Abstract
Formålet med denne studien var å undersøke sammenhengen mellom diabetes mellitus og kolorektal kreftutvikling samt mulig mekanisme som er involvert i denne interaksjonen. Diabetes rottemodeller ble indusert med en lav dose STZ etterfulgt av en lav dose av DMH å indusere kolorektal kreft. Dannelsen av ACF i tykktarmen og forekomsten, antall og størrelse av tumorene ble målt. Aktiviteten av glykolytiske enzymer i kolon vev ble også målt. Resultatene viste at både det totale antall ACF og antall foci som inneholder et forskjellig antall krypter ble øket i diabetiske rotter. Ved slutten av den eksperimentelle behandling, ble forekomsten, antall og størrelse av tumorer også økt i diabetiske rotter. Samlet er disse dataene indikerte at diabetes øker risikoen for tykktarmskreft. Aktiviteten av HK og PK i kolon vev ble øket i diabetiske rotter, mens aktiviteten til PDH ble redusert. I tillegg er virksomheten til disse enzymene i intratumor var høyere enn den for i peritumor. Disse data indikerte at den høye frekvensen av glykolyse kan spille en rolle i kolorektal kreftutvikling hos diabetes rotter
Citation. Jia Y, Xu G, Zhou W, Wang Z, Meng L, Zhou S, et al. (2014) Diabetes Fremmer DMH-Induced tykktarmskreft ved å øke aktiviteten av glycolytic Enzymer i rotter. PLoS ONE 9 (10): e110455. doi: 10,1371 /journal.pone.0110455
Redaktør: Daotai Nie, Southern Illinois University School of Medicine, USA
mottatt: 04.06.2014; Godkjent: 12 september 2014; Publisert: 17 oktober 2014
Copyright: © 2014 Jia et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet:. Den forfatterne bekrefter at alle data som underbygger funnene er fullt tilgjengelig uten restriksjoner. Alle relevante data er i avisen og dens saksdokumenter filer
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av The Science Foundation Natural i Shandong-provinsen (2009ZRB01346). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
tykktarms~~POS=TRUNC kreft~~POS=HEADCOMP er en vanlig gastrointestinal ondartede svulster. Det er den tredje vanligste kreftformen og den tredje største årsaken til kreftdød i menn og kvinner i USA [1], [2]. I de senere år, med forbedring av levekår og livsstil endringer, har forekomsten av tykktarmskreft økt år for år i utviklingsland. Flere lignende risikofaktorer har blitt funnet mellom diabetes mellitus og tykktarmskreft. De inkluderer en «vestlig livsstil», med kostholdet inneholder lite frukt og grønnsaker eller fiber og høy i fett og kokt kjøtt, samt begrenset fysisk aktivitet [3], [4]. Epidemiologiske funn hittil har vist at type 2-diabetes mellitus er nært knyttet til den økte risikoen for tykktarmskreft [3] – [8]. Men noen resultater er i overensstemmelse med dette krets fordi diabetes mellitus er en gruppe av komplekse metabolske lidelser kjennetegnet ved hyperglykemi. Flere konfunderende faktorer, inkludert varighet av diabetes, varierende grad av metabolsk kontroll, bruk av ulike legemidler for behandling, og mulig tilstedeværelse av kroniske komplikasjoner, komplisere nøyaktig vurdering av kreftrisiko hos diabetespasienter. I tillegg kan ulike epidemiske faktorer fra ulike land, etnisitet og regioner påvirker sammenhengen mellom diabetes og kreft [3], [7], [9].
De mulige mekanismene som er involvert i diabetes mellitus relatert kreft kan være forbundet med langvarig insulinresistens og hyperinsulinemi, som har blitt omfattende beskrevet til dato [10] – [13]. Hyperinsulinemi kan påvirke forekomst og utvikling av tykktarmskreft gjennom en rekke mekanismer. En unormal økning av insulin og insulin-lignende vekstfaktor-1 (IGF-1) i serum kan føre til forekomsten av tumorer ved å fremme transformasjon og spredning av kolorektal epitelceller, som påvirker cellesyklusen og å inhibere celle apoptose [10] . Pasienter som behandles med insulin i en lengre periode har en høyere risiko for kreft, og med økende varighet av insulinbehandling, kan forekomsten av kreft øke [12], [13]. Ikke desto mindre er det mulig at en bestemt faktor vil kunne påvirke risikoen for tykktarmskreft både ved å påvirke konsentrasjonen av insulin og gjennom andre mekanismer [14], [15].
I nærvær av oksygen, de fleste celler i første rekke metabolisere glukose til pyruvat via glykolyse og deretter helt oksidere pyruvat til karbondioksyd gjennom sitronsyresyklusen. Imidlertid tumorceller generere så mye som 60% av deres ATP via glykolyse, og den glykolytiske frekvensen av tumorceller som er opptil 200 ganger større enn for normale celler, uavhengig av nærvær eller fravær av oksygen [16], [17] . Dette fenomenet, føres omtrent sju år siden, er kjent som Warburg virkning. Dette fenomen er forårsaket av unormal ekspresjon av mange glykolytiske enzymer. Flere viktige enzymer, slik som heksokinase (HK) og pyruvat-kinase (PK) er kjent for å spille en avgjørende rolle for å starte og opprettholde den høye forekomst av glukose katabolisme av hurtigvoksende tumorer [18], [19]. PK har også blitt rapportert å bidra til akkumulering av mellomprodukter for glykolyse for følgende anabole prosesser: syntese av nukleinsyrer, aminosyrer, fosfolipider og [20]. PK gir en vekstfordel til kreftceller, spesielt i henhold hypoksiske forhold.
Hovedtrekkene i diabetes mellitus er hyperglykemi og dysfunksjon av glukosemetabolismen. På grunn av hyperglykemi, blir permeabiliteten av kapillær fartøy reduseres og mitokondrie enzymer som er relatert til glukose metabolisme ble inhibert [21], derfor karbon metabolismen av oksidativ fosforylering er hemmet. Hos diabetespasienter kan normale celler med en lav sats av glykolyse ikke få nok energi fra glukosemetabolismen og kan dø. Imidlertid kan celler med en høy grad av glykolyse kompensere skade av enzymer i mitochondria og generere mer ATP gjennom glykolysen for å opprettholde den raske formering og transformasjonen av normale celler til kreftceller. Flere viktige enzymer og proteiner som er involvert i glukosemetabolismen i diabetiske rotter ble undersøkt av Mansor et al. [22]. Aktiviteten til PDH, en svært regulert enzym av mitokondriell glukosemetabolismen og glukosetransportør 4 (GLUT4) ble betydelig redusert. Den PDH inhibitor pyruvat dehydrogenase kinase 4 (PDK4) nivå ble økt. Resultatene avslørte den lave frekvensen av oksidativ fosforylering i mitokondriene i diabetiske rotter.
I denne studien ble diabetes indusert i Sprague-Dawley (SD) rotter ved hjelp STZ, etterfulgt av induksjon av tykktarmskreft ved hjelp av DMH. Vi ønsket å finne ut om type 2 diabetes mellitus ble assosiert med risiko for tykktarmskreft hos rotter og de mulige mekanismene som er involvert i denne prosessen.
Materialer og metoder
Reagenser
STZ, DMH og metylenblått ble kjøpt fra Sigma (St. Louis, MO). Kommersielle sett for farging av PCNA var fra Beijing Zhongshan Goldbridge Bioteknologi Co (Beijing, Kina). Analysesett for påvisning av aktivitetene heksokinase (HK) og pyruvat kinase (PK) ble kjøpt fra Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Nanjing, Kina).
Dyr
Sixty Sprague-Dawley ( SD) rotter (160-180 g) ble kjøpt fra Vital River Laboratory Animal Science and Technology Co Ltd (Beijing, Kina). Alle rottene ble holdt i standard polypropylen bur (3 rotter /bur) og holdt i et rom under standardiserte betingelser (22 ± 3 ° C, 12 timers lys /12 timer mørke, fuktighet 50 ± 10%) med fri adgang til mat pellets og springvann. Dyrene fikk akklimatiseres i en uke på Chow og vann. Rottene ble tilfeldig inndelt i fire grupper på 15 dyr hver: (1) kontroll-gruppen; (2) STZ gruppe; (3) DMH-gruppe; og (4) STZ + DMH gruppe. Rottene i kontrollgruppen og DMH gruppe var utstyrt med en normal pellet diett (OD), og de i STZ gruppen og STZ + DMH gruppe var utstyrt med en fettrik diett (HFD). Sammensetningen og fremstillingen av HFD (tabell 1) ble som tidligere beskrevet [23]. Kroppsvekt av rottene ble målt en gang i uken. Alle studiene ble utført med godkjenning av dyret eksperimentelle etikk komite av Shandong University School of Medicine.
Utvikling av diabetes modell
Etter 2 måneder med kosten manipulasjon, rottene i STZ gruppe og STZ + DMH gruppe ble injisert intraperitonealt (ip) med en lav dose STZ (35 mg /kg kropps wt; STZ ble oppløst i 0,1 mol /l sitronsyrebuffer, pH 4,4), mens rottene i kontrollgruppen gruppe og DMH gruppe ble gitt et kjøretøy citratbuffer (pH 4,4) i et volum på 1 ml /kg, ip Blodprøver ble tatt umiddelbart før og en uke etter injeksjon av STZ eller sine kjøretøy fra halevenen etter faste i 24 timer.
Utvikling av tykktarmskreft
To uker etter injeksjon av kjøretøy eller STZ rottene i intervensjonsgruppene ble injisert (iP) med enten DMH (25 mg /kg kropps wt; DMH ble oppløst i normal saltoppløsning) eller 0,9% NaCl gang i uken i 12 uker. En uke etter den siste injeksjon av DMH, ble fem rotter fra hver gruppe avlivet etter fasting i 24 timer for ACF identifikasjon. Blodprøver ble tatt ved hjertepunktur. Colon vev ble samlet og delt i to deler. En del ble lagret i flytende nitrogen for å detektere aktiviteten av enzymer, og den andre del var for observasjon av ACF. Tolv uker etter den siste injeksjonen, ble de gjenværende rottene avlivet for beregning av tumor insidens, gjennomsnittlig antall tumorer og tumorvolum. Deretter ble de kolon vev høstet og delt i to deler. En del ble lagret i flytende nitrogen for å detektere aktiviteten av enzymer, og den andre delen ble fiksert i 4% paraformaldehyd i patologi analyse. Alle dyrene ble avlivet ved CO
2 kvelning
blodparametre
Blodprøver ble samlet opp og sentrifugert ved 1000 g i 10 minutter for å samle serum, som ble lagret ved. – 20 ° C inntil analyse. Fastende blodsukker (FBG) ble målt ved glukoseoksidasemetode (GUD, Applygen Technologies Inc., Beijing, Kina). Serumkonsentrasjonen av triglyserider (TG), total kolesterol (TC), low-density lipoprotein kolesterol (LDL-C), og high density lipoprotein kolesterol (HDL-C) ble bestemt ved hjelp av en automatisert biokjemiske analysator (Toshiba-40Fr). Serumet insulin (INS) konsentrasjoner ble målt ved hjelp av enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kits i henhold til produsentens protokoll (Cusabio, Wuhan Huamei Biotech Co Ltd, Wuhan, Kina).
Identifikasjon av ACF
ACF ble identifisert som beskrevet tidligere. Kort sagt ble kolon høstet og vasket med 0,01 mol /l PBS, fulgt av fiksering i 4% nøytral buffret paraformaldehyd i 24 timer. Kolon vev ble farget i 0,5% metylenblått-løsning i 5 minutter, fulgt av en skylling vask. Det totale antall ACF og antall avvikende krypter (ACS) i hver fokus ble talt under et lysmikroskop (40 ×).
Beregning av svulst forekomst, antall og volum
Tumor forekomst er antallet rotter som ble utviklet tumorer i tykktarmen vev med en gjentatt injeksjon av DMH under hele forsøket prosessen. Rottene som tumorer ble visualisert generelt ved grov undersøkelse i tykktarmen vev i slutten av eksperimentet ble indikere tumorbærende rotter. Svulsten forekomst, gjennomsnittlig svulst nummer og tumorstørrelse ble beregnet ved hjelp av følgende formler [24]:
Histologisk analyse og Former Cell Nuclear Antigen (PCNA) farging
Normal tykktarm vev, kolon svulsten og vev tilstøtende til tumorer ble høstet og fiksert i 4% nøytral buffret paraformaldehyd i 24 timer. Vev innebygd i parafin ble skåret i fire-mikrometer seksjoner på histologiske lysbilder og farget for hematoxylin og eosin (HE) farging og PCNA farging ved hjelp av et streptavidin-biotin-immunoperoxidase kompleks metode (et kommersielt kit) i henhold til produsentens instruksjoner. Brun-gul farget kjerner ble betraktet som positive. For bestemmelse av den proliferative indeks, ble fem høy effekt linse (HP) synsfelt (200 celler hver) som består av en total på 1000 celler telles. Den proliferative indeks (PI) ble uttrykt som prosentandelen av PCNA-positive kjerner blant det totale antall celler tellet.
-analysen av enzymaktivitet
enzymaktivitet ble målt både i peritumoral og tumor regioner. Hvis ingen svulster ble funnet, ble vevsprøver dissekert tilfeldig. Frosset vev (0,1 g) ble homogenisert i en glasshomogenisator med 0,9 ml normal saltløsning. For å bevare aktiviteten til enzymer, ble hele slipeprosessen utført på is. Aktiviteten av heksokinase (HK), pyruvat kinase (PK) og pyruvat dehydrogenase (PDH) ble målt.
Statistiske analyser
Alle resultater ble presentert som gjennomsnitt ± SEM og alle P verdiene rapportert er to-tailed og P 0,05 ble ansett som statistisk signifikant. For parametere med Gaussian distribusjon, sammenligninger av kroppsvekt mellom hver to grupper og også mellom OD-matet og HFD-matet rotter, den «antall ACF», den «svulster /Alle rotter «,» Svulster /Tumor peiling rotter» og » volum av Svulster «mellom DMH og STZ + DMH gruppe enzymer aktiviteter mellom peritumoral og intratumoral og også mellom hver to gruppene var alle utført ved hjelp av uparet studentens T test. Tumor forekomsten ble sammenlignet ved hjelp av Chi kvadrat test. Dataanalyse ble utført ansette statistikkpakke for samfunnsvitenskap, versjon 18 (SPSS Software, SPSS Inc., Chicago, USA).
Resultater
Fysiske parametre
Nå forløpet av forsøket er vist i figur 1. en uke etter begynnelsen av forsøket, en rotte i kontrollgruppen døde uventet. På grunn av en alvorlig vekttap, en rotte i STZ + DMH gruppe også døde 3 uker før svulsten observasjon.
STZ ble gitt som 35 mg /kg, i.p. og DMH ble gitt som 25 mg /kg /uke, i.p. Forkortelsene betegne STZ: Streptozotocin; DMH: 1,2-dimetylhydrazin; ACF. Aberrant krypten foci
Figur 2 viser at kroppsvekten til alle rottene holdt øke over to måneder protokollen, og mating av HFD resulterte i en statistisk signifikant økning i kroppsvekt i forhold til OD -fed rotter (413,68 ± 2,76 vs. 370,90 ± 4.69, P 0,05). Etter injeksjon av STZ, kroppsvekten av rotter i kontrollgruppen og STZ gruppe fortsatte å øke i løpet av hele varigheten av forsøket, og vekten av de i STZ gruppen økte hurtigere enn de i kontrollgruppen. Men sammen med injeksjon av DMH, kroppsvekten av rotter begynte å minke, og vekten av de i STZ + DMH gruppe reduseres raskere enn de i DMH gruppe. Ved slutten av eksperimentet ble kroppsvekten av rottene i STZ gruppen økte signifikant sammenlignet med kontrollgruppen (581,82 ± 4,88 vs. 515,07 ± 2,76, P 0,05). I motsetning til dette, DMH-induserte (DMH gruppe og STZ + DMH gruppe) vekt ble redusert sammenlignet med de til kontrollgruppen (461,25 ± 7,68 eller 357,24 ± 9,14 vs. 515,07 ± 2,76, P 0,05), og vekten av rottene i STZ + DMH gruppe var lavere enn de i gruppe DMH (357,24 ± 9,14 vs. 461,25 ± 7,68, P 0,05)
Verdier blir uttrykt som gjennomsnitt ± SEM. og analysert ved hjelp av uparet studentens T test på P 0,05. Ved avslutningen av forsøket, * P 0,05 vs. Kontroll gruppe.
# P. 0,05 vs. DMH gruppe
serologisk analyse
Blod biokjemiske indekser (FBG, TG, TC, HDL-C, LDL-C, INS) var målt umiddelbart før og en uke etter injeksjonen av kjøretøyet eller STZ (tabell 2). Serum FBG nivåer så vel som TG, LDL-C og INS var alle signifikant økt i HFD-matet rotter sammenlignet med NPD-matet rotter før injeksjonen av STZ (P 0,05, henholdsvis). Imidlertid, var det en reduksjon i HDL-C (0,41 ± 0,02 vs 0,51 ± 0,03, P 0,05). Injeksjon av STZ resulterte i en betydelig økning av FBG, TG, TC og LDL-C forbundet med en signifikant reduksjon i HDL-C. I tillegg, selv injeksjon av STZ produsert en reduksjon av INS nivå i HFD-matet rotter (72,86 ± 3,75 vs. 89.72 ± 2,62, P 0,05), nivået av INS var fremdeles betydelig høyere enn den for i OD-matet rotter (72,86 ± 3,75 vs. 30,90 ± 3,28, P 0,05).
ACF observasjon
Etter 12 uker med DMH injeksjon, ble colonic ACF identifisert i DMH gruppen og STZ + DMH gruppe (figur 3), men ikke i kontrollgruppen og STZ gruppe. Uparede Students t test ble benyttet for å detektere forskjellen mellom DMH gruppe og STZ + DMH gruppe. Som vist i tabell 3, det totale antall ACF i STZ + DMH gruppen var signifikant høyere enn i gruppe DMH (230,80 ± 8,85 vs. 141,00 ± 5,26, P 0,05). Antallet foki inneholdende en krypt, 2 krypter og ≥3 krypter ble også signifikant økt. I STZ + DMH gruppe, antallet foki som inneholder mer enn 3 krypter var enda høyere enn den for foci som inneholdt 2 krypter (74,60 ± 3,11 vs. 45,40 ± 1,57, P 0,05). I tillegg ble noen vev som ligner tumor funnet i STZ + DMH gruppe (figur 3F).
fig. 3A: normal krypten foci (100 ×). Fig. 3B: Crypt utvidelse og deformasjon (40 ×). Fig. 3C: ACF dannet av 2 avvikende krypter (40 ×). Fig. 3D: ACF dannet av 3 avvikende krypter (40 ×). Fig. 3E: ACF dannet av ≥3 avvik krypter (40 ×). Fig. 3F. Tumor-lignende vev (40 ×)
Forekomst, antall og volum av colonic svulster
Ved avslutningen av forsøket ble alle rottene avlivet (10 i DMH-gruppen og 9 i STZ + DMH gruppe). Syv rotter i DMH-gruppen og åtte i STZ + DMH gruppe ble funnet å ha tumorer (tabell 4). Forekomsten av svulster i STZ + DMH var høyere enn i DMH gruppen, men forskjellen var ikke nådde statistisk signifikans (88,89% vs. 70,00%, P 0,05). Volumet av tumorer, totalt antall tumorer og gjennomsnittlig antall tumorer i STZ + DMH gruppe var signifikant økt sammenlignet med det i det DMH gruppe (P 0,05, henholdsvis). Volumet av de største svulst funnet i STZ + DMH gruppen nådde til 665.5 mm
3, men den minste i denne gruppen var bare 6 mm
3. I motsetning til dette, volumet av den største tumor i DMH gruppen var bare 75 mm
3, og den minste var bare 4 mm
3 (figur 4). Den svulster vekst i intestinal lumen forstyrret avføring, noe som resulterer i vanskelig avføring og bygging av tarmgass i noen rotter (Figur 4D).
Fig. 4A: Den største svulst hentet fra STZ + DMH gruppe. Fig. 4B: Flere små svulster sammen isolert fra DMH gruppen. Fig. 4C: Flere svulster samlet inn fra en rotte i STZ + DMH gruppe. Fig. 4D. Tumor vekst i intestinal lumen forstyrrer avføring, noe som resulterer i vanskelig avføring og bygging av gass i tarmen hos noen rotter
spredningsindeks på kolorektal kreftceller
PCNA ble sterkt uttrykt i DMH-induserte kolontumorceller, særlig i DMH + STZ gruppe. Som vist i figur 5, spredning indeksen (PI) i det DMH + STZ gruppe var signifikant høyere enn i gruppe DMH (84,5 ± 6,72 vs. 52,3 ± 5,58, P 0,05). Disse data indikerte at DMH behandling betydelig fremmet celleproliferasjon, som ble akselerert av STZ-indusert diabetes.
PI ble uttrykt som prosentandelen av PCNA-positive kjerner blant det totale antall celler tellet. Verdier er uttrykt som gjennomsnitt ± S.E.M. og analysert ved hjelp av uparet studentens T test på P 0,05. * P. 0,05 vs. DMH gruppe
Analyse av glykolytiske enzymer
Ingen tumordannelse ble oppdaget i kontrollgruppen og STZ gruppe, derfor disse colonic vevsprøver ble dissekert på måfå . I DMH-gruppen og STZ + DMH gruppe, ble colonic prøver oppsamlet fra peritumoral og intratumorale regioner respektivt. Virksomheten til HK, PK og PDH i colonic vev ble målt og vist i Figur 6.
Ingen tumordannelse ble oppdaget i kontrollgruppen og STZ gruppe, så dissekere prøvene tilfeldig. Prøvene ble samlet inn fra intratumoral og peritumoral regionene henholdsvis i DMH gruppen og STZ + DMH gruppe. Aktivitetene til heksokinase (HK), pyruvat-kinase (PK) og pyruvat dehydrogenase (PDH) i colonic vev ble målt. Verdier er uttrykt som gjennomsnitt ± S.E.M. og analysert ved hjelp av uparet studentens T test på P 0,05. Fig. 6A: Analyse av HK. * P 0,05 vs. Kontroll gruppe.
# P henholdsvis 0,05 vs. Peritumor.
$ P 0,05 vs. DMH gruppe henholdsvis; Fig. 6B: Analyse av PK. * P 0,05 vs. Kontroll gruppe.
# P 0,05 vs. Peritumor henholdsvis; Fig. 6C: Analyse av PDH. * P 0,05 vs. Kontroll gruppe.
# P henholdsvis 0,05 vs. Peritumor.
$ P 0,05 vs. DMH gruppe hhv. Fig. 6D: Analyse av HK, PK og PDH aktiviteter på ulike tidspunkt kurs i STZ + DMH gruppe. * P 0,05 vs. Startpunkt hhv.
# P. 0,05 vs. STZ injeksjon henholdsvis
Som vist i figur 6A, aktivitetene til HK i intratumorale vev i DMH gruppen og STZ + DMH gruppen var signifikant økt sammenlignet med at i peritumoral vev og normale vev (inkludert kontrollgruppen og STZ gruppe, P 0,05, henholdsvis). Aktiviteten av HK i STZ gruppe var også høyere enn i kontrollgruppen og de peritumoral vev i DMH gruppen (61,26 ± 1,57 vs. 44,61 ± 1,48 og 48,01 ± 1,70, P 0,05, henholdsvis). Uavhengig av intratumoral eller peritumoral sted, HK aktiviteten i STZ + DMH gruppe var høyere enn i den DMH gruppe (P 0,05, henholdsvis).
Aktivitetene til PK (figur 6B) i intratumoral vev i tykktarmen i DMH gruppe og STZ + DMH gruppe var alle signifikant økt sammenlignet med det i det peritumoral vev, og var også høyere enn kontrollgruppen (P 0,05, henholdsvis). Imidlertid, ingen forskjell i intratumorale vev ble funnet mellom DMH gruppe og STZ + DMH gruppe. Aktiviteten av PK i STZ gruppe var høyere enn i kontrollgruppen (111,42 ± 4,10 vs. 82,40 ± 4,96, P 0,05) og var høyere enn peritumoral vev i STZ + DMH gruppe uten å nå statistisk signifikans (P 0,05). Aktiviteten av PK i peritumoral vev i STZ + DMH gruppe var høyere enn kontrollgruppen (102,66 ± 4,68 vs. 82,40 ± 4,96, P 0,05), men ingen forskjell ble observert mellom kontrollgruppen og de peritumoral vev i DMH gruppe
En betydelig reduksjon av PDH aktivitet (figur 6C) ble funnet i diabetiske rotter sammenlignet med kontrollgruppen. (1,34 ± 0,05 vs 2,32 ± 0,05, P 0,05). I tillegg ble aktiviteten til PDH i intratumoral vev betydelig redusert sammenlignet med de peritumoral vev (P 0,05, henholdsvis). Både i introtumoral og peritumoral vev, aktiviteten til PDH i STZ + DMH gruppe var betydelig lavere enn den DMH gruppe (P 0,05, henholdsvis).
Fire punkter i tid løpet av forsøket ble valgt for å indikerer endringer av disse tre enzymer aktivitet i STZ + DMH gruppe (Figur 6D). Ingen rotter ble avlivet ved startpunktet og DMH injeksjonspunkt, og dataene på disse to punktene ble erstattet med dataene i kontrollgruppen og STZ gruppe ved slutten av forsøket respektivt. Som vist i figur 6D, ble aktivitetene til HK og PK alt vesentlig økt etter type 2 diabetes ble indusert (62,26 ± 2,06 vs. 44,61 ± 1,48, 100,79 ± 1,49 vs. 80,54 ± 4,27, P 0,05). Mens det var en reduksjon i aktiviteten til PDH (1,34 ± 0,05 vs 2,32 ± 0,05, P 0,05). Videre dagens resultater viste at gjentatt DMH injeksjon resulterte i en ytterligere økning i HK og PK og reduksjon i PDH aktiviteter (P 0,05, henholdsvis).
Diskusjoner
Et av hovedmålene av dette arbeidet var å bestemme hvorvidt type 2 diabetes mellitus kunne øke risikoen for kolorektal kreft i en dyremodell. Det andre målet var å undersøke mulige mekanismer som er involvert i denne prosessen. Derfor, ble aktivitetene til HK, PK og PDH i kolorektal vev målt for å evaluere bidraget av metabolske endringer i prosessen med tumorgenese. Dermed ble vårt første forsøk rettet mot å generere en modell av type 2-diabetes som vil gjenspeile naturhistorie og metabolske karakteristika for human type 2 diabetes, etter som tykktarmskreft ble indusert ved hjelp av DMH.
Den dyremodell av type 2-diabetes ble indusert ved hjelp av høy-fett mating i kombinasjon med en lav dose STZ (35 mg /kg). Mansor et al. har rapportert at denne modellen ikke bare kunne replikere patologien av human diabetes, men også etterligne sykdomsprosessen, men dosen av STZ må velges med omhu [22]. Diabetiske rotter indusert av forskjellige doser av STZ (15, 25, 35, 45 og 55 mg /kg) kombinert med HFD ble studert ved K. Srinivasan et al. [23]. De metabolske endringer indusert av høyere doser av STZ (45 og 55 mg /kg) lignet på type 1 diabetes fenotype. I motsetning til dette, har lave doser av STZ (15 og 25 mg /kg) ikke signifikant hyperglykemi. Derfor HFD i kombinasjon med en lav dose STZ (35 mg /kg) var den mest ønskelige metode til å indusere type 2 diabetes. I vår studie, etter 2 måneder med kosten manipulasjon, de HFD-matet rotter var allerede mildt hyperglycemic og kroppsvekten økte raskt på grunn av inntak av et kosthold rikt på energi i form av mettet fett i forhold til OD-matet rotter. I mellomtiden, nivået på INS økte betydelig i forhold til OD-matet grupper. Disse data indikerte at HFD-matet rotter allerede hadde reist insulinresistens med kompensatorisk hyperinsulinemi [25]. Etter injeksjonen av STZ, nivået av blod biokjemiske indekser i de HFD-matet grupper ble alt vesentlig økt, med unntak av HDL-kolesterol og INS. Reduksjonen av INS kan skyldes ødeleggelse av betaceller i bukspyttkjertelen ved injeksjon av STZ [26], [27], men nivået av INS var fremdeles høyere enn den til OD-matet rotter. Som Srinivasan demonstrert, forhøyede konsentrasjoner av glukose var relativt stabil i denne modellen, som kunne brukes til langtidsstudier på diabetiske komplikasjoner [23].
I denne studien, den DMH-indusert tykktarmskreft modell ble anvendt for vurdering av risikoen for kreft hos diabetiske rotter i lys av dannelsen av ACF og tumor forekomst. Mohania D et al, utviklet en tykktarmskreft modell med denne agenten [28]. ACF ble valgt som et mellomprodukt biologisk evaluering indeks i patogenesen av kolorektal kreft. ACF refererer til unormal endring av normal foci. Greaten av brennpunkter, epitel jevning, og brennpunkter med flere eller flere mutasjoner samlet i et samlings distribusjon er kjennetegn ved ACF [29] – [32]. Både hos gnagere eller mennesker, i patogenesen av tykktarmskreft indusert av karsinogener, ACF er forstadier til kreft kolorektal kreft og anses å være gode biologiske markører for å evaluere effekten av legemidler som brukes til å forebygge og kontrollere dannelsen av tykktarmskreft i rotter [32], [33]. Rodrigues et al. viste at DMH-indusert tykktarmskreft modell i rotter er et gyldig verktøy for å undersøke sammenhengen av ACF med tykktarmskreft. ACF kan betraktes som begynnelsen av morfologiske markører i patogenesen av godt differensierte tumorer i kolon kreft [32]. Resultatene av denne studien viste at antall ACF og antall foci som inneholder forskjellige antall krypter i STZ + DMH gruppe økte sammenlignet med DMH-gruppen. I DMH-gruppen, 89,4% ACF hadde én eller to krypter, og bare 10,6% ACF hadde tre eller flere krypter. Men i STZ + DMH gruppe, forekomsten av ACF med en eller to krypter var 67,7% og 32,3% hadde tre eller flere krypter. I motsetning til dette STZ gruppe hadde ingen ACF formasjonen. Epidemiologiske funn har vist at forekomsten av tykktarmskreft hos diabetespasienter var nært knyttet til diabetes varighet. Således vi utledet at en mye lengre tid er nødvendig for rottene i STZ gruppe for å utvikle ACF. Den betydelige økningen av foci som inneholder ≥3 krypter og påvisning av tumor-liknende vev i STZ + DMH gruppe indikerte at nærværet av diabetes mellitus forkortet varighet tumorigenesis. I overensstemmelse, Zaafar et al. har rapportert at diabetes fremmer størrelsen på cellen og betennelsesreaksjoner i slimhinnen som lymfoid spredning, opphopning av blodkar og fibrose [34]. På slutten av vår nåværende studie ble det funnet svulster både i DMH gruppen og STZ + DMH gruppe. Forekomsten, antall og størrelse av svulster i STZ + DMH gruppen økte sammenlignet med den til DMH gruppen. I motsetning til dette ble ingen tumorer funnet i STZ gruppe. Mens, ble ingen skader generelt visualisert ved grov undersøkelse i Zaafar studie [34]. Forskjellige dyr ble valgt i eksperimentene kan være mulig forklaring på dette fenomenet. Mus ble benyttet i forsøket deres mens rotter ble valgt i vårt studium. Gapet kroppsstørrelse kan reflekterer størrelsen av tumoren, slik at tumorene var vanskelig å visualiseres i mus kolon vev. Men det var ingen signifikant forskjell i forekomst av svulster mellom STZ + DMH gruppe og DMH gruppe i dagens resultat. Mulige forklaringer på dette fenomenet kan omfatte begrensede prøvestørrelse, med bare 15 rotter i hver gruppe. Samlet er disse dataene viste at diabetiske rotter har en høy risiko for tykktarmskreft.
Rapid spredning er den viktigste funksjonen av tumorceller. Prolifererende cell nuclear antigen (PCNA) er et DNA-klemme som fungerer som en processivity faktor for DNA-polymerase δ i eukaryote celler, og er essensiell for replikasjon. Bostick et al. har rapportert at ekspresjon av PCNA er nært knyttet til proliferasjon av celle i tykktarm vev og kan brukes som en meget pålitelig indikator for å evaluere sprednings dynamikken i tumorceller [35]. Denne studien viste at PCNA ble sterkt uttrykt i alle tumorvev og at ekspresjon av PCNA ble øket i colonic ACF sammenlignet med den normale tarm kjertler. PCNA ekspresjon kan reflektere cellulær proliferasjon aktivitet, og anvendes som et pålitelig indeks for vurdering av kinetikken av tumorcelle-proliferasjon. Våre resultater viste at PCNA ble uttrykt i DMH-induserte kolonkreftceller, og den sterkeste proliferasjon aktivitet ble observert i DMH + STZ gruppe. Disse data indikerte at STZ behandling kunne fremme DMH-indusert celleproliferasjon.
Forrige hypotese om de mulige mekanismer som er involvert i DM-relatert kreft var det unormal økning av insulin-lignende vekstfaktor-1 (IGF-1) og
