2013年2月 中国实验动物学报 ACTA LABORAT0RIUM ANIMALIS SCIENTIA SINICA February,2013 V0I.2l No.1 第21卷第1期 二乙基亚硝胺诱导大鼠肝癌组织CLDN1 基因表达及其甲基化 张斌 ,李琦 ,殷佩浩 ,高虹 ,赵成根 ,范忠泽 (1.上海中医药大学附属普陀医院中医肿瘤科,上海200062;2.复旦大学附属中山医院青浦分院肝病科,上海201700) 【摘要】 目的探讨二乙基亚硝胺(diethy1nitrosamine,DEN)诱导大鼠肝癌发生中肝癌组织CLDN1基因表达 及其启动子甲基化的规律。方法65只雄性Wistar大鼠随机选择4O只作为模型组,其余作为正常组。模型组在 1—12周饮用含DEN 80 mg/L的饮水以诱癌(每日8rag/kg),各组在造模过程的第4周、8周、12周、l6周随机5只 取肝,第2O周剩余大鼠取肝,应用RT-PCR方法检测肝组织CLDN 1 mRNA的表达,应用MSP法检测肝组织CLDN1 启动子甲基化和非甲基化。结果 模型大鼠病死率为10%(4/40),正常组无死亡。至第2O周,成瘤率达到 100%。RT—PCR显示,与正常组比较,模型组在16周和20周CLDN1mRNA表达下调(P<0.05),其他各周两组差 异不显著。MSP结果表明,模型组肝组织CLDN1甲基化率达77.78%,而正常肝组织甲基化率为24%,两者比较差 异有显著性(P<0.O1)。结论进一步深入研究。 CLDN1启动子甲基化及CLDN1基因表达下调与大鼠肝癌病变相关,对其机制值得 【关键词】 原发性肝癌;二乙基亚硝胺;大鼠;CLDN1;DNA甲基化 【中图分类号】Q95—33,R730.2 【文献标识码】A 【文章编号】1005-4847(2013)O1-0080-04 Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2013.01.016 Detection of the expression and promoter methylation Of CLDN 1 in rat models 0f hepatOceUular carcinoma induced by diethylnitrosamine ZHANG Bin ,LI Qi ,YIN Pei-hao‘,GAO Hong ,ZHAO Cheng—gen ,FAN Zhong—ze (1.Department of Traditional Chinese Medicine Oncology,Afilifated Putuo Hospital,Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shanghai 200062,China;2.Department of Liver Disease of Qingpu Branch of Zhongshan Hospital,Fudan University,Shanghai 201700) 【Abstract】0bjective To investigate the expression mechanism of CLDN1 and its promoter methylation status in rat models of hepatocellular carcinoma induced by diethylnitrosamine.Methods Male Wistar rats were randomly divided into normal control group(rt=25)and model group(n=40).The rats of model group were given DEN drinking water(80 ppm) at a dose of 8 mg/(kg‘d)for continuous 12 weeks to induce hepatoma.Each group was randomly executed 5 rats at the 4th, 8th,12th,16th week,respectively,and other rats were all killed at the 20th week.The expression of CLDN1 mRNA was de— termined by RT—PCR.At the same time,the promoter methylation of CLDN1 was tested by MSP methods.Results At the end of 20th week,the mortality rate of normal control group was 0 and that of the model group was 10.O%,and the tumor for— mation rate of model group at 20th week was 100%.RT—PCR analysis showed that the CLDN1 mRNA expression of the model group was declined only at 16th week and 20th week(P<0.05 vs.normal group).MSP analysis showed that the CLDN1 methylation rate of the model group was 77.78%,while that of the normal group was only 24%(P<0.01).Conclusions The decreased expression of CLDN1 and high methylation occurrence in the promoter region of CLDN1 are closely related with the pathogenesis of liver cancer induced by diethylnitr0samine,and its mechanism is wotrh further studying. 【Key words】Primary liver cancer;Diethylnitrosamine(DEN);Rat;CLDN1;DNA methylation [基金项目]上海市普陀区科委自主创新基金课题资助项目(普科委200937);上海市嘉定区卫生局基金资助(NO.KYXM2010.12-03)。 [作者简介]张斌(1967一),男,副主任医师,博士。研究方向:肝病的诊治。E—mail:zhxy2010@163.corn 中国实验动物学报2013年2月第2l卷第1期Acta Lab Anim Sci Sin,February,2013,Vo1.21.No.1 81 目前原发性肝细胞肝癌(hepatocellular carcino. ma,HCC)仍是全球发病率较高的恶性肿瘤,其发病 主要与乙肝病毒感染、饮酒及饮食中的黄曲霉菌污 染等多种因素有关,素有“癌中之王”之称,尽管在 肝癌领域方面取得了突飞猛进的进展,但是死亡率 仍然非常高,目前对其发病机制还不清楚¨。 。紧 密连接蛋白1(claudin一1,CLDN1)基因是粘着小带 蛋白家族成员,是非常重要的抑癌基因。为进一步 探索肝癌发病机制,本研究对大鼠二乙基亚硝胺 (diethylnitrosamine,DEN)肝癌模型开展研究,对其 CLDN1基因启动子甲基化及基因表达情况进行了 分析。 1材料与方法 1.1 材料 DEN,0.95 g/mL,纯度99.9%(Sigma公司)。 Trizol RNA试剂(Invitrogen公司);PCR试剂(Pro- mega公司);SPF级Wistar雄性大鼠,8周龄,65只, 体重(100±10)g,购自上海西普尔一必凯实验动物有 限公司【SCXK(沪)2008-0016】,饲养于上海中医药 大学附属普陀医院实验动物房【SYXK(沪)2008. 0055】。 1.2 方法 1.2.1 大鼠肝癌模型制备 所有大鼠适应性饲养1周后,随机选择40只作 为模型组,其余作为正常组。除正常组常规给饮用 灭菌水外,模型组在1~12周的每天给饮用含DEN 饮水以诱癌,用量为每天8 mg/(kg・bw),不足部分 用灭菌水补足,12周后改为提供灭菌水,于实验过 程的第4周、8周、12周、16周,各组随机取5只大 鼠取肝,第20周剩余大鼠全部取肝,观察大鼠肝脏 质地及结节形成情况,统一取肝右叶组织保存于 一80℃备用。 1.2.2肝组织CLDN1 mRNA的表达量检测 取肝组织匀浆后提取总RNA用于逆转录反应, 采用紫外分光光度计测定其吸光度,其中逆转录体 系为20 L,反应条件为25℃10 min,40"1260 min, 85 ̄C5 min后结束。取1 L的cDNA用于PCR扩 增,扩增体系为25 L,其中CLDN1上下游引物分 别为:5 .GTGGATGTCCTGCGTTTCG一3 ;5 .GGTG— GACACAAAGATTGCGAT-3 ,探针为5 一CCAAT— TACCATCAAGGCTCTGGTTGCC一3 ;反应条件为: 95℃30 s变性,95 cI:5 s,6O℃30 s,40个循环,取3 个复管的平均值测定其Ct值,肝组织CLDN1 mRNA 的表达量=2’△n(A Ct值=靶基因Ct值.GAPDH Ct值)。 1.2.3 MSP法检测肝组织CLDN1启动子甲基化和 非甲基化 MSP扩增CLDN1启动子甲基化,其中甲基化 CLDN1上下游引物分别为:5 一ACGTTTGTTAGT- TCGAGGC一3 ;5 一ATAACCGCAACCCGAATTC-3 , 未甲基化CLDN1上下游引物分别为:5 一TGGAT- GT rTGTTAGT rTGAGGT-3 : 5 一ATAACCACAAC- CCAAATTCACA C一3 ,检测方法如下:(1)提取大鼠 肝组织DNA;(2)对DNA进行纯化和修饰,用去离 子水稀释2 jxg DNA至50 L,加入4 L 3 mol/L NaOH后37 ̄C 30 min,然后加入3 mol/L、pH 5.0的 重亚硫酸钠520 IxL和10 mol/L的苯二酚3O L,石 蜡油覆盖,55℃水浴16 h;(3)纯化回收DNA;(4) PCR扩增体系为25 L,其条件为95℃5 min后按照 95℃30 S,55℃30 S,72℃30 s进行35个循环,然后 72 ̄(26 min;(5)对PCR产物电泳情况进行甲基化状 态分析,其中以CpG甲基化酶修饰大鼠肝组织DNA 作为甲基化阳性对照,以ddH:O作为空白对照。结 果判定:MSP产物电泳时只出现未甲基化条带,样 本计为未甲基化;出现甲基化条带,无论是否出现未 甲基化条带,均为甲基化。 1.2.4数据统计 采用SPSS 11.0软件进行分析,计数资料的统 计采用卡方检验,计量资料以平均数±标准差表示, 采用单因素方差分析,两组间均数比较采用t检验, P<0.05为差异有统计学意义。 2 结果 2.1肝组织病理 在20周实验结束时,正常大鼠无死亡,而模型 大鼠病死率为10%(4/40)(病死动物:指实验过程 中已经自然死亡的,或已经病死的;而每个时间点选 择的5个,是尚成活部分中随机选的);模型组大鼠 肝脏表面粗糙,至16周后肝表面及切面可见散在结 节形成,在2O周后成瘤率为100%,而正常组无肝 脏肿瘤形成。肝组织HE染色进行观察,发现正常 肝脏组织结构正常,无明显炎症、坏死、纤维化及肿 瘤形成,如图1A所示。而模型组在20周时,肝小 叶结构紊乱,肝细胞炎症、坏死明显,肝组织散在肿 瘤样组织形成,局部还有假小叶和肝囊肿形成,可见 中国实验动物学报2013年2月第2l卷第1期 Acta Lab Anim Sci Sin,February,2013,Vo1.21.No.1 83 CLDN1在肝癌方面的研究报道还较少,但是也有报 道认为与肝癌发病有关,可以作为肝癌转移复发相 关研究的重要靶点[9 3。本课题对二乙基亚硝胺诱 导大鼠肝癌模型进行初步研究,结果发现,与正常组 比较,模型组在16周和20周CLDN1mRNA表达下 调(P<0.05),其他各周两组差异不显著,表明大鼠 在癌变期间出现了CLDN1的表达下调,表明大鼠肝 癌发病过程可能与CLDN1表达下调有关。 在哺乳动物生长过程中,基因组印记是长期进 化过程中形成的自我监护机制,在胚胎生长、发育过 程中起着重要作用。“印记”机制是呈印记一方的 基因调控序列DNA(一般为启动子)被甲基化、组蛋 白被乙酰基化和组蛋白被甲基化,其中DNA甲基化 是其关键。肝癌的发生是复杂的、多步骤、多阶段不 断演进的过程,其中抑癌基因启动子甲基化在肿瘤 } [ [ [ 1 2 3 4 5 6 i ] ] ] 发病中起着重要的作用,与肿瘤血管生成、浸润及转 移等密切相关¨ “ ,本研究对模型组和正常组肝组 织中CLDN1启动子甲基化水平检测后发现,在16 周成瘤的36例肝癌前病变组织中发生CLDN1完全 及部分甲基化共28例,甲基化率达77.78%,而正 常肝组织25例,发生完全及部分甲基化6例,甲基 化率为24%,两者比较差异有显著性(P<0.01),表 明在DEN诱导大鼠肝癌过程中,CLDN1启动子甲 基化发生是造成肝癌形成的因素之一。 本研究采用DEN诱导大鼠肝癌模型,发现在 20周实验结束时,正常大鼠无死亡,而模型大鼠病 死率为10%(4/40),模型组大鼠肝脏表面粗糙,至 16周后肝表面及切面均可见结节形成,在2O周后 成瘤率为100%,这也得到病理及电镜的进一步证 实。DEN诱导肝癌模型与人类肝癌发病过程比较 接近,经过中毒损伤一增生硬化一癌变3个阶段,是 理想的研究肝癌动物模型,值得进一步推广应用。 (本文图1见封三)。 参 考 文 献 Sia D,Villanueva A.Signaling pathways in hepatocellular 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