本文關(guān)鍵詞：Warburg效應(yīng)在糖尿病結(jié)直腸癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及二甲雙胍抑制效應(yīng)中的作用研究

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【摘要】：背景結(jié)直腸癌是常見(jiàn)的消化道惡性腫瘤之一,在西方發(fā)達(dá)國(guó)家,其發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中均居第2位,并呈上升趨勢(shì)。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),糖尿病可增加結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。但目前關(guān)于二者的關(guān)系研究還處于流行病學(xué)階段,尚無(wú)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)糖尿病可增加患結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),關(guān)于糖尿病增加結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制尚不清楚。二甲雙胍是一種雙胍類口服降糖藥物,屬于治療2型糖尿病的一線首選藥物。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者服用二甲雙胍能明顯降低糖尿病并發(fā)結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。但對(duì)于二甲雙胍抑制糖尿病合并結(jié)直腸癌的作用機(jī)制尚不清楚。糖的有氧氧化和無(wú)氧酵解是機(jī)體組織細(xì)胞獲取能量的主要方式。在有氧條件下,正常細(xì)胞主要通過(guò)線粒體內(nèi)的檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。但在快速增長(zhǎng)的腫瘤細(xì)胞中,即使在氧氣充足的條件下,糖無(wú)氧酵解的速率與正常細(xì)胞相比明顯增高,這種現(xiàn)象被稱為Warburg效應(yīng)。代謝異常是糖尿病患者的主要特征,推測(cè)糖尿病患者在代謝失衡的狀態(tài)下可能會(huì)產(chǎn)生Warburg效應(yīng),從而促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生。因此闡明Warburg效應(yīng)在糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展以及二甲雙胍對(duì)糖尿病合并結(jié)直腸癌的預(yù)防作用中的作用及機(jī)制,對(duì)糖尿病合并結(jié)直腸癌的預(yù)防和治療具有重要意義。本研究擬通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn),評(píng)價(jià)糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)以及二甲雙胍對(duì)糖尿病合并結(jié)直腸癌的預(yù)防作用,并探討Warburg效應(yīng)在糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展以及二甲雙胍降低糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)中的作用機(jī)制,為糖尿病合并結(jié)直腸癌的預(yù)防和治療以及臨床用藥提供理論依據(jù)。目的1、采用高糖高脂飼料聯(lián)合低劑量鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)大鼠2型糖尿病模型。然后用二甲基肼(DMH)在正常大鼠以及糖尿病大鼠中分別誘導(dǎo)結(jié)直腸癌,評(píng)價(jià)糖尿病對(duì)DMH誘導(dǎo)的大鼠結(jié)直腸腫瘤的敏感性的影響,并檢測(cè)結(jié)腸組織中與糖代謝相關(guān)的酶的活性變化,探討Warburg效應(yīng)在糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)生與發(fā)展中的作用。2、用二甲雙胍(MET)處理DMH誘導(dǎo)的大鼠結(jié)直腸癌模型,觀察二甲雙胍對(duì)DMH誘導(dǎo)大鼠結(jié)直腸腫瘤形成情況的影響,并檢測(cè)二甲雙胍對(duì)結(jié)腸組織中糖代謝相關(guān)酶的表達(dá)以及活性的影響,探討Warbur效應(yīng)在二甲雙胍降低糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)中的作用。方法第一部分將SD大鼠隨機(jī)分成4組：A、正常組(Control)；B、糖尿病組(STZ)；C、腫瘤組(DMH)；D、糖尿病+腫瘤組(STZ+DMH)。高糖高脂飼料飲食聯(lián)合低劑量鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)大鼠2型糖尿病模型,然后用DMH誘導(dǎo)大鼠結(jié)直腸癌。檢測(cè)各組異常隱窩病灶(ACF)的形成,腫瘤的數(shù)量、體積以及腫瘤發(fā)生率,組織細(xì)胞的增殖能力以及結(jié)腸組織中糖代謝相關(guān)酶的活性。第二部分體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：將SD大鼠隨機(jī)分為5組：A、正常組(Control);B、糖尿病組(STZ)；C、糖尿病+腫瘤組(STZ+DMH);D、糖尿病+二甲雙胍組(STZ+MET)；E、糖尿病+腫瘤+二甲雙胍組(STZ+DMH+MET)。高糖高脂飼料飲食聯(lián)合低劑量STZ誘導(dǎo)大鼠2型糖尿病模型,然后用DMH誘導(dǎo)大鼠結(jié)直腸癌,同時(shí)給以MET灌胃處理。檢測(cè)各組ACF的形成,腫瘤的數(shù)量、體積、腫瘤發(fā)生率以及MET的腫瘤抑制率,組織細(xì)胞的增殖能力,結(jié)腸組織中糖代謝相關(guān)酶的表達(dá)以及酶活性。體外實(shí)驗(yàn)：培養(yǎng)人結(jié)腸癌細(xì)胞株LoVo以及HT-29,用不同濃度的MET分別處理兩種細(xì)胞,MTT法檢測(cè)MET對(duì)細(xì)胞增殖的抑制作用,Western Blot檢測(cè)MET對(duì)細(xì)胞中糖代謝相關(guān)酶表達(dá)的影響；然后用MET處理細(xì)胞不同的時(shí)間,進(jìn)行同樣的檢測(cè)。結(jié)果第一部分1、血清學(xué)分析表明,經(jīng)高糖高脂飼料飲食聯(lián)合低劑量STZ處理一定時(shí)間后,大鼠血糖水平升高,胰島素水平升高,產(chǎn)生胰島素抵抗,說(shuō)明2型糖尿病大鼠模型誘導(dǎo)成功。2、誘導(dǎo)腫瘤中期,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)DMH組、STZ+DMH組大鼠結(jié)腸組織中均有ACF形成,而Control組、STZ組均無(wú)ACF形成。并且STZ+DMH組中ACF總數(shù)量以及由不同隱窩數(shù)構(gòu)成的ACF數(shù)量均明顯高于DMH組。3、誘導(dǎo)腫瘤末期,DMH組、STZ+DMH組大鼠結(jié)腸組織中均有腫瘤形成,Control組、STZ組均無(wú)腫瘤形成。STZ+DMH組無(wú)論腫瘤數(shù)量、體積以及腫瘤發(fā)生率均明顯高于DMH組。4、免疫組化檢測(cè)大鼠結(jié)腸組織細(xì)胞增殖能力,DMH組以及STZ+DMH組的腫瘤組織中PCNA表達(dá)均高于Control組以及STZ組正常組織。STZ+DMH組與DMH組相比PCNA表達(dá)明顯升高,并且STZ組明顯高于Control組。5、DMH組、STZ+DMH組的腫瘤組織中己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)酶活均明顯高于STZ組與Control組正常組織,并且STZ+DMH組與DMH組相比明顯升高,但是丙酮酸脫氫酶(PDH)酶活明顯降低。STZ組與Control組相比,HK、PK活性均增高,PDH活性降低。第二部分1、誘導(dǎo)腫瘤中期,STZ+DMH組、STZ+DMH+MET組大鼠結(jié)腸組織經(jīng)檢測(cè)均有ACF形成,并且STZ+DMH+MET組無(wú)論ACF總數(shù)以及由不同隱窩構(gòu)成的ACF數(shù)量均明顯低于STZ+DMH組。其他三組均未檢測(cè)出ACF的形成。2、誘導(dǎo)腫瘤末期,STZ+DMH組、STZ+DMH+MET組結(jié)腸組織中均有腫瘤形成,聯(lián)合MET處理后腫瘤數(shù)量、體積以及腫瘤發(fā)生率與STZ+DMH組相比均明顯降低。其他三組均未發(fā)現(xiàn)腫瘤形成。3、免疫組化檢測(cè)PCNA在大鼠結(jié)腸組織細(xì)胞中的表達(dá),統(tǒng)計(jì)分析表明STZ+DMH組、STZ+DMH+MET組腫瘤組織中PCNA的表達(dá)量均明顯高于其他三組正常結(jié)腸組織,且與STZ+DMH組相比,STZ+DMH+MET組PCNA的表達(dá)明顯降低；另外,STZ組PCNA表達(dá)量明顯高于Control組以及STZ+MET組。Western blot檢測(cè)結(jié)果與其一致。4、免疫組化檢測(cè)大鼠結(jié)腸組織中PKM2以及IDH1的表達(dá),統(tǒng)計(jì)分析顯示STZ+DMH組、STZ+DMH+MET組中腫瘤組織PKM2的表達(dá)與其他三組正常結(jié)腸組織相比明顯升高,且STZ+DMH+MET組PKM2的表達(dá)低于STZ+DMH組,但I(xiàn)DH1的表達(dá)與其他三組比較明顯下降,STZ+DMH+MET組IDH1的表達(dá)高于STZ+DMH組。Western blot檢測(cè)結(jié)果與其一致。5、STZ+DMH組以及STZ+DMH+MET組大鼠結(jié)腸腫瘤組織中HK活性與其他三組正常結(jié)腸組織相比明顯升高,但PDH活性降低,表明腫瘤組織中糖酵解速率升高。6、MET處理結(jié)腸癌細(xì)胞LoVo及HT-29后,細(xì)胞的增殖能力均明顯下降,細(xì)胞中PKM2的表達(dá)升高,IDH1的表達(dá)降低,HK的活性明顯升高,PDH的活性明顯降低,并對(duì)MET的處理濃度以及處理時(shí)間有依賴性。結(jié)論一、在相同的誘癌條件下,糖尿病大鼠的結(jié)直腸癌發(fā)病率與正常大鼠相比明顯增高。由于糖尿病導(dǎo)致的糖代謝途徑相關(guān)關(guān)鍵酶活性的改變,細(xì)胞增殖能力增加,組織細(xì)胞中糖酵解的速率增高,為細(xì)胞的快速增殖提供了充足的底物以及適宜的微環(huán)境,提高了組織細(xì)胞對(duì)化學(xué)誘癌劑的敏感性,從而增加了結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；二、二甲雙胍作為治療糖尿病的藥物,能明顯降低糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；二甲雙胍可通過(guò)改變糖代謝途徑相關(guān)關(guān)鍵酶的表達(dá),調(diào)節(jié)酶的活性,抑制Warburg效應(yīng)、降低糖酵解速率,矯正糖代謝的異常失衡,對(duì)糖尿病合并結(jié)直腸癌的發(fā)生起到預(yù)防作用。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R735.34;R587.1

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 姚業(yè)祥;;糖尿病與結(jié)直腸癌關(guān)系的Meta分析[J];衛(wèi)生研究;2011年04期

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本文編號(hào)：1223576