应用肝脏特异性胰岛素样生长因子-I基因缺失小鼠研究乳腺癌的发病机制

摘要

本研究分为三部分：
　　 第一部分：不同血清胰岛素样生长因子I (IGF-I)水平小鼠乳腺癌模型的建立及比较
　　 目的：应用肝脏特异性IGF-I基因缺失 (LID)小鼠及对照鼠建立原发性乳腺癌模型，比较低血清IGF-I及正常血清IGF-I水平下小鼠乳腺癌发生情况的差异，探讨IGF-I在乳腺癌发生发展过程中的作用并尝试进行干预性治疗。
　　 方法：使用LID鼠及对照鼠各50只，用化学致癌剂7,12-二甲基苯蒽 (DMBA)诱导原发性乳腺癌，并分别随机选取25只小鼠使用人参皂甙Rg3进行干预治疗。比较各组肿瘤发生时间、生长速度、肿瘤大小及个数的差异。
　　 结果：未管饲人参皂甙Rg3的对照鼠乳腺癌发生率为66.7%，肿瘤平均直径 (0.79±0.20)cm，均高于其他各组 (P＜0.05)；而管饲人参皂甙Rg3的LID鼠乳腺癌发生率为12.0%，肿瘤平均直径 (0.15±0.05)cm，均低于其他各组 (P＜0.05)。LID鼠血清IGF-I及IGFBP-3水平均较对照鼠显著下降（约75%），应用人参皂甙Rg3治疗后血清IGF-I及IGFBP-3水平可进一步下降。人参皂甙Rg3治疗后血清IGF-I水平在LID鼠及对照鼠中均明显下降 (P<0.05)，而血清IGFBP-3水平下降无统计学意义 (P>0.05)。
　　 结论：IGF-I参与乳腺癌的发生发展过程，降低血清IGF-I水平对乳腺癌的发生具有抑制作用，应用人参皂甙Rg3对这一效应具有协同作用。
　　 第二部分：应用动物模型研究IGF-I对乳腺癌的发生发展及血管生成的影响
　　 目的：利用肝脏特异性IGF-I基因缺失 (LID)鼠及对照鼠的原发性乳腺癌动物模型收集乳腺肿瘤组织、正常乳腺组织，应用免疫组织化学及基因芯片技术，比较IGF家族及血管生成相关基因在乳腺癌发生过程中的差异表达，探讨IGF-I与肿瘤发生的可能机制。
　　 方法：荷瘤小鼠处死后迅速收集乳腺肿瘤组织及正常乳腺组织，免疫组织化学方法检测VEGF表达及微血管密度 (MVD)，基因芯片分析各组IGF家族及血管生成相关基因的表达差异情况。
　　 结果：VEGF表达检测中，未管饲人参皂甙Rg3的对照鼠平均光密度 (0.34±0.10)、阳性百分率 (0.04±0.02)均为各组中最高 (P＜0.05)；管饲人参皂甙Rg3的LID鼠平均光密度 (0.13±0.03)、阳性百分率 (0.01±0.00)均为各组中最低 (P＜0.05)。微血管密度检测中，未管饲人参皂甙Rg3的对照鼠 (31.9±5.3)为各组中最高 (P＜0.05)，管饲人参皂甙Rg3的LID鼠 (14.4±4.9)为各组中最低 (P＜0.05)。基因芯片分析显示在较高IGF-I水平下，IGF家族中IGF-IR、IGF-IIR、IGFBP-2、IGFBP3基因及VEGFA、FGFR1、PDGFA、MMP2等血管生成相关基因表达上调，IGF家族中IGF-I、IGFBP-4基因及IL12A、PECAM1等血管生成相关基因表达下调。而应用人参皂甙Rg3治疗后可改变以上基因的表达情况。
　　 结论：IGF-I促进小鼠乳腺癌的发生发展，且与血管生长密切相关。降低血清IGF-I水平可影响IGF家族及多个血管生成相关家族基因表达改变，对乳腺肿瘤的发生发展具有抑制作用，应用人参皂甙Rg3对这一效应具有协同作用。
　　 第三部分：应用动物模型分析不同血清IGF-I水平下肿瘤细胞增殖与凋亡相关基因表达情况
　　 目的：利用肝脏特异性IGF-I基因缺失（LID）鼠及对照鼠的原发性乳腺癌动物模型收集乳腺肿瘤组织、正常乳腺组织，应用流式细胞术及基因芯片技术，比较细胞周期及凋亡相关基因在乳腺癌发生过程中的差异表达，探讨IGF-I与肿瘤发生的可能机制。
　　 方法：荷瘤小鼠处死后迅速收集乳腺肿瘤组织及正常乳腺组织，应用流式细胞术检测细胞周期及凋亡比例，基因芯片分析细胞周期及凋亡相关基因的表达情况。
　　 结果：未管饲人参皂甙Rg3的对照鼠处于细胞周期S期的细胞比例为(30.87±6.95)％，显著高于其他各组 (P＜0.05)；而管饲人参皂甙Rg3的LID鼠处于细胞周期S期的细胞比例为(2.27±0.60)％，显著低于其他各组 (P＜0.05)。未管饲人参皂甙Rg3的对照鼠凋亡比例为(2.74±0.69)％，显著低于其他各组 (P＜0.05)；而管饲人参皂甙Rg3的LID鼠凋亡比例为(14.00±1.74)％，显著高于其他各组 (P＜0.05)。基因芯片分析显示在较高IGF-I水平下，BRCA1、RPA3、LTA、TNF-α、TRAIL、TRANCE、BLK、CASP8、TRAF5、APAF1等基因表达下调，CCND1、CCNE2、CDC7、CDK2、LTBR、TRAF4、GADD45A等基因表达上调。而应用人参皂甙Rg3治疗后可改变以上基因的表达情况。
　　 结论：IGF-I对乳腺肿瘤的发生发展起重要作用，降低血清IGF-I水平可影响涉及多条信号转导通路的许多细胞周期及凋亡相关基因差异表达，从而抑制细胞增殖，促进细胞凋亡，对乳腺肿瘤的发生发展具有抑制作用，应用人参皂甙Rg3对这一效应具有协同作用。