mRNA 表达水平与化疗后骨髓抑制程度的相关性分析.pdf
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1、DOI:10.3781/j.issn.1000-7431.2012.02.Copyright 2012 by TUMOR外周血单个核细胞中Nrf2 mRNA表达水平与化疗后骨髓抑制程度的相关性分析曹宝山1,阙琳玲2,张煜1,陈森1,尹文琤1,王世凡2,马力文1,余四旺21.北京大学第三医院肿瘤治疗中心,北京100191;2.北京大学药学院化学生物学系,北京100191 摘要 目的:探讨肿瘤患者化疗前外周血有核细胞中核因子 E2 相关因子 2(nuclear factor erythroid-2-related factor 2,Nrf2)mRNA 表达水平的个体差异与化疗所致骨髓抑制程度的相关
2、性。方法:采用半定量 RT-PCR 法检测 30 例肿瘤患者化疗前外周血有核细胞中 Nrf2 mRNA 的表达水平,并分析其与肿瘤患者化疗后骨髓抑制程度的相关性。结果:肿瘤患者化疗前外周血单个核细胞中 Nrf2 mRNA 表达水平存在明显的个体差异;其在化疗后发生0 1 度白细胞或中性粒细胞减少患者中的表达水平明显高于 2 4 度的患者(P 0.05),但与患者的年龄、性别、治疗方案及肿瘤类型等无相关性。相关性分析表明,外周血单个核细胞中 Nrf2 mRNA 的表达水平与白细胞减少 (r 0.448,P 0.013)和中性粒细胞减少(r0.493,P 0.006)呈显著负相关。结论:化疗前外周
3、血单个核细胞中 Nrf2 mRNA 表达水平与化疗所致骨髓抑制具有相关性,因此,其可能成为一种预测化疗所致骨髓抑制程度的理想标志物,用于指导临床方案的选择及骨髓抑制的早期防治。关键词 肿瘤;抗肿瘤联合化疗方案;白细胞减少;粒细胞减少;核因子 E2 相关因子 2中图分类号R730.43 文献标志码A 文章编号1000-7431(2012)02-0124-06Association analysis of the expression level of Nrf2 mRNA in peripheral blood nucleated cells and the severity of chemoth
4、erapy-induced myelosuppressionCAOBao-shan1,QUELin-ling2,ZHANGYu1,CHENSen1,YINWen-cheng1,WANGShi-fan2,MALi-wen1,YUSi-wang2 1.CancerTreatmentCenter,ThirdHospital,PekingUniversity,Beijing100191,China;2.DepartmentofChemicalBiology,SchoolofPharmaceuticalSciences,PekingUniversity,Beijing100191,ChinaABSTRA
5、CTObjective:Toinvestigatetheinterindividualvariationofnuclearfactorerythroid2-relatedfactor2(Nrf2)mRNAexpressionlevelintheperipheralbloodnucleatedcellsanditscorrelationwiththeseverityofchemotherapy-inducedmyelosuppression.Methods:TheexpressionlevelofNrf2mRNAintheperipheralbloodnucleatedcellsfrom30ca
6、sesofcancerwasdetectedbysemi-quantitativeRT-PCRbeforechemotherapy,andtheassociationbetweentheNrf2mRNAexpressionandthechemotherapy-inducedmyelosuppressionwasanalyzed.Results:TheNrf2mRNAexpressionlevelintheperipheralbloodmononuclearcellsexhibitedsignificantinterindividualdifferences.TheNrf2mRNAexpress
7、ionlevelwassignificantlyhigherinthepatientswithgrades0-1leukopeniaorneutropeniathanthatinthepatientswithgrades2-4(P0.05),butitwasnotassociatedwiththeage,gender,chemotherapeuticregimenandthetypeoftumor.TheassociationanalysisshowedthattheNrf2mRNAexpressionlevelintheperipheralbloodmononuclearcellswasne
8、gativelyassociatedwithleukopeniaandneutropenia(r=0.448,P=0.013;r=0.493,P=0.006).Conclusion:TheexpressionlevelofNrf2mRNAintheperipheralbloodmononuclearcellsissignificantlycorrelatedwithchemotherapy-inducedmyelosuppression.Itmaybeemployedasanidealmarkertopredicttheseverityofchemotherapy-inducedmyelosu
9、ppressionandhelpfulforclinicaldecision-makingandearlypreventionandtreatmentofmyelosuppression.KEY WORDSNeoplasms;Antineoplasticcombinedchemotherapyprotocols;Leukopenia;Neutropenia;Nuclearfactorerythroid2-relatedfactor2TUMOR,2012,32(02):124-129Correspondence to:MA Li-wen(马力文)E-mail: YU Si-wang(余四旺)E-
10、mail:swang_Received2011-10-10Accepted2012-01-17009www.tumorsci.org肿瘤 2012 年 2 月第 32 卷第 2 期TUMOR Vol.32,February,2012124临床研究Clinical Research恶性肿瘤在中国占疾病发病率和病死率的第 1 位1,化学治疗仍是治疗恶性肿瘤的主要手段之一,而骨髓抑制是化疗中最常见的剂量限制性不良反应,对化疗效果和患者生活质量均会产生重要的影响。但是,骨髓抑制是否发生及其严重程度存在显著的个体差异,目前临床上还没有可行的预测方法,因此导致化疗方案的选择很大程度上依赖于临床医生的经验和
11、患者治疗后的反应。有些患者可能因为严重的骨髓抑制而下调药物剂量或推迟治疗,从而影响治疗最佳时机和疗效,甚至直接导致病情恶化。因此,寻找可预测骨髓抑制的生物标志物,对于优化治疗方案和防治骨髓抑制具有重要的临床意义。化疗所导致的骨髓抑制现在被认为是造血祖细胞(haematopoietic progenitor cells,HPCs)生长抑制和(或)产生的细胞不良反应2以及造血微环境中细胞间异常联系的结果3。多项研究表明,化疗药物诱导的氧化性应激或亲电性应激与骨髓损伤密切相关4-6。核因子 E2 相关因子 2(nuclear factor erythroid-2-related factor 2,N
12、rf2)是螺旋-环-螺旋碱性亮氨酸拉链转录因子家族中的一员,是细胞调节抗氧化应激和亲电性应激反应的核心转录因子7。Nrf2 通过调控抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)驱动的药物代谢酶和抗氧化酶(蛋白)等的表达,控制着细胞对氧化性和亲电性应激的敏感性,从而保护细胞免受或减少外来有毒物质的杀伤7。Numazawa 等5研究证实,在采用 5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)处理后,Nrf2 高表达的HPCs 克隆形成能力受损,明显低于 Nrf2 低表达的 HPCs5。上述研究提示,HPCs 中 Nrf2 的表达水平与所致的骨髓抑制密切
13、相关。但由于临床上获取 HPCs 较难,而获取外周血细胞相对容易,故本研究将初步探讨外周血细胞中 Nrf2 水平与化疗后骨髓抑制的相关性。本研究通过对 30 例接受化疗的肿瘤患者化 疗 前 外 周 血 单 个 核 细 胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)和粒细胞(peripheral blood granulocytes)中 Nrf2 mRNA 表达水平的检测,分析了 Nrf2 mRNA 表达水平的个体差异与化疗后骨髓抑制程度的相关性,并探讨了外周血细胞中 Nrf2 mRNA 表达水平的检测对化疗后骨髓抑制的预测作用和临床应用价值。1资料与方法
14、1.1病例资料选择 30 例 2010 年 12 月2011年 4 月在北京大学第三医院接受化疗的肿瘤患者入组检测。入组标准:年龄 18 75 岁;病理确诊为恶性肿瘤;化疗前血常规、肝肾功能、心肌酶化验均正常;Karnofsky 行为状态(Karnofsky performance status,KPS)评分在 70 分以上;无明确骨髓转移和血液系统疾病;采血前 3 d 无发热症状。所有患者均签署化疗知情同意书。所有血液标本采集和相关实验均符合北京大学第三医院伦理委员会批准的临床研究项目要求。排除标准:长期使用升白细胞药物者和明确骨髓转移或血液系统疾病者。1.2临床资料收集及血液毒性评价标准记
15、录患者的临床特征及化疗期间所有血常规检测中的白细胞、中性粒细胞及血小板数。以化疗后白细胞、中性粒细胞和血小板数各自的最低点作为血液不良反应严重程度的评判依据。根据美国国立癌症研究所常见的不良事件术语标准 3.0 版(National Cancer Institute Common Terminology Criteria for Adverse Events v3.0,NCI-CTCAE 3.0)8分级为 0 4 度。1.3试剂与仪器人淋巴细胞分离液购自天津市灏洋生物制品科技有限责任公司;总 RNA 提取试剂 TRIzol 购 自 Invitrogen 公 司;PCR mastermix购自天
16、根生化科技(北京)有限公司;cDNA 反转录试剂盒购自 Fermentas 公司;所有塑料耗材购自 Axygen 公司;其他试剂均为国产分析纯。基因扩增仪 XP-Cycler 为杭州博日科技有限公司产品;低速离心机 KDC-40 为安徽中科中佳科学仪器有限公司产品;低温冷冻离心机为德国Eppendorf 公司产品;United-Bio GK-330C 凝胶成像系统为上海高科联合生物技术研发有限公司产品。1.4外周血中PBMCs 和粒细胞分离所有的患者在化疗前空腹静脉采血 2 mL,注入抗凝管中 4 保存,4 h 内采用密度梯度离心法和红细胞裂解法从外周血中分离 PBMCs 和粒细胞。PBMCs
17、 的分离:4 条件下 200g离心5 min,吸出上层血浆;余下的血细胞中加入 PBS 稀释至 4 mL,轻轻吹匀;取 2 mL 淋巴细胞分离液加入 10 mL 离心管底部,然后将稀释后的血细胞沿管壁逐滴缓缓铺于分离液上面,形成清晰界面。将离心管置于水平离心机中,600g室温下离心 20 min,取出离心管,管中液体分为 4 层,从下到上依次为红细胞和粒细胞层、分层液层、PBMCs 层和血浆层。小心吸出 PBMCs 层(约1 mL)置于新离心管中,再加入 4 倍体积的 PBS混匀,室温下 600g离心 5min,弃上清液,沉曹宝山,等.外周血单个核细胞中 Nrf2 mRNA 表达水平与化疗后骨
18、髓抑制程度的相关性分析125淀用 1 mL PBS 重悬于 1.5 mL 离心管中,再次离心收集 PBMCs。粒细胞的分离:吸去 PBMCs 层后,弃去血浆层和分层液层,在余下的红细胞和粒细胞层中加入 10 mL 红细胞裂解液混匀,冰上放置 20 min,中间颠倒混匀 2 次,直至溶液变得红色澄清。水平离心机中 600g离心 5 min,弃上清液。沉淀重悬于 1 mL 红细胞裂解液中并转移到 1.5 mL 离心管中,再次离心弃上清液,沉淀用 1 mL PBS洗涤一次,再次离心弃上清液,最后收集粒细胞。1.5RT-PCR 检 测 及 半定 量 分 析 收 集 分 离获 得 的 PBMCs(3 5
19、)105个 和 粒 细 胞(8 12)105个,采 用 TRIzol 裂 解 和 氯 仿二步法抽提细胞中的总 RNA,根据D260/D280值定 量 并 判 定 RNA 质 量。取 总 RNA 0.5 g,以 Oligo dT 为 引 物,按 照 Fermentas 反 转录 酶 使 用 说 明 进 行 反 转 录,合 成 cDNA,以cDNA 为 模 板 进 行 Nrf2 和 内 参 照 GAPDH的 PCR 扩 增。Nrf2 基 因 的 上 游 引 物 序 列 为 5-TCAGCGACGGAAAGAGTA-3,下 游 引物序列为 5-TGGGCAACCTGGGAGTAG-3,PCR 产物大
20、小 201 bp;GAPDH基因的上游引物序列为 5-GGATTTGGTCGTATTGGG-3,下游引物序列为:5-GGAAGATGGTGATGGGATT-3,PCR 产物大小 496 bp。PCR 扩增步骤:第 1 步,95 预变性 3 min;第 2 步,95 30 s、55 45 s、72 45 s,GAPDH基因扩增共 22个循环,Nrf2 基因扩增共 25 个循环;第 3 步,72再延伸 5 min。产物置于 4 保存。将扩增产物行 2%琼脂糖凝胶电泳分离鉴定,紫外凝胶成像采集结果。应用 Quantity One 软件(Bio-Rad Laboratories)计算扩增获得的目的基因
21、和内参基因灰度值比。所有 PCR 反应和检测均重复 3 次。1.6统计学方法应用 SPSS 17.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以 s 表示。计数资料用率(%)表示,计量资料行t检验或方差分析,计数资料以卡方检验进行统计处理;Pearson 相关分析进行相关性检验,多因素分析采用 logistic 回归模型,采用逐步后退法(backward,walds),以P 0.05 为差异有统计学意义。绘制 PBMCs 中 Nrf2 受 试 者 工 作 特 征(receive operating characteristic,ROC)曲线,并应用曲线下面积(area under the c
22、urve,AUC)来评价其临床诊断价值。2结果2.1患者临床特征符合入组条件的患者共 30例,其中男性 14 例,女性 16 例;年龄 32 74 岁,中位年龄 63 岁;肺癌 7 例,结直肠癌 8 例,肝胆系统肿瘤 5 例,胃及食管癌 5 例,乳腺癌 5 例;初治患者 14 例,复治患者 16 例;行根治术后患者9 例,带瘤患者 21 例;用氟尿嘧啶联合铂类方案治疗的 7 例,以紫杉类药物为主方案治疗的 6 例,以伊立替康为主方案治疗的 6 例,以吉西他滨为主方案治疗的 8 例,以长春瑞宾或蒽环类药物为主方案治疗的 3 例。2.2PBMCs中 Nrf2 表达水平对化疗所致骨髓抑制程度的预测价
23、值RT-PCR 检测结果显示,30例患者中,Nrf2 mRNA 在 PBMCs 中的表达水平有明显的个体差异(图 1A),但在粒细胞中个体差异不明显(图 1B)。将 30 例患者按白细胞减少和中性粒细胞减少进行分级,分为 0 1 度和 2 4 度 2 组。Nrf2 mRNA 表 达 的 ROC 曲线见图 2,图 2A 为对白细胞减少患者的诊断,Nrf2/GAPDH 的 AUC 值 为 0.801,95%可 信 区间(confidence interval,CI):0.640 0.963,P 0.005,最 佳 判 读 值 为 0.37;以 Nrf2/GAPDH 的 AUC 值 0.37 作 为
24、 2 4 度 组 白细胞减少的诊断标准,灵敏度为 81.3%,特异度为 70.4%;图 2B 为对粒细胞减少患者的诊断,Fig.1Expression levels of nuclear factor erythroid 2-related factor 2(Nrf2)mRNA in peripheral blood mononuclear cells(A)and granulocytes(B)detected by semi-quantitative RT-PCR analysis.Glyceroaldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)was tak
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