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编号:10500719
子宫内膜癌中p16基因甲基化与表达的研究
http://www.100md.com 《中华肿瘤杂志》 2000年第3期
     子宫内膜癌中p16基因甲基化与表达的研究

    晁红霞 孙建衡 陆士新

    摘 要 目的 研究p16基因甲基化状态及其p16基因表达异常与子宫内膜癌发生发展的关系。方法 采用限制性内切酶酶切、PCR及RT-PCR检测子宫内膜组织p16基因5′CpG岛甲基化状态及p16基因mRNA表达。结果 8例正常子宫内膜无甲基化,且p16 mRNA表达正常。6例子宫内膜非典型增生中,有1例甲基化;38例子宫内膜癌中,13例甲基化,占34.2%。6例子宫内膜单纯及复合增生中,有5例p16 mRNA高表达;6例子宫内膜非典型增生中,4例p16 mRNA表达下降或无表达;38例子宫内膜癌中,27例p16 mRNA表达下降或无表达,占71.1%。结论 p16基因甲基化是子宫内膜癌发生的早期事件,与子宫内膜癌的发生发展有关。p16基因甲基化与p16基因转录抑制高度相关。
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    主题词子宫内膜肿瘤;p16基因;甲基化;基因表达

    在子宫内膜癌多步骤、多阶段发生过程中,有多种癌基因及抑癌基因参与[1]。p16是近年发现的一个重要的多重抑癌基因,参与细胞周期的调控,控制细胞的生长和分化,其失活的机制包括缺失、5′CpG岛异常甲基化及突变。目前已在多种肿瘤中发现,5′CpG岛异常甲基化是p16抑癌基因灭活的主要机制[2,3] 。已有人对子宫内膜癌组织中的p16基因进行了缺失、突变和蛋白表达的研究, 而关于甲基化状态和转录水平的表达少有报道。甲基化是转录水平的基因表达调控的一种方式, 为了研究甲基化在子宫内膜癌发生发展中的作用以及p16基因表达失活的机制,我们研究了子宫内膜癌组织中p16基因5′CpG岛甲基化状态以及p16基因mRNA表达。

    材料与方法

, 百拇医药     一、标本

    8例正常子宫内膜、6例子宫内膜单纯及复合增生、6例子宫内膜不典型增生及38例子宫内膜癌组织,切除后迅速放入液氮中保存。术后所有标本均经病理证实。

    DNA的提取方法参照文献[4]。RNA按Trizol说明书提取。

    二、引物

    p16 exon 1,包括p16基因第一外显子全部序列及启动子区,扩增片段为233 bp。上游: 5′- AAT TCG GCA CGA GGC AGC ATG GA-3′ ;下游: 5′- AAG AGC CAG TCT CTG GCC CCA GCC A-3′。p16 cDNA 374bp ,引物设计参照文献[2],上游: 5′- AGC CTT CGG CTG ACT GGC TGG-3′;下游: 5′- CTG CCC ATC ATC ATG ACC TG-3′。β-actin 300 bp 上游:5′-GAA ACT ACC TTC AAC TCC ATC -3′;下游:5′-GAA GCA TTT GCG GTG GAC GAT-3′。以上引物均由上海申工公司合成。
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    三、p16基因第一外显子甲基化检测

    1.酶切及PCR扩增:在DNA充分酶解(1 μg DNA加HpaⅡ或MspI 40U)后进行PCR扩增,反应参数为:94℃40 s、58℃ 1 min、72℃ 1 min,21个循环后,72℃延伸5 min。取8 μl PCR产物在1.2%的琼脂糖凝胶上电泳分析。上述实验均需重复一次,以保证实验结果的准确性。

    2.DNA甲基化分析原理:HpaⅡ为甲基化敏感酶,MspⅠ与HpaⅡ系同裂酶,二者均可切开CCGG序列,而该序列甲基化为CmCGG时,则不被HpaII所识别;而MspI为甲基化非敏感酶,可作为对照酶。PCR扩增后,出现233 bp条带时,为p16第一外显子甲基化;反之则为非甲基化。同时甲基化非敏感酶MspI消化产物扩增后不出现233 bp条带。为避免假阳性,保证酶切完全,每例标本DNA扩增时,均设一未行酶切DNA及MspⅠ酶切DNA作为平行对照,PCR扩增仅进行21个循环,以避免过度扩增出现假阳性[2]
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    四、p16基因mRNA表达检测

    提取组织总RNA,逆转录为cDNA,以β-actin为内对照进行PCR扩增。PCR扩增反应条件:先94℃变性3 min, 然后94℃ 50 s,57℃ 50 s,72℃ 50 s,共30个循环,最后72℃延伸10 min。取4 μl PCR产物在1.5%琼脂糖凝胶上进行电泳并照相。用薄层扫描仪扫描底片上的PCR产物带,计算条带的积分吸光度值(A,曾称光密度OD),用p16 cDNA扩增产物与β-actin扩增产物A值的比值表示每个样品的p16 mRNA表达水平,以正常子宫内膜比值的均数为表达正常参照。

    结果

    1.p16基因第一外显子甲基化状态:8例正常子宫内膜和6例子宫内膜单纯及复合增生均无甲基化。6例子宫内膜非典型性增生中,发现1例甲基化。38例子宫内膜癌中,13例甲基化(34.2%,图1)。
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    M:为100 bp分子量标志物;U:未经酶切的DNA;m:MspI酶切后DNA;H:HpaⅡ酶切后的DNA;1:正常子宫内膜;2~4:子宫内膜癌

    图1 PCR法检测子宫内膜组织p16基因第一外显子甲基化状态

    2.p16 mRNA表达水平:以8例正常子宫内膜为表达正常参照。4例子宫内膜单纯增生均高表达;2例子宫内膜复合增生中,1例表达正常,1例高表达;6例子宫内膜非典型性增生中,表达正常2例(1级1例、2级1例),表达下降2例(1级1例、3级1例),无表达2例(均为3级);38例子宫内膜癌中,27例(71.1%)p16 mRNA表达下降或无表达(图2)。

    M:为100 bp分子量标志物;1:正常子宫内膜;2~3:子宫内膜单纯增生;4:子宫内膜非典型性增生(1级);5:子宫内膜非典型性增生(3级);6~10:子宫内膜癌

, 百拇医药     图2 临床子宫内膜组织手术标本p16 mRNA表达

    3.p16 甲基化及p16 mRNA表达与子宫内膜癌临床病理关系:由表1可见,甲基化发生在腺癌及腺鳞癌,乳头状腺癌未检出甲基化;组织学分级1级与2,3级比较,差异有显著性(P<0.05),而手术期别、肌层侵袭、盆腔淋巴结转移差异无显著性(P>0.05)。p16 mRNA转录抑制与子宫内膜癌临床病理因素之间差异无显著性。

    38例子宫内膜癌患者有13例甲基化,其中仅1例p16 mRNA表达正常,其余12例p16 mRNA表达均下降或无表达,表明p16甲基化与p16转录抑制高度相关(P<0.01)。

    表1 p16第一外显子甲基化与子宫内膜癌临床病理关系

    病理因素

    例数
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    甲基化阳性

    p16mRNA表达下降

    例数

    百分比(%)

    例数

    百分比(%)

    病理类型

    腺癌

    32

    12

    37.5

    23

    71.9
, 百拇医药
    乳头状腺癌

    4

    0

    0

    2

    50.0

    腺鳞癌

    2

    1

    50.0

    2

    100

    组织学分级

    1
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    19

    9

    47.4

    16

    84.2

    2

    14

    3

    21.4

    9

    64.3

    3

    5

    1
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    20.0

    2

    40.0

    手术期别

    Ⅰ

    20

    9

    45.0

    15

    75.0

    Ⅱ

    6

    2

    33.3
, 百拇医药
    4

    66.7

    Ⅲ

    12

    2

    16.7

    8

    66.7

    肌层侵袭

    <1/2

    29

    11

    37.9

, 百拇医药     23

    79.3

    ≥1/2

    9

    2

    22.2

    4

    44.4

    盆腔淋巴结转移

    有

    4

    1

    25.0

    2
, 百拇医药
    50.0

    无

    34

    12

    35.3

    25

    73.5

    讨论

    在肿瘤细胞中,DNA甲基化发生异常改变,通过影响染色质以及癌基因和抑癌基因的表达而参与肿瘤的发生、发展。近年研究表明,DNA甲基化在基因表达调控、细胞增殖、分化、发育、基因组印记、DNA突变等方面,都起着重要作用,与肿瘤的发生和演变有密切关系。肿瘤异常甲基化成为近年来肿瘤研究的一个热点。

    Wong等[5]研究41例子宫内膜癌患者,仅发现1例p16缺失,而40%的结肠癌患者发生甲基化,p16甲基化可能是基因灭活的唯一机制,有必要确定子宫内膜癌患者的甲基化状态。我们的研究结果表明,p16基因甲基化状态与子宫内膜癌关系密切。在不同种类的原发性恶性肿瘤中,p16基因甲基化的频率为0~75%,造成这种差异的原因可能有:(1)样本选择不同;(2)甲基化程度确定标准或是检测甲基化位点不同;(3)样品中可能混有正常组织。如实验条件控制严格,检测方法本身不会造成大的差异[6]。从表1看出,甲基化多发生在组织学分级比较早的患者,与其他临床病理因素之间差异无显著性,但随临床分期、肌层侵袭、盆腔淋巴结转移增加,甲基化发生率有下降趋势。近来一些文献报道,肿瘤细胞可以释放DNA到血液循环中,通过检测非小细胞肺癌患者血清发现,异常甲基化率为68%,提示检测血清中与癌有关的基因启动子区的高甲基化,可能为癌的早期诊断和监测复发提供一条新的途径[7]
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    细胞DNA区域性高甲基化是抑癌基因表达异常、靶细胞获得增殖功能和丧失抑制生长功能的重要机制。此外,在肿瘤转化过程中,分化基因MyoD CpG岛甲基化增高,同时染色质结构变得致密,对MSP Ⅰ不敏感,表明甲基化引起控制细胞生长和分化有关基因表达的失活是癌变的共同机制。近年来研究发现,肿瘤中出现染色体区域性的甲基化与抑癌基因功能的丢失有关,并已在多种肿瘤,如肺癌、肾癌、结肠癌、头颈部肿瘤、食管癌及视网膜成细胞瘤等中,发现p53、p16、VHL、Rb等抑癌基因以及一些染色体特异区域CpG岛高甲基化现象。5′CPG岛甲基化伴随p16 mRNA表达下降或失表达在肿瘤中占40%~85%。 在一些p16等位基因未发生点突变或纯合性缺失的肿瘤中, 如小细胞肺癌细胞株出现高比例(78%)的p16CpG岛重新甲基化而失去转录活性[3],在乳腺癌、前列腺癌、肾癌、结肠癌细胞株也出现同样现象,其中结肠癌的甲基化发生率高达92%。尤其在一些未发生纯合性缺失的结肠癌细胞中,p16的两个等位基因都出现重新甲基化,并与其完全失活是相关的[8]。Milde等[9]检测36例子宫内膜癌、11例增生子宫内膜及23例正常子宫内膜,发现在正常子宫内膜表达基础水平的p16 mRNA,在增生子宫内膜p16 mRNA表达增高,在74%的子宫内膜癌中,p16 mRNA无表达或表达下降,且在子宫内膜癌中未发现缺失,仅发现1例突变。Kashiwabara等[10]用MS-PCR法检查了82例非小细胞肺癌,p16第1外显子甲基化率为34%,用免疫组化法检测p16蛋白表达,核染色强度降低占66%。由于Rb、VHL和p16等抑癌基因甲基化普遍存在于多种缺乏突变和丢失的肿瘤中,因而DNA甲基化可能是肿瘤中抑癌基因失活的主要机制。本实验结果也提示p16甲基化与p16转录抑制高度相关。
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    子宫内膜癌的发生、演进与肿瘤DNA甲基化模式发生改变有关,这为子宫内膜癌的预防、治疗提供了新的途径。 此外,ERCpG岛的去甲基化如能诱导ER阴性的子宫内膜细胞ER基因的表达,那么激素治疗可能对子宫内膜癌这类激素依赖性肿瘤,有着更加特别的意义。 至于直接检测血清中DNA甲基化水平用于肿瘤早期诊断和预测复发,尚需大样本临床研究。

    作者单位:晁红霞(100021 北京,中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤研究所肿瘤医院妇科)

    孙建衡(100021 北京,中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤研究所肿瘤医院妇科)

    陆士新(100021 北京,中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤研究所肿瘤医院病因室)

    参考文献

    1,周春晓,孙建衡,陆士新,等.子宫内膜癌中MTS1/p16基因缺失的研究.中华肿瘤杂志,1997,6:404-406.
, 百拇医药
    2,Gonzalez-Zulueta M,Bender CM, Yang AS, et al. Methylation of the 5′CpG island of the p16/CDKN2 tumor suppressor gene in normal and transformed human tissue correlates with gene silencing. Cancer Res,1995,55:4531-4535.

    3,Merlo A, Herman JG, Mao L, et al. 5′CpG island methylation is associated with transcriptional silencing of the tumor suppressor p16/CDKN2/MTS1 in human cancers. Nat Med, 1995,1:686-692.

    4,卢圣栋主编. 现代分子生物学实验技术. 第1版.北京:人民卫生出版社.1993. 315-317.
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    5,Wong YF, Chung TK,Cheung TH, et al. p16 INK4 and p15 INK4B alterations in primary gynecologic malignancy. Gynecol Oncol, 1997, 65:319-324.

    6,Zhang SJ, Endo S, Ichikawa T,et al. Frequent deletion and 5′CpG island methylation of the p16 gene in primary malignant lymphoma of the brain. Cancer Res, 1998,58:1231-1237.

    7,Esteller M, Sanchez-Cespedes M, Rosell R, et al. Detection of aberrant promoter hypermethylation of tumor suppressor genes in serum DNA from non-small cell lung cancer patients.Cancer Res, 1999,59:67-70.
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    8,Herman JG, Merlo A,Mao L,et al. Inactivation of the CDKN2/p16/MTS1 gene is frequently associated with aberrant DNA methylation in all common human cancers. Cancer Res, 1995,55:4525-4530.

    9,Milde L K, Riethdorf L, Bamberger AM, et al. p16/MTS1 and pRB expression in endometrial carcinomas. Virchow Arch, 1999,434:23-28.

    10,Kashiwabara K, Oyama T, Sano T, et al. Correlation between methylation status of the p16/CDKN2 gene and the expression of p16 and Rb proteins in primary non-small cell lung cancers. Int J Cancer, 1998,79:215-220., 百拇医药