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编号:10246226
肾透明细胞癌及胚胎肾中性糖脂表达的研究
http://www.100md.com 《肿瘤》 2000年第4期
     作者:张健 张积仁 周殿元

    单位:张健 张积仁(第一军医大学珠江医院肿瘤科 广州 510282);周殿元(第一军医大学附属南方医院消化科)

    关键词:肾肿瘤;肾/胚胎学;糖脂类

    肿瘤000404 摘要:目的 为了研究胚胎肾及肾癌中性糖脂的表达情况。方法 采用改良的Hakomori的方法,提取了肾透明细胞癌及胚胎肾组织的中性糖脂(neutral glycosphingolipids, N-GSLs),并进行了高效薄层层析。结果 胚胎肾N-GSLs的表达随着胚胎的成熟而呈规律性的变化,肾癌N-GSLs的表达存在着异质性,与胚胎期肾组织N-GSLs表达相似,它们都不含有正常成人肾所具有的长糖链的红细胞糖苷脂(Globoside)。结论 中性糖脂参与了胚胎肾组织的成熟与分化过程,中性糖脂中长糖链红细胞糖苷脂与肾组织的恶变可能有关。

, 百拇医药     中图分类号:R736.6 文献标识码:A 文章编号:1000-7431(2000)04-0249-03

    ANALYSIS OF NEUTRAL GLYCOSPHINGOLIPIDS IN CARCINOMA OF KIDNEY AND EMBRYONIC KIDNEY

    ZHANG Jian

    (Department of Oncology, Zhujing Hospital, First Military Medical University, Guangzhou, 510282)

    ZHANG Ji-ren.

    (Department of Oncology, Zhujing Hospital, First Military Medical University, Guangzhou, 510282)
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    Abstract:Objective In order to investigate the regularities of the expression of neurtral glycosphingolipids(N-GSLs) in human embryonic and neoplastic kidney tissue, the N-GSLs were extracted and analyzed. Methods NGSLs were extracted and purified with the modified method of Hakomori, and analyzed by high performance thin layer chromatography(HPTLC).Results The N-GSLs with longer and complex oligosaccharide chains increased during the maturity of the tissue. Although N-GSLs expression showed heterogeneity in carcinoma of kidney ,they all lost the globoside compared with the normal kidney. Conclusion The N-GSLs in human embryonic kidney tissue seemed to be closely related to the growth and differentiation of the cell, and globoside may be the marker of normal kidney tissue.
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    Key words: C, Kidney neoplasma; Embryonic kidney; Glycolipids

    生物膜的研究是近年较为活跃的一个领域。鞘糖脂(glycosphingolipids)作为生物膜的重要成分之一,不仅维持正常细胞的结构、功能,并且与肿瘤细胞的恶性增殖、抗原调控、免疫逃避等生物学行为密切相关[1]。目前国内外对肿瘤糖脂的研究主要集中在神经节苷脂方面,对中性糖脂尤其是肾癌的中性糖脂研究较少,缺乏对人体胚胎肾组织的直接研究。为了研究肾癌及胚胎肾中性糖脂的表达规律,本实验提取了肾透明细胞癌及胚胎肾组织的中性糖脂,并进行了对比分析。

    材料及方法

    一、实验材料

    1.正常成人肾脏3例(取自因意外事故非疾病死亡之尸体,取标本时间距死亡<2 h)。2.人肾癌组织(手术切除标本)4例,经病理证实均为肾透明细胞癌。3.4、5、6、7、8胎龄因疾病原因经水囊引产的人体胚胎各3例,分别取其肾组织。4.正常人O型新鲜血液200 ml,购自广州市中心血站。
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    二、主要实验试剂

    1.DEAE-Sephadex A25:Pharmacia公司。2.Florisil硅胶:Sigma公司。3.中性糖脂抽提剂:甲醇、氯仿、醋酸钠(国产AR级试剂)。4.高效薄层层析板(Gilica gel 60 HPTLC plates):E/Merck公司(德国)。5.中性鞘糖脂显色剂:二苯胺,苯胺,丙酮和磷酸(国产AR级试剂)6.Ficoll-Paque:Pharmacia公司。7.淋巴细胞分离液:上海试剂二厂。8.其它所需试剂均为国产AR级试剂

    三、实验方法

    1.组织中性鞘糖脂的提取(按改良的Hakomori的方法[2]) (1)标本的预处理:分别取上述胚胎、肿瘤及正常肾组织各2 g(取肾皮质),以pH7.4, 0.01 MPBS液清洗,去除血污及坏死组织,剪碎匀浆后,置-80℃冰箱备用。(2)总脂的提取:已制备的标本分别用20倍体积的氯仿:甲醇液在磁力搅拌下抽提总脂30 min,滤纸过滤,残渣再以同样的方法抽提半小时。共抽提3次,最后一次在4℃下过夜。(氯仿:甲醇的体积比分别为2∶1,1∶1,1∶2)。合并3次滤液于45℃±3℃下在旋转蒸发仪中减压蒸发。干燥物用少量氯仿∶甲醇(1∶1v/v)溶解备用(-20℃)。(3)DEAE-Sephadex-A25柱层析:提取的总脂以氯仿、甲醇和水溶解,调整三者比例至30∶60∶8 v/v/v(A液)。称取2.2 g DEAE-Sephadex-A25 以30 ml氯仿、甲醇和0.8 M醋酸钠(NaAc)溶解,调整三者比例至30∶60∶8 v/v/v(B液)振摇30 min。自然沉淀后弃上清,如此重复3次,最后一次于4℃下过夜。次日再以A液洗3次,方法同前。最后悬于20 ml A液中装柱(2.0×20 cm),再以A液60 ml洗柱以除去残留的NaAc。
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    含总脂的A液沿已装好填料的柱壁缓慢上柱,速度为0.5 ml/min,装柱后过夜,让总脂与层析柱有充分的时间反应,然后以80 ml A液洗脱,速度为2 ml/min。收集洗脱液,于45 ℃±3 ℃下在旋转蒸发仪中减压蒸发,即为中性糖脂粗提物。(4)Florisil柱层析:Florisil硅胶经用A液处理后上柱,再将中性糖脂粗提物悬于80 ml液中,按0.5 ml速度上样。洗脱液经减压蒸发后即得纯化中性鞘糖脂,溶于1∶1 氯仿∶甲醇液中,-20 ℃保存备用。

    2.标准红细胞膜中性糖脂的制备 (1)红细胞膜的制备:健康人O型血200 ml,置于等量淋巴细胞分离液中4 ℃下静止1 h,取下层富含红细胞部分用PBS液洗2次。低速离心10 min, 沉淀置于比重1.090 Ficoll-Pague液体中,2000 rpm离心10 min,取下层细胞成份即为纯化红细胞。pH 7.4,0.01 MPBS液洗2次,加入定量蒸馏水使之充分破膜。然后在低温超速离心机中30 000转/min离心1 h,得沉淀即为纯化的红细胞膜。-80℃冷冻备用。(2)中性糖脂的纯化方法同上。
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    3.中性鞘糖脂的高效薄层层析(HPTLC) HPTCL板在110℃下活化1 h,再以红细胞膜的中性鞘糖脂为标准品,将提取的糖脂标本按10 μl/条的量点样于HPTLC板上,吹干。然后置于已用展开剂平衡2 h的层析缸中上行展开,至板上沿约1 cm时停止。展开剂为氯仿∶甲醇∶水(60∶35∶8 v/v/v),新鲜配制。展开完成后冷风吹干,二苯胺喷雾显色,110℃下烘烤5 min,中性鞘糖脂呈蓝色条带。

    4.中性鞘糖脂HPTLC薄层扫描分析 显色后的中性鞘糖脂的HPTLC板即用GDS-7500型计算机凝胶图像光密度成像系统(英国UVP公司)分析,据峰面积求出中性糖脂各组分的相对含量,用百分含量表示。

    结果

    1.胚胎肾脏中性糖脂的百分含量有一定的规律性,不同胎龄肾脏中性糖脂的表达见图1,表1。随着胚胎的成熟,其短糖链单己糖神经鞘氨醇(monohexosylceramide,CMH)及二己糖神经鞘氨醇(dihexosylceramide,CDH)组成逐渐减少,而长糖链的三己糖神经鞘氨醇(trihexosylceramide,CTH)逐渐增多,并在8月龄胚胎肾脏中出现Globoside(红细胞糖苷脂)及其它长糖链的中性糖脂。
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    图1 不同胎龄胚胎肾脏中性糖脂的高效薄层层析

    条带1,鞘糖脂标准品,O型血红细胞膜中性糖脂;

    条带2~6分别为8,7,6,5,4月胎龄胚胎肾脏中性糖脂

    表1 不同胎龄胚胎肾脏中性糖酯的百分含量

    单己糖神经鞘氨醇

    二己糖神经鞘氨醇

    三己糖神经鞘氨醇

    红细胞糖苷脂

    其它

    鞘糖脂标准品

    9.43
, 百拇医药
    25.74

    31.86

    32.97

    -

    8月龄

    9.88±1.12

    13.68±1.10

    30.67±0.10

    32.57±2.21

    13.20±1.09

    7月龄

    15.61±1.12
, 百拇医药
    15.28±1.11

    69.11±4.36

    -

    -

    6月龄

    17.91±1.09

    16.32±1.15

    65.76±4.56

    -

    -

    5月龄

    33.54±1.73

, 百拇医药     25.20±1.20

    41.26±3.00

    -

    -

    4月龄

    50.50±5.10

    33.59±2.34

    15.92±1.78

    -

    -

    2.肾癌N-GSLs的表达存在着异质性,它们都不含有长链的Globoside,这一点与胚胎期肾组织N-GSLs表达相似。肾脏透明细胞癌中性糖脂的表达见图2,表2。
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    图2 正常成人及肾脏透明细胞癌中性糖脂的高效薄层层析

    条带1~2正常成人肾组织中性糖脂;

    条带3~6肾脏透明细胞癌中性糖脂

    表2 肾脏透明细胞癌中性糖脂的百分含量

    单己糖神经鞘氨醇

    二己糖神经鞘氨醇

    三己糖神经鞘氨醇

    红细胞糖苷脂

    其它

    正常成人肾脏

    21.70±2.30
, 百拇医药
    24.06±3.23

    33.29±3.11

    17.93±2.07

    3.02±0.88

    肾透明细胞癌1

    -

    -

    100.00

    -

    -

    肾透明细胞癌2

    13.90

, 百拇医药     28.31

    57.79

    -

    -

    肾透明细胞癌3

    31.47

    46.56

    21.98

    -

    -

    肾透明细胞癌4

    11.09

    24.99
, 百拇医药
    63.92

    -

    -

    讨论 肾脏是除脑以外,第二个富含鞘糖脂的器官,根据碳水化合物结构的不同,已在肾脏及其相关细胞株中确认了30余种N-GSLs,肾脏是一个很好的分离和发现新N-GSLs的器官[3],如:SSEA-1(期相特异性胚胎抗原)或称LeX是一种由FH6单抗识别的GSLs,研究发现SSEA-1在胚胎早期肾脏及肾癌细胞均有表达;维甲酸可以诱导GSLs的表达从globo系列向lacto和ganglio系列转化,在多囊肾中,其中性糖脂(包括葡萄糖酰基鞘氨醇和乳糖酰基鞘氨醇)明显增加[4]

    胚胎期N-GSLs表达呈规律性变化。不同组织器官在其胚胎发育过程中中性糖脂的表达呈现出一定的规律性,随着组织器官的成熟,其中性糖脂的含量增多,成分变得复杂,长糖链的中性糖脂逐渐增加,Globoside是其分化成熟的标志。为什么会出现这样的表达规律呢?这可能是由于在胚胎的不同发育时期,合成糖脂的糖基转移酶的活性不同所致,而这亦是由于编码它的基因在胚胎发育的不同时期开放或关闭所致,也就是说在胚胎早期主要以合成简单糖链的糖基转移酶为主,随着胚胎的成熟,糖基转移酶的种类增多,结构复杂,从而能合成复杂糖链的中性鞘糖脂。本实验发现在胚胎肾脏发育过程中,中性鞘糖脂的表达呈现出一定的规律性,这对于了解中性糖脂在人体胚胎发育、分化过程中的作用有一定的意义,进一步对比研究中性糖脂在不同脏器肿瘤中的表达,有可能发现一些与肿瘤相关的胚胎抗原。
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    肾透明细胞癌是成人肾肿瘤中最常见的一种类型,本研究发现虽然肾癌的N-GSLs的表达存在着异质性,但与正常肾脏相比,它们都不含有长糖链的Globoside。这点与4~7月胎龄的肾脏极为相似,研究表明肾癌与胚胎肾在N-GSLs的表达上有共同点。

    文献报道,在一种主要危害婴儿肾脏的Wilms肿瘤的一个基因对胚胎肾脏的发育起着非常重要的作用。肾癌和胚胎肾一样,都不含有长糖链的Globoside,可能是由于它们都缺乏某种合成长糖链N-GSLs的糖基转移酶,而糖基转移酶是由基因调控的,因此肾癌N-GSLs出现胚胎N-GSLs类似的表现,是一种碳水化合物结构的逆基因(retrogenetic)表达。正常肾和肾癌其Globoside含量上差异的发现有一定的意义。首先,Globoside的存在与否可以作为区分正常肾组织和肾癌组织的生化标志之一。其次,4例肾癌均无Globoside的表达,说明缺乏长糖链结构的碳水化合物可能是肾癌细胞恶性增殖的原因之一。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.39470784)
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    作者简介:张 健,男,博士,副教授,副主任医师。

    参考文献

    [1]Hakomori SI. Tumor malignancy defined by aberrant glycosylation and sphingolipid metabolism〔J〕. Cancer Res,1996,56:5309

    [2]张积仁,张德胜,张学庸,等.胃癌中性糖脂的分离及转化〔J〕.第四军医大学学报,1989,10(6):370

    [3]Shayman JA, Radin NS. Structure and function of renal glycosphingolipids〔J〕. Am J Physiol,1991,260(2pt2):F291

    [4]Deshmukh GD, Radin NS, Gattone VH, et al. Abnormalities of glycosphingolipids sulfatide, and ceramide in the polycystic (cpk/cpk) mouse〔J〕. J Lipid Res,1994,35(9):1611

    (收稿日期:1998-07-06; 修回日期:1998-11-31), http://www.100md.com