IDH突变对较低级别胶质瘤细胞增殖活性的影响

发布时间：2017-09-28 06:10

  本文关键词：IDH突变对较低级别胶质瘤细胞增殖活性的影响

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【摘要】：胶质瘤是神经系统最常见的恶性肿瘤,其恶性程度高,预后差。研究发现,异柠檬酸脱氢酶(Isocitrate dehydrogenase,IDH)突变与胶质瘤预后存在明显的相关性。异柠檬酸脱氢酶是一类在三羧酸循环过程中起重要作用的酶。生物体内IDH将异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸(α-Ketoglutarate,α-KG),同时将NADP+转变为NADPH。IDH参与了体内细胞糖、脂类和氨基酸的代谢过程。IDH突变是WHO II-III级胶质瘤和继发胶质母细胞瘤的特征性遗传学改变,但IDH突变如何影响胶质瘤的生长尚不清楚。本研究利用临床资料和细胞模型,研究较低级别(WHO II-III级)胶质瘤患者中IDH突变情况。依据癌症和肿瘤基因图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库临床资料,研究了IDH突变与胶质瘤预后的关系。同时分析了较低级别胶质瘤患者中IDH突变与细胞增殖和血管增生之间的关系,研究了IDH突变影响细胞代谢生长的可能机制。本研究不仅为胶质瘤临床诊断和预后分析提供了可靠的临床数据,并进一步对IDH突变如何影响胶质细胞谷氨酰胺代谢进行了初步探索。1、IDH突变是较低级别胶质瘤重要的预后判断指标。对本院胶质瘤石蜡标本进行IDH突变分析结果发现,在WHO I级胶质瘤中未检测到IDH突变(0/21),WHOⅡ级胶质瘤中IDH突变率为50.3%(70/139),WHOⅢ级胶质瘤中IDH突变率为52.8%(47/89),继发性胶质母细胞瘤(WHO IV级)的IDH突变率为46.7%(7/15),原发性胶质母细胞瘤(WHO IV级)的IDH突变率仅为4.1%(5/121)。这些结果表明,IDH突变主要发生在WHOⅡ、Ⅲ级胶质瘤和继发性胶质母细胞瘤患者中,突变率约为50%,略低于国外报道的比例。利用TCGA数据库中较低级别胶质瘤患者资料,分析结果显示,IDH突变且伴有1p/19q联合缺失的胶质瘤以少突胶质细胞肿瘤为主,其主要分子改变还包括CIC、FUBP1、NOTCH1突变。IDH突变不伴有1p/19q联合缺失的胶质瘤以星形胶质细胞肿瘤为主,其主要的分子改变为TP53、ATRX突变。在IDH野生型患者中,组织学类型以星形胶质细胞为主,其分子改变包括NF1突变、EGRF扩增、CDKN2A和CDKN2B缺失。根据分子分型对患者进行分类,结果显示IDH突变伴1p/19q联合缺失的胶质瘤患者预后最好,IDH突变不伴1p/19q杂合性缺失的胶质瘤患者预后次之,IDH1野生型胶质瘤患者预后最差。这提示,基于IDH突变的分子分型可以很好的判断患者的预后。此外我们发现利用核磁共振波普分析(Magneticresonance spectrum,MRS)分析胶质瘤患者IDH突变尚存在一定的困难。2、IDH突变增加较低级别胶质瘤的微血管密度(Microvessel density MVD),但对Ki-67标记指数(Ki-67 labeling index,Ki-67LI)没有明显影响。利用免疫组织化学分析胶质瘤中IDH1(R132H)表达水平、Ki-67LI和血管数量,结果显示,在WHO II-III级胶质瘤中,IDH1(R132H)的表达水平存在差异,且随着IDH1(R132H)表达水平的增高,胶质瘤细胞的Ki-67标记指数和微血管密度均明显增加。但按肿瘤级别分析后,同级别胶质瘤患者中IDH突变型和非突变型胶质瘤Ki-67LI并无明显差异。但IDH突变型胶质瘤微血管密度明显高于相应级别的IDH野生型胶质瘤。这些结果表明,IDH突变能增加较低级别胶质瘤血管生成,但对肿瘤细胞增殖无明显影响。3、IDH突变增加胶质细胞瘤的谷氨酰胺依赖性。我们首先利用同源重组技术建立的IDH1+/R132H HCT116细胞,研究发现IDH1(R132H)突变HCT116细胞对谷氨酰胺和谷氨酸缺乏更加敏感。在此基础上,我们利用慢病毒在胶质瘤U-87 MG和U-118 MG中过表达IDH1(WT)和IDH1(R132H),进一步分析IDH1突变对胶质瘤谷氨酰胺代谢的影响。结果发现,高谷氨酰胺(2m M)时,过表达IDH1(WT)对胶质瘤细胞系的生长没有明显的影响,而过表达IDH1(R132H)能够抑制胶质瘤细胞的生长。同时,在低谷氨酰胺(0.2 m M)的培养条件下,过表达IDH1(R132H)的胶质瘤细胞生长受到抑制更加明显(降低约80%-90%)。这些结果表明,过表达IDH1(R132H)能够增加胶质瘤细胞的谷氨酰胺依赖性。由于目前研究普遍认为,胶质瘤中正常胶质细胞能够提供胶质瘤生长所需要的谷氨酰胺,因此我们进一步研究了IDH突变对谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响。同时检测了2-羟基戊二酸(D-2HG)对谷氨酰胺合成酶活性的影响。结果发现,D-2HG能够明显抑制谷氨酰胺合成酶的活性,并降低胶质细胞谷氨酰胺的生成。这一结果提示,D-2HG能够抑制胶质细胞谷氨酰胺合成酶,影响了谷氨酰胺的合成,这可能是IDH突变胶质瘤预后较好的重要原因。本研究利用临床资料和胶质瘤标本,验证了IDH突变主要发生在WHOⅡ-Ⅲ级胶质瘤和继发性胶质母细胞瘤患者中,并且预后更好。同时我们发现IDH突变能够增加胶质瘤的微血管密度(MVD),但对Ki-67标记指数无明显影响。此外,突变型IDH产生的D-2HG能够抑制胶质细胞GS活性,减低谷氨酰胺的产生可能是IDH突变胶质瘤生长缓慢的重要原因,有助于我们更好的理解IDH突变患者预后更好这一临床现象。
【关键词】：异柠檬酸脱氢酶突变 胶质瘤 预后 增殖 谷氨酰胺合成酶
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R739.41
【目录】：

• 缩略语表4-6
• 中文摘要6-9
• ABSTRACT9-12
• 前言12-13
• 文献回顾13-25
• 实验一 较低级别胶质瘤IDH突变分析及预后研究25-37
• 引言25-26
• 1 材料26
• 2 方法26-30
• 3 结果30-34
• 4 讨论34-37
• 实验二 IDH突变对较低级别胶质瘤细胞增殖的影响37-43
• 引言37
• 1 材料37-38
• 2 方法38
• 3 结果38-41
• 4 讨论41-43
• 实验三 IDH1突变对胶质瘤谷氨酰胺代谢的影响43-56
• 引言43
• 1 材料43-46
• 2 方法46-50
• 3 实验结果50-54
• 4 讨论54-56
• 小结56-57
• 参考文献57-66
• 研究成果66-67
• 致谢67

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本文编号：934206