APCmin/+小鼠肠组织中氨基酸的代谢变化

发表时间:2015/11/9   来源:《健康世界》2015年8期供稿   作者:孔祥涛 王迎春
[导读] 大连大学附属中山医院消化内科 大连 116001 FAP是最常见的肠道息肉病,最突出的特点是消化道多发性腺瘤性息肉,常造成消化道出血、梗阻等合并症.

大连大学附属中山医院消化内科  大连  116001
摘要:家族性腺瘤性息肉病(familial adenomatous polyposis,FAP)是因APC(adenomatous polyposis coli,APC)基因突变所致的常染色体显性遗传病,发病率为1/10 000~1/15000,外显率接近100%,FAP是最常见的肠道息肉病,最突出的特点是消化道多发性腺瘤性息肉,常造成消化道出血、梗阻等合并症,息肉还可以癌变为结直肠癌,约占结直肠癌总发生率的1%。APCmin/+小鼠的APC基因850位密码子发生无意义突变,导致APC基因的转录在850位基因处终止,形成截短的APC蛋白,APCmin/+小鼠由于这种突变会造成肠道多发腺瘤,尤其是小肠段多见,其一直被用作研究FAP的动物模型。
关键词:代谢组学;FAP;氨基酸;APCmin/+小鼠

        随着后基因组时代的到来,科学家们从生命科学的角度提出了一种新的研究方法——代谢组学,代谢组学将高通量、高分辨率的分析技术与生物信息学相整合,对生物代谢层面进行研究,提供了了解生物体的独特视角[1]。代谢组学处于基因组和蛋白质组的下游。是基因组和蛋白质组的补充.能够更为灵敏地鉴定出基因改变、疾病和环境因素作用所产生的特定代谢型[2]。鉴于以上优势,代谢组学已应用于各类肿瘤的研究。
对象与方法
一、组织样本
        68例组织样本均来自中国科学院大连化物所,为病理诊断明确的腺瘤小鼠和正常小鼠,都按照6、12、22W取点,组织采集后迅速放入—80℃的冰箱保存。
二、样品制备
        1、EP管中的组织样品加入0.5毫升氯仿,加入铁珠,封口膜封好,连同破碎架一同放入-80℃冰箱过夜;2、第二天取出放入组织研磨仪(15s/次,45HZ)研磨3-5次。3、将研磨后的所有液体倒入5毫升离心管内,再用1毫升的氯仿清洗EP管,洗液倒入同一5毫升离心管;再用1毫升甲醇水(21:79)清洗EP管,洗液倒入同一5毫升离心管内;4、12000g,4度离心15分钟,收集上清尽可能完全到一新的1.5毫升离心管内,-80℃冻存过夜,不要吸到蛋白层;事先称重称量盘空重,倒入蛋白层,去掉铁珠,自然通风干燥至恒重,再次称量,计算蛋白干重;5、真空冷冻干机内冻干上清,封口膜封好,-80℃保存;6、冻干样品按1:1、5的比例加入甲醇水(甲醇:水=21:79)。7、取70微升衍生缓冲液与10微升样品复溶液于衍生进样瓶中,涡旋均匀。8、加入20微升衍生试剂,涡旋数秒,于55℃水域中衍生10分钟,上仪器进样分析。
实验结果
        本实验对于6、12、22W腺瘤与正常肠组织36种氨基酸进行独立样本t检验,发现6W组小肠中发现有1种差异氨基酸(4-氨基丁酸);12W组小肠中发现有20种差异氨基酸,大肠中发现有22种差异氨基酸;22W组大肠中发现1种差异氨基酸(组胺)。
讨论
        氨基酸的正常代谢是生命活动的一个重要基础,全身组织细胞都能进行氨基酸的代谢,包括脱氨、脱羧、氨代谢以及氧化分解等一般代谢过程和个别氨基酸代谢,以及参与蛋白质的合成等[3]。组织细内的氨基酸大多通过转氨酶和谷氨酰胺脱氢酶联合进行脱氨基代谢。肠组织内的氨基酸的代谢变化与其他组织略有不同,有研究表明[4,5],小肠吸收的食物氨基酸并不能全部进入门脉循环供肠外组织利用,在机体首过代谢中,他们会不同程度地被PDV组织截留,而截留的大部分必需氨基酸被肠道组织吸收利用。食物中的必需氨基酸不仅是肠黏膜的能量物质,而且还是肠道组织结合蛋白质、氨基酸、谷胱甘肽和多胺等含氮物质的底物,在维持肠道健康方面发挥着重要作用[6]。
        与正常组织一样,肿瘤细胞的生长也需要营养成分,但其动力学改变,摄取氨基酸的速度明显加快,细胞内合成代谢明显加强,导致宿主氨基酸代谢发生改变[7]。随着肿瘤的快速生长,肿瘤和机体竞争营养底物,特别是氨基酸,肿瘤需要不断摄取氨基酸,血浆氨基酸池被认为是肿瘤氨基酸的主要来源,这必然会导致氨基酸的代谢紊乱,肿瘤因此被称为氮的陷阱[8]。



        家族性腺瘤性息肉病最初发病原因的确定是由于APC基因缺陷而导致[9],随后一系列的关于APC与FAP的报道接踵而来。然而APC最初的第一个功能是在其与β-catenin之间的关系显现出来的[10],因此我们现在知道APC在Wnt信号传导通路的重要性。为了研究APC缺失对于人类带来的影响,Su[11]等人首次创立了APCmin/+小鼠在Wnt信号传导中的应用。研究报道中发现,同种药物用在APCmin/+小鼠和人类身上有一定的相关性,这就更进一步说明了APCmin/+小鼠在人类疾病应用中的相关性。
        通过相关文献我们不难发现,肿瘤组织与正常组织之间确实存在氨基酸的差异变化,本实验通过对6、12、22W的APC缺陷小鼠的肠组织和正常肠组织的36种氨基酸做了独立样本的t检验发现,每个周次都有差异氨基酸,尤其是以12W的差异氨基酸最为多,差异性最为显著。本实验的实验结果也说明部分氨基酸在APC缺陷小鼠所致的腺瘤组织中显著聚集,但由于没有做更进一步的分析,故无法说明具体什么氨基酸在APC缺陷小鼠肠组织中的变化具有正或负相关性,可与下步实验进行研究。通过相关文献,发现肿瘤组织与正常组织之间确实存在氨基酸的代谢差异,一些氨基酸很可能成为新的肿瘤标记物。本实验通过对APC缺陷小鼠的氨基酸检测发现差异氨基酸,下一步我们可以对临床病例的血液、尿液进行代谢组学检测,寻找差异氨基酸,这对于FAP的诊断具有鲜明的帮助作用。
参考文献:
[1]张品南,许扬杨等.肿瘤代谢组学的研究进展.医学研究杂志,2008,37(12):19-22.
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[3]Raamsdonk LM,Teusink B,Broadhurst D,et a1.A functionalgenomics strategy that metabolome data to reveal the phenotype of silent mutations[J].Nat Bioteehnol,2001,19(1):45-50.
[4]马延磊,刘伟杰,彭佳等.基于气相色谱一质谱联用的结直肠癌代谢组模式特征性研究[J].中国胃肠外科杂志,2009,12:386-390.
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[6]叶志金,郑力等,APCMin/+结直肠癌癌前病变小鼠模型的生物学特性[J].临床与实验病理学杂志,2011,27(4):393-399.
[12]Wu J,Zhang B,Wu M,et al.Screening of a PKC zetarspecific kinase inhibitor PKC zI257.3 which inhibits EGF-induced breast cancer cell chemotaxis[J].vest New Drugs,2010,8(3):268-275.
[7]廖明永.氨基酸代谢与临床[J].中华普外科学文献.2008,18(1):58-61.
[8]Stoll B,Henry J,Reeds PJ,et al.Catabolism dominates the first pass intestinal metabolism of dietary essential amino acids in milk protein-fed piglets[J].Nature,1988,128(3):606-614.
[9]张京,戴兆来,肠道必需氨基酸代谢及其功能的研究进展[J].医学研究杂志,2010,17(1):55-59.
[10]陆伟,杨晶,金玉坤等.荷肝癌小鼠血浆与肿瘤组织支链氨基酸代谢变化[J].天津医药,2010,38(5):412-414.
[11]Medina MA,Marquez J,Castro IN.Interchange of amino acid between tumor and host[J].Biochem Med Metab Biol,1992,48(1):1-7.
作者简介:孔祥涛(1984-),男,辽宁大连人,硕士研究生,研究方向:消化病学。

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