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硫利达嗪抗宫颈癌的潜在作用机制

谢芹 赵春阳 张葆溯 赵洪波

张盛庆宇, 舒逍, 吴锡南, 李志强, 武慧欣, 张媛, 蒋玉融, 杨思佳, 木云珍. 1 800 MHz射频电磁场暴露对大鼠海马GFAP、NCAM和GABA受体表达的影响[J]. 昆明医科大学学报, 2021, 42(9): 13-19. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20210939
引用本文: 谢芹, 赵春阳, 张葆溯, 赵洪波. 硫利达嗪抗宫颈癌的潜在作用机制[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(3): 13-20. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220317
Sheng-qingyu ZHANG, Xiao SHU, Xi-nan WU, Zhi-qiang LI, Hui-xin WU, Yuan ZHANG, Yu-rong JIANG, Shi-jia YANG, Yun-zhen MU. The Effect of 1800 MHz Radio Frequency Electromagnetic Field Exposure on the Expression of GFAP,NCAM and GABA Receptors in Hippocampus of Rats[J]. Journal of Kunming Medical University, 2021, 42(9): 13-19. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20210939
Citation: Qin XIE, Chunyang ZHAO, Baosu ZHANG, Hongbo ZHAO. Potential Mechanism of Thioridazine in Anti-cervical Cancer[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(3): 13-20. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220317

硫利达嗪抗宫颈癌的潜在作用机制

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220317
基金项目: 云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项基金资助项目(202101AY070001-075);云南省教育厅科学研究基金资助项目(2021J0226)
详细信息
    作者简介:

    谢芹(1997~),女,四川安岳人,在读硕士研究生,主要从事生物信息,网络药理学研究工作

    通讯作者:

    赵洪波,E-mail:zhaohongbo@kmmu.edu.cn

  • 中图分类号: R737.3

Potential Mechanism of Thioridazine in Anti-cervical Cancer

  • 摘要:   目的  运用生物信息学分析, 探讨硫利达嗪抗宫颈癌的潜在作用机制。  方法  通过PharmMapper工具预测能够与硫利达嗪相互作用的靶基因,然后使用STRING在线工具对靶基因进行通路和组织表达富集分析。使用GeneCards和DisGeNET数据库筛选宫颈癌相关基因,与硫利达嗪的靶基因取交集,得到硫利达嗪可能作用于宫颈癌的交互基因。通过STRING构建蛋白互作(PPI)网络,推测核心靶点,评估其重要性。使用clusterProfiler软件进行GO和KEGG通路分析。  结果  通过PharmMapper预测得到47个靶基因,富集到肿瘤相关通路和宫颈癌细胞。与669个宫颈癌基因取交集,获得硫利达嗪和宫颈癌交互基因21个,其中10个关键节点基因为EGFR、PPARG、AR、NOS3、ALB、ESR1、MAPK1、MAPK14、ANXA5和MAPK8,且在宫颈癌PPI网络中处于重要位置。交互基因涉及到的生物进程主要有负离子转运的正调控、丝氨酸肽基磷酸化、类固醇代谢过程、血液凝固、细胞对化学应激的反应等。富集的KEGG通路包括调控癌症通路、松弛素信号通路、内分泌耐药、蛋白聚糖与肿瘤、细胞衰老、GnRH信号通路和VEGF信号通路等。  结论  硫利达嗪具有潜在的抗肿瘤作用,可能通过多靶点和多信号通路的方式在宫颈癌的治疗上发挥作用。
  • 射频电磁场(radiofrequency electromagnetic field,RF)是指频率在100 kHz~300 GHz的电磁场,主要由手机、基站等通信设备产生[1]。相关研究报道,长期的射频电磁场暴露可能对生物体的神经系统、消化系统、血液系统、生殖系统等方面均有不同程度的影响[2]。机体大脑是对射频电磁场敏感的器官之一[3],脑组织受到射频电磁场后,会出现学习和记忆功能的改变,这是射频电磁场生物学效应的重点研究领域之一。胶原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)是星形胶质细胞中特异性的中间丝蛋白,随着生长发育过程发生变化,并在神经退行性病变过程中发生相应改变[4]。神经细胞黏附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM)是成人神经可塑性的主要贡献者,可能参与中枢神经系统损伤修复、神经发育以及与年龄相关的认知功能下降等过程[5-6]。γ-氨基丁酸(gamma-amino butyric acid,GABA)是中枢神经系统内重要的抑制性神经递质,许多研究都已经证实GABA与认知、学习记忆密切相关[7-8]。本研究通过观察SD大鼠暴露后的体重及其海马内的GFAP、NCAM和GABA受体的变化,评估射频电磁场对大鼠的生理发育指标和海马体的影响。

    14只7周龄SPF级SD大鼠,雄鼠体重均在250~270 g,雌鼠体重均在200~220 g,由上海斯莱克实验动物公司提供[动物许可证号:SCXK(沪)2017-0005]。适应环境1周后,分为暴露组和对照组,每组7只。暴露组雌雄比例3∶4,对照组雌雄比例4∶3。每天暴露时间固定12 h(20:00~8:00),持续3周。

    射频电磁场暴露装置如之前研究所描述[9],由惠普公司生产的信号发生装置(8614A Signal Generator 0.8~2.4 GHz)连接1个放大器(SCD Amplificateur Lineaire 1.3~2.6 GHz Made France)产生频率 1800 MHz微波,功率密度为0.5 mW/cm2

    兔抗鼠GFAP多克隆抗体(武汉博士德公司),山羊抗兔SP免疫组化试剂盒和DAB染色剂(福州迈新公司),多聚甲醛、明胶等免疫组化实验常规试剂均为分析纯,8592C频谱分析仪(惠普,美国),Model7620微波辐射测试仪(Narda,美国),8614A信号发生装置、信号放大器(惠普,美国),TX-B8H WiFi 2400 MHz 发射装置(深圳市特信电子有限公司,中国),CM1900冰冻切片机(德国莱卡公司),90i摄影生物显微镜(日本尼康公司),Image Pro Plus 6.0病理图像分析系统(美国 Media Cybernetics 公司)。

    1.4.1   取材

    大鼠用戊巴比妥钠溶液腹腔注射麻醉,解剖后经主动脉插管,用4%多聚甲醇溶液(pH = 7.4)灌流固定,断头取脑,浸入装有多聚甲醇溶液的容器中,放在4 ℃冰箱中后固定

    1.4.2   组织切片

    将固定好的脑组织块应用梯度蔗糖溶液脱水至脑组织沉底,随后将大鼠海马组织从脑组织中分离,再用冰冻切片机将海马组织沿长轴方向行20 μm厚的连续冠状切片,每个海马组织取20~30张切片,将切片放入0.01 ml/L磷酸盐缓冲液中孵育保存并尽快测定。

    1.4.3   免疫组化染色

    使用免疫组化反应链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶法(streptavidin-peroxidase method,SP法)进行染色,按说明书操作。用PBS冲洗,加一抗(1∶ 4000)4 ℃过夜。再次用PBS冲洗,二抗37 ℃ 2 h。常规脱水,透明,封片。

    1.4.4   图像及分折

    每张切片分别在海马CA1区、CA3区、DG区随机选取2个视野摄片,每张切片拍摄6次。拍片时均使用研究级显微镜,预实验找到最佳拍摄条件后,所有标本均按此条件进行拍片。拍摄完成后用IPP6.0图像分析软件进行图片分析,测定GFAP、NCAM、GABA阳性染色平均光密度值(mean optical density,MOD),然后求6个视野所测MOD值的平均值,此平均值即为该区域的最终MOD值。

    应用SPSS17.0录入数据进行分析,对数据进行正态性检验。如数据符合正态分布,采用独立样本t检验进行比较,数据采用均数±标准差( $ \bar x \pm s $)表示,P < 0.05差异有统计学意义。

    各组未发现老鼠出现死亡和其他异常情况,外观正常。各组体重指标经统计分析,差异无统计学意义(p > 0.05),2组大鼠的体重无明显不同,见 表1

    表  1  大鼠一般情况分析( $ \bar x \pm s $)
    Table  1.  General situation analysis of rat ( $ \bar x \pm s $)
    分组  动物数(n 性别(雌/雄) 体重(g) t/P
    暴露组 7 3/4 223.50 ± 35.94 t= −0.49
    对照组 7 4/3 215.57 ± 34.51 P= 0.633
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    GAFP在大鼠海马CA1区、CA3区和DG区均有表达,阳性免疫组化染色结果呈褐色或棕褐色,形似蜘蛛,见图1

    图  1  GFAP在大鼠海马各区的表达(SP法染色,×400)
    A:GFAP在暴露组大鼠海马CA1区表达;B:GFAP在暴露组大鼠海马CA3区表达;C:GFAP在暴露组大鼠海马DG区表达;D:GFAP在对照组大鼠海马CA1区表达;E:GFAP在对照组大鼠海马CA3区表达;F:GFAP在对照组大鼠海马DG区表达。
    Figure  1.  Expression of GFAP in rat hippocampus(SP,×400)
    2.2.1   GFAP在大鼠海马各区MOD结果比较

    海马各区GFAP经统计分析,与对照组相比,CA1区、DG区差异有统计学意义(P < 0.05),CA3区无统计学意义( P > 0.05)。经射频电磁辐射21 d,暴露组大鼠海马CA1区、DG区GFAP的表达下降,见 表2

    表  2  大鼠海马不同区域的GFAP表达MOD值( $ \bar x \pm s $)
    Table  2.  MOD value of GFAP expression in different regions of rat hippocampus ( $ \bar x \pm s $)
    分组  动物数(n CA1区 CA3 DG区
    暴露组 7 0.07 ± 0.06* 0.11 ± 0.05 0.07 ± 0.06*
    对照组 7 1.50 ± 0.52 0.05 ± 0.06 1.50 ± 0.51
    t = −3.349 t = −1.894 t = −3.809
    P = 0.006 P = 0.083 P = 0.002
      与对照组相比,*P < 0.05。
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    NCAM受体在海马CA1区、CA3区及DG区均有表达,阳性表达免疫组化呈棕色或棕褐色,形状为颗粒状,见图2

    图  2  NCAM在大鼠海马各区的表达(免疫组化SP法染色,×400)
    A:NCAM在暴露组大鼠海马CA1区表达;B:NCAM在暴露组大鼠海马CA3区表达;C:NCAM在暴露组大鼠海马DG区表达;D:NCAM在对照组大鼠海马CA1区表达;E:NCAM在对照组大鼠海马CA3区表达;F:NCAM在对照组大鼠海马DG区表达。
    Figure  2.  The expression of NCAM in rat hippocampus(SP,×400)
    2.3.1   NCAM免疫组织MOD结果比较

    NCAM表达的海马各区MOD值经统计分析分析,差异无统计学意义(P > 0.05)。经射频电磁辐射21 d,暴露组大鼠海马各区NCAM的表达无改变,见 表3

    表  3  大鼠海马不同区域的NCAM表达MOD值( $ \bar x \pm s $)
    Table  3.  MOD value of NCAM expression in different regions of rat hippocampus( $ \bar x \pm s $)
    分组  动物数(n CA1区 CA3 DG区
    暴露组 7 0.05 ± 0.03 0.03 ± 0.02 0.05 ± 0.02
    对照组 7 0.04 ± 0.03 1.50 ± 0.52 0.06 ± 0.03
    t = 0.591 t = −0.200 t = −1.100
    P = 0.565 P = 0.854 P = 0.293
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    GABA 受体在海马CA1区、CA3区及DG区均有表达,阳性表达免疫组化呈棕色或棕褐色,形状为颗粒状,见图3

    图  3  GABA在大鼠海马各区表达(免疫组化SP法染色,×400)
    A:GABA在暴露组大鼠海马CA1区表达;B:GABA在暴露组大鼠海马CA3区表达;C:GABA在暴露组大鼠海马DG区表达;D:GABA在对照组大鼠海马CA1区表达;E:GABA在对照组大鼠海马CA3区表达;F:GABA在对照组大鼠海马DG区表达。
    Figure  3.  The expression of GABA in rat hippocampus(SP,×400)
    2.4.1   GABA免疫组织MOD值比较结果

    GABA表达的海马各区MOD值经统计分析结果如下,差异无统计学意义(P > 0.05)。经射频电磁辐射21 d,暴露组大鼠海马各区NCAM的表达无改变,见 表4

    表  4  大鼠海马不同区域的GABA表达MOD值( $ \bar x \pm s $)
    Table  4.  MOD value of GABA expression in different regions of rat hippocampus ( $ \bar x \pm s $)
    分组  动物数(n CA1区 CA3 DG区
    暴露组 7 0.07 ± 0.04 0.07 ± 0.03 0.03 ± 0.02
    对照组 7 0.05 ± 0.04 0.04 ± 0.02 0.05 ± 0.05
    t = 0.550
    t = 1.662 t = −0.870
    P = 0.593 P = 0.131 P = 0.402
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    本次实验选择的GFAP、NCAM、GABA受体变化可反应RF-EMF对脑部的损伤程度暴露条件,模拟人群所处的 1800 MHz射频电磁场环境,进行全身暴露。经过3周,12 h/d的暴露后,2组大鼠的形态学未发现改变,大鼠海马CA1区、DG区GFAP的表达下降。

    海马体是哺乳动物中枢神经系统的重要组成部分,是学习记忆功能的结构基础[10-14]。Maskey等[15]将大鼠暴露于835 MHz射频电磁场中,暴露1个月后,海马CA1区神经变性。在Altum等[16]的报告中,在射频电磁场暴露15 d,海马CA1区和CA2区神经元明显减少,而CA3区无明显差异。有报道,每天通过手机产生的900 MHz射频电磁场,动物暴露此环境15 d后,在海马CA1、CA3和齿状回亚区出现神经变性[17]。由此,笔者推测射频电磁场可能海马的CA1、CA3和DG区有所影响。

    星形胶质细胞能够调节脑内的离子和神经递质的稳态,具有代谢功能,并在脑损伤时做出反应[18]。GFAP与阿尔茨海默病(alzheimer’s disease,AD)、抑郁症、中风和脑缺血等脑部疾病有关[19-21]。相关研究发现,将大鼠暴露于高强度射频电磁场后发现,脑内GFAP含量增加并对记忆功能有所影响[22]。国内研究发现,将50只雄性大鼠暴露在高功率的射频电磁场后发现,大鼠的学习记忆明显降低,星形胶质细胞中的GFAP含量增加[23]。因此,GFAP含量的增多可能会导致学习和记忆功能下降。NCAM与胶质细胞瘤、一氧化碳中毒后迟发性脑病和痴呆等疾病有关[24-26],同时也参与了学习记忆的过程。研究发现, 1800 MHz电磁波,度值为0.5 m W/cm2的暴露下可致出生后SD大鼠海马NCAM表达下调,并且NCAM的下调可能是低剂量电磁波影响学习记忆的原因之一[27-28]。γ-氨基丁酸是一种天然存在的非蛋白组成氨基酸,具有极重要的功能,与认知功能存在一定的关系。早期便有研究者证明了在一定条件的电磁辐射暴露下,GABA受体表达较对照组增高进而可能影响人的神经行为[29]。另外,在强度为 2450 MHz,功率密度为为5.0、10.0 mW/cm2的条件下,研究者发现昆明小鼠的GABA含量增高,学习记忆损伤逐渐加重[30]。在其他领域也证实,低功率密度微波辐射可以通过增加GABA、降低谷氨酸对小鼠的学习记忆产生损害[31]

    本研究结果表明,大鼠暴露于射频电磁场21 d后,大鼠海马CA1区、DG区GFAP的表达下降。根据相关的研究,笔者认为,在本实验条件下, 1800 MHz射频电磁场暴露可对海马CA1和DG区的GFAP表达有影响,本实验只进行了初步探索,在同样条件是否对海马CA1区、CA3区以及DG区的GFAP、NCAM和GABA受体表达产生影响,还需要进一步的研究。

  • 图  1  宫颈癌基因和硫利达嗪靶基因的Upset图

    Figure  1.  Upset map of cervical cancer genes and thioridazine target genes

    图  2  交互基因的蛋白互作网络图

    Figure  2.  PPI network of interacting genes

    图  3  关键靶基因的蛋白互作网络图

    Figure  3.  PPI network of key target genes

    图  4  GO富集分析结果

    Figure  4.  Results of GO enrichment analysis

    图  5  KEGG通路富集分析结果

    Figure  5.  Results of KEGG pathway enrichment analysis

    表  1  排名前10的靶基因通路分析结果

    Table  1.   Top10 pathways results of target genes

    ID号名称基因数FDR
    hsa04926松弛素信号通路91.50E-08
    hsa05200肿瘤通路134.88E-08
    hsa01522内分泌耐药76.70E-07
    hsa05205蛋白聚糖与肿瘤83.01E-06
    hsa05166人类T细胞白血病
    病毒1感染
    84.18E-06
    hsa04218细胞衰老76.70E-06
    hsa04912促性腺激素释放
    激素信号通路
    66.70E-06
    hsa04914孕酮介导的卵
    母细胞成熟
    67.36E-06
    hsa05161乙型肝炎77.36E-06
    hsa04933糖尿病并发症中
    的AGE-RAGE信号通路
    67.85E-06
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    表  2  排名前10的靶基因疾病富集分析结果

    Table  2.   Top10 disease enrichment results of target genes

    ID号名称基因数FDR
    DOID:162肿瘤120.0022
    DOID:14566细胞增殖疾病130.0022
    DOID:4疾病310.0022
    DOID:65结缔组织疾病100.0064
    DOID:7解剖实体疾病250.0064
    DOID:0050636家族性内脏
    淀粉样变性
    30.0183
    DOID:28内分泌系统疾病70.0183
    DOID:0080001骨疾病80.0184
    DOID:11801蛋白质-能量营
    养不良
    20.0184
    DOID:0060075雌激素受体
    阳性乳腺癌
    20.0244
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    表  3  排名前10的靶基因组织表达富集分析

    Table  3.   Top10 tissue expression enrichment results of target genes

    ID号名称基因数FDR
    BTO:0000180宫颈癌细胞102.03E-06
    BTO:0000174胚胎结构222.03E-06
    BTO:0000759202.71E-06
    BTO:0000132血小板104.54E-06
    BTO:0001078胎盘164.54E-06
    BTO:0001546慢性淋巴细胞
    白血病细胞
    88.77E-06
    BTO:0001489全身469.93E-06
    BTO:0000345消化腺221.02E-05
    BTO:0001491脏器301.07E-05
    BTO:0000522腺体341.77E-05
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    表  4  关键靶基因在宫颈癌PPI网络中的排名

    Table  4.   Ranking of key target genes in the cervical cancer PPI network

    靶基因Degree值排名
    EGFR3296
    ALB27113
    ESR125520
    ANXA520032
    PPARG18237
    AR15953
    MAPK114372
    MAPK1414177
    MAPK813879
    NOS3105127
    合计525
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-01
  • 网络出版日期:  2022-02-18
  • 刊出日期:  2022-03-22

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