛋白与COMT蛋白表达之间的关联。使用稳定转染的结直肠癌细胞系进行裸鼠移植瘤模型，观察COMT过表达和低表达对小鼠体内成瘤能力的影响。.结果：免疫组化结果提示结直肠癌患者的癌组织的COMT表达量显著性高于癌旁组织，Western免疫印迹法提示S-COMT在癌组织显著性高表达。ELISA法提示结直肠癌患者血清COMT含量高于正常对照人群，但无显著性差异。COMT蛋白与患者的临床T分期显著相关，在低分期患者中COMT表达量较高。COMT通过调节p-Akt、PTEN等分子细胞系的增殖，通过调节p53、p27、p21，CDK4，cyclin D1抑制细胞周期G1到S期转换。COMT通过调节Bax等蛋白增加对5氟尿嘧啶诱导的细胞凋亡的敏感性。COMT通过调控E-Cadherin抑制侵袭能力。COMT过表达细胞系在裸鼠体内成瘤的平均体积小于显著性小于对照组。.结论/意义：COMT在结直肠癌癌组织中异常高表达，有可能成为血清肿瘤标志物。COMT的表达量与肿瘤T分期显著相关。体内体外实验提示COMT抑制结直肠癌细胞系的增殖、促进其凋亡、抑制其侵袭。