Abstract
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus prostata kreft modellen viser klart definerte stadier av hyperplasi og kreft. Her er de første stadiene av hyperplasi utvikling studert. Immunhistokjemisk farging viste at akkumulert Pakt
+ hyperplastic celler som overuttrykker luminal epitelcelledifferensiering markør CK8, og stamcellemarkører CK19 og Sca-en, men ikke basale epiteliale cellemarkører. Ved uttrykk profilering vi identifisert nye hyperplastiske cellemarkører, inkludert Tacstd2 og Clu. Videre viste vi at unge alder prostata målrettet
PTEN
knockout mus som finnes i luminal epitelcellelaget enkelt Pakt
+ celler, som overuttrykt CK8, Sca-en, Tacstd2 og Clu; basale epitelceller var alltid Pakt
-. Viktigere, i luminal epitelcellelaget av normale prostates vi har oppdaget sjeldne Clu
+ Tacstd2
+ Sca-en
+ stamceller. Disse nye cellene er kandidat svulst initiere celler i
PTEN
knockout mus. Bemerkelsesverdig, alle luminale epitel-celler i det proksimale området av normale prostata ble Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+. Men i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus, den proksimale prostata ikke inneholder hyperplastisk foci. Liten hyperplastisk foci i prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus funnet ved alderdom, viste fullstendig
PTEN
inaktivering og en stamfar markør profil. Til slutt presenterer vi en ny modell av prostata utvikling og fornyelse, inkludert avstamning spesifikke luminal epiteliale stamceller. Det foreslås at
PTEN
mangel induserer et skifte i balansen av differensiering til spredning i disse cellene
Citation. Korsten H, Ziel-van der Made A, Ma X, van der Kwast T, Trapman J (2009) Samler stamceller i Luminal epitelcellelaget Er Kandidat Tumor Starte celler i en
PTEN
Knockout Mouse Prostate Cancer Model. PLoS ONE 4 (5): e5662. doi: 10,1371 /journal.pone.0005662
Redaktør: Stefan Wölfl, Universität Heidelberg, Tyskland
mottatt: 04.02.2009; Godkjent: 28 april 2009; Publisert: May 22, 2009
Copyright: © 2009 Korsten 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
Finansiering:. Denne studien ble støttet av en bevilgning fra den nederlandske Kreftforeningen KWF (Grant nummer~~POS=HEADCOMP: EMCR 2006-3592, www.kwfkankerbestrijding.nl). 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
Prostatakreft er den vanligste svulsten hos menn i land med en vestlig livsstil, og en viktig årsak til kreftrelatert dødelighet [1]. Komplett
PTEN
inaktivering er funnet i -20% av primær prostatakreft og hos opptil 60% av prostata kreft metastaser [2]. Inaktivering av en
PTEN
allel er enda mer vanlig. Høy frekvens av
PTEN
inaktivering er også funnet i endometrium kreft og i glioblastom [3]. Germ linje mutasjoner av
PTEN
er årsaken til Cowden sykdom og Bannayan-Zonana syndrom, som er preget av hamartomas og predisposisjon for bryst og skjoldbrusk svulster [2], [3].
PTEN motvirker fosfoinositid-3-kinase (PI3K) signalering ved å balansere fosfatidylinositol (4,5) -fosfat (PIP2) og fosfatidylinositol (3,4,5) -fosfat (PIP3) nivåer i cellen [2] – [4]. PIP3 opphopning fører til fosforylering av nedstrøms mål, inkludert AKT. Som en konsekvens aktivitetene til videre nedstrøms effektorer er modulert og celle biologiske funksjoner, inkludert proliferasjon, apoptose, cellestørrelse, polaritet, metabolisme, adhesjon, migrasjon og angiogenese skiftes [3] – [6]. Nuclear PTEN kan spille en rolle i å opprettholde genomisk stabilitet [7]. Videre har det nylig blitt beskrevet som PTEN kan styre stamcelleselvfornyelse [6], [8], [9].
Komplett
PTEN
inaktivering i mus er embryonale dødelig.
PTEN +/-
mus er levedyktig, men utvikle flere hyperplastic og dysplastiske lesjoner i ulike organer [10], [11]. Betinget
PTEN
knockout musemodeller bekreftet at
PTEN
inaktivering spiller en viktig rolle i kreftutvikling og tumorprogresjon. Mus med prostata-spesifikt
PTEN
inaktive utvikle hyperplasi, mPIN og til slutt prostata kreft [12] -. [15]
Som først identifisert for blodkreft cellene, det er nå generelt akseptert at alle vev inneholde sjeldne vevsspesifikke stamceller som er i stand til selvfornyelse og differensiering gjennom asymmetrisk celledeling [16], [17]. Disse cellene er ikke bare viktig for organogenese under utvikling, men også for vev fornyelse i den voksne arter. Som klart vist i forskjellige typer av leukemi, kan utvikle tumorer ved modifikasjon av hematopoetiske stamceller, eller alternativt, fra multipotente eller avstamning-spesifikke progenitor-celler som har ervervet stamcelle-lignende egenskaper [18]. Selv om mindre klart, er den samme mekanisme foreslått for utvikling av faste tumorer, inkludert prostata kreft. I henhold til stamcelle modellen, inneholder hver tumor et lite antall celler med egenskaper relatert til normale stamceller, som er avgjørende for tumor vedlikehold [16], [19] – [21]. Komplementær til svulsten stamcelle teori foreslår klonal evolusjon modellen at svulster kan utvikle ved utvidelse av dominerende kloner [22] – [24].
Studier av tumorutvikling i mus prostatakreft modeller kan være medvirkende i forståelse human prostatakreft. I den normale mus og menneske prostata, stamceller og multipotente stamceller, eller transitt-amplifisering av celler, er det foreslått å være tilstede i basal epitelcellelaget [21], [25] – [27]. I tillegg, i mus, den proksimale området av prostata er blitt angitt som en antatt stilk /stamcelle nisje [28] – [30]. Så langt er vår kunnskap om første trinnene i tumorutvikling i musemodeller av prostatakreft begrenset. I
Probasin (PB) -Cre
indusert
PTEN
knockout modell,
PTEN
inaktivering i en p63
+ stilk /stamceller befolkningen i basal epitelceller laget er blitt postulert [31]. I en prostata-spesifikt
Trp53 /Rb
knockout modell, luminal /nevroendokrin stamceller i proksimale prostata er angitt som potensielle kreft initiere celler [32].
I denne studien undersøkte vi tidlige trinn i prostata svulst utvikling i en annen målrettet
PTEN
inaktive modell, basert på
PSA-Cre
uttrykk. Tidligere har vi beskrevet at i denne modellen klart definerte faser av prostata hyperplasi og cancer kan bli diskriminert [13]. Her viste vi at hyperplastiske celler i
PTEN
knockout mus har en fenotype av luminal epiteliale stamceller, inkludert overekspresjon av CK8, CK19 og Sca-en. Ved uttrykk for profilering av nye hyperplastiske cellemarkører ble identifisert. Den første hyperplastisk Pakt
+ celler i prostata av unge
PTEN
knockout mus ble funnet i luminal epitelcellelaget. Viktigere, vi også identifisert ved lave frekvensen nye avstamning-spesifikke stamceller i luminal epitelcellelaget av normale prostates. Disse cellene kan representere tidligere postulert luminal middels /transitt forsterkende celler [33], [34]. Våre funn tyder på at
PTEN
inaktivering i denne musemodell fører til opphopning av de nye identifiserte luminal epiteliale stamceller av en drastisk endring av differensiering /spredning balanse av disse cellene. Selv om alle cellene i luminal epitelcellelaget i proksimale prostata viste uttrykk av de nye avstamning-spesifikke markører, klarte hyperplastiske foci ikke utvikle seg fra denne regionen av prostata.
Resultater
hyperplastic celler i prostata av PSA-grobunn, PTEN-loxP /loxP mus har en fenotype av luminal epitelceller og uttrykke epitelial stamcellemarkører
Tidligere beskrev vi prostatakreft utvikling i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus [13]. I prostata på 4-5 måneder (4-5m) gamle
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus hyperplastiske epitelceller overuttrykke Phospho-Akt (Pakt) og luminal epiteliale markører Cytokeratins 8/18 (CK8 /18). Hyperplastic celler var negative for de basale epiteliale markører Cytokeratins 5/14 (CK5 /14). Androgen reseptor (AR) ble uttrykt ved like nivåer i normal og hyperplastiske prostata [13]
I denne studien vi preget av QPCR og immunhistokjemi hyperplastisk prostata celler av
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus. Først ble ekspresjonen av ytterligere stamfar, basal og luminale epitel-cellemarkører analysert på 2m og på 4-5m. På disse aldre prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus er for ~70% og 90% hyperplastic, henholdsvis (figur S1 A). Uttrykk for
Probasin Hotell og
Nkx3.1
, markører for differensierte luminal celler, var mye lavere i hyperplastiske prostata, men
CK8
ble høyere uttrykt i disse vev. Lav uttrykk for basal epiteliale cellemarkører
CK5 Hotell og
p63
ble oppdaget. Interessant, uttrykk for epithelial stamcelle markør
CK19 product: [35], [36] var høy i hyperplastiske prostata.
Nkx3.1
,
CK8
,
CK19 Hotell og
p63
mRNA expression data ble bekreftet av immunhistokjemi på normale og hyperplastiske prostata (4-5m) (Figur S1B-S1I). Nuclear Nkx3.1 farging ble sett i luminal epitelceller normale prostata, men kjernen av hyperplastiske celler var knapt positive (figur S1B-S1C). En svak CK8 farging ble observert på den apikale siden av luminal epitelceller i normal prostata, mens i hyperplastiske prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus CK8 ble overexpressed (figur S1D-S1E). Viktigere, CK19 ble klart høyere uttrykt i hyperplastic celler enn i normale prostata epitelceller (Fig. S1F-S1G). Hyperplastic celler var negative for basal epiteliale cellemarkør p63, men en tilsynelatende normal p63
+ basal epitelcellelaget var til stede under en flerlags av hyperplastiske celler (figur S1H-S1I). Fra disse dataene vi konkludere med at
PTEN
inaktivering i prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus resulterer i akkumulering av hyperplastiske celler med luminal stamcelleegenskaper (Nkx3.1
+/- CK8
+ CK19
+ p63
-)
Expression profilering identifiserer nye gener med høy uttrykk i hyperplastisk prostata epitel
Expression profilering ble utført. å identifisere nye gener forskjellig uttrykt i hyperplastic prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m). Principal Component Analysis (PCA) og unsupervised hierarkisk clustering (figur 1A og 1B) av cDNA tabellens data viste en klar differensial genuttrykk profil mellom hyperplastiske prostata og normal prostata.
(A) Prinsipal komponent analyse (PCA) av genekspresjon i normale prostata (blå sirkler) og hyperplastiske prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (røde sirkler) på 4-5m. (B) Unsupervised hierarkisk clustering av genuttrykk profiler av fem normale prostata (NP) og fem hyperplastiske prostata (HP). Grønn indikerer lavere genekspresjon og rødt indikerer høyere uttrykk. (C) De tyve gener med den største differensial uttrykk i HP sammenlignet med NP som bestemt ved beregning av forskjell i gjennomsnittlig ekspresjonsnivå. (D) Betydningen Analyse av mikromatriser (SAM) av de samme prøver som vist i C. Legg merke til at ved å SAM analyse i det vesentlige identiske gener ble identifisert som ved beregning av forskjell i gjennomsnittlig ekspresjonsnivå. (E) QPCR analyse av de fem gener med den høyeste uttrykk i HP i forhold til NP og av
Sca-en
. Hver undergruppe var sammensatt av fem prostata prøver. Uttrykket nivåer i hyperplastiske prostates av 2m og 4-5m gamle mus og i prostata av kontrollkullsøsken er vist som gjennomsnitt uttrykk nivå +/- SE forhold til
hprt
uttrykk. (F-M) Immunhistokjemisk analyse av nye hyperplastisk cellemarkører i NP og HP av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m). (F) Tacstd2 NP, (G) Tacstd2 HP, (H) Clu NP, (I) Clu HP, (J) Ppp1r1b NP (K) Ppp1r1b HP, (L) Sca-1 NP og (M) Sca-1 HP.
For å identifisere gener fortrinnsvis uttrykt i hyperplastic prostataceller, ble forskjeller i gjennomsnitts uttrykk nivåer beregnet. Musen stamfar /stamcelle markør
Sca-en
var en av de beste tjue gener med det høyeste uttrykk i hyperplastiske prostata (figur 1C);
CK19
var i topp femti forskjellig uttrykte gener (data ikke vist). Gener som viste høy uttrykk i hyperplastiske prostata ved beregning av forskjeller i gjennomsnittlig uttrykk nivå (figur 1C), som
Expi, Wfdc2, Tacstd2 (Trop2), Clu, Ppp1r1b
,
Sca-en
og
CK19
, ble også funnet overexpressed av betydning Analyse av Mikromatrise (SAM) (figur 1D). Fullt navn på de tjue overuttrykt gener er oppført i tabell S1. En mer omfattende liste over alle signifikant oppregulert eller nedregulert gener identifisert ved SAM analyse er gitt i tabell S2. Merk at
CK19
er i topp tjue av oppregulert gener.
Uttrykket profiler av de fem gener med den høyeste overekspresjon i hyperplastiske prostata av målrettede
PTEN
knockout mus,
Expi, Wfdc2, Tacstd2, Clu Hotell og
Ppp1r1b plakater (figur 1C), og av
Sca-en
, ble verifisert av QPCR i prostata av
PTEN
knockout mus og i normale prostata på 2m og på 4-5m (figur 1E). QPCR viste at uttrykket av
Expi Hotell og
Tacstd2
i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus var allerede høy på 2m;
Clu Hotell og
Sca-en
viste en gradvis økende uttrykk nivå. Men for
Wfdc2 Kjøpe og
Ppp1r1b
sterkest økning i ekspresjon ble observert i helt hyperplastiske prostata (4-5m).
Neste, uttrykk markører for hvilke aktuelle antistoffer var tilgjengelig, Tacstd2, Clu, Ppp1r1b og Sca-en, ble studert ved immunhistokjemi på normale og hyperplastiske prostata (figur 1F-1M). Tacstd2 immunhistokjemi viste membranfarging i hyperplastiske vev, i samråd med sin kjente posisjon som en trans protein [37]. Clu var hovedsakelig til stede i cytoplasmaet av hyperplastiske celler. Som spådd fra qPCR data, uttrykk mønster av Ppp1r1b i hyperplastic cellene var mer heterogen. Etter avtale med CK19 farging (figur S1), Sca-en farging indikerte at hyperplastic celler har en stamcelle fenotype
Gener med lavere uttrykk i hyperplastiske prostata av
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus ble også identifisert både ved beregning av forskjell i gjennomsnittlig ekspresjonsnivået og med SAM (figur 1C og 1D). Uttrykket profiler av gener med lavest uttrykk i hyperplastiske prostata,
Hs3st3b1, Ccdc16, Mcoln2, C1r Hotell og
MT1 plakater (figur 1C), ble bekreftet av QPCR (figur S2). Uttrykk av alle genene var allerede lav i hyperplastiske prostata på 2m i
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus
Første Pakt
+ hyperplastiske celler i luminal epitelcellelaget i prostata av PSA-Grobunn, PTEN-loxP /loxP mus uttrykke Clu, Tacstd2 og Sca-en
for å samle informasjon om kandidaten svulst initiere celler, undersøkte vi i detalj den tidlige utviklingen av hyperplasi i prostates av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus, som starter på 4-5 uker (4-5w). Prostata av villtype mus ved 4-5w var halve størrelsen av de av voksen mus (2m og 4-5m) (figur 2A). I motsetning til prostata vekter av eldre mus (2m og 4-5m), prostata vekter av unge
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (4-5w) var ikke forskjellig fra kontrollkullsøsken (figur 2A ). På 4-5m prostata vekter av
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus var ~3 ganger høyere enn for kontroller, forårsaket av økt antall og størrelse av hyperplastiske celler
(A) Prostata vekter (gjennomsnitt +/- SE) av villtype mus og
PSA-Grobunn, PTEN-loxP /loxP
mus ved 4-5w, 2m og 4-5m. (B) Pakt farging av hyperplastiske foci /celler i luminal epitelcellelaget av en prostata av en 4-5w gammel
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus. Forstørrelser av tre angitte områder er vist i B1, B2 og B3. Arrow hoder i B1 og B2 indikerer enkelt Pakt
+ celler. Fosfor-Akt farging av prostates av 2m (C) og 4-5m (D) gamle
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus viser at henholdsvis ~70% og 100% av luminal epitelceller var Pakt
+. (E) sammenhengende lysbilder av en prostata av en 4-5w gammel
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus farget for Clu, Tacstd2 og Sca-1 viser koekspresjon av disse markørene i en liten hyperplastisk fokus. Immunofluorescent doble stainings bekreftet samlokalisering av (F) Tacstd2 og Pakt, (G) Clu og Pakt og (I) CK8 og Pakt. (H) Pakt
+ celler ble ikke observert i p63
+ basal epitelcellelaget.
Phospho-Akt uttrykk ble brukt som markør for
PTEN
inaktive å visualisere den første PTEN-negative celler. På 4-5w, spredt utover alle prostata lapper, enkelt Pakt
+ hyperplastic celler og liten Pakt
+ foci ble påvist (figur 2B). Viktigere, alt pakt
+ -celler var utelukkende tilstede i luminal epitelcellelaget og ikke i basal epitelcellelaget. På 2m og på 4-5m ~70% og nesten 100% av den luminale epitel-celler viste pakt membranfarging, henholdsvis (figur 2C og 2D). Basale epitelceller forble Pakt negative. SCA-1 og den nye hyperplastisk cellemarkører Clu og Tacstd2 ble også uttrykt i den innledende hyperplastisk brennpunktene (figur 2E), men Ppp1r1b uttrykk kunne ikke ennå påvises i hyperplastiske cellene ved 4-5w (data ikke vist).
Hvis du vil tillate nøyaktig karakterisering av innledende hyperplastiske Pakt
+ celler ble immunfluorescens dobbel farging utført (figur 2F-2I). Viktigere, alle Pakt
+ celler viste uttrykk for Clu og Tacstd2. Dessuten, alle Pakt
+ celler overexpressed CK8 og var negative for basal epitelceller markør p63. Dette funnet tyder på at den første pakt
+ celler, som utelukkende ble observert i luminal epiteliale lag, er identiske med de fleste akkumulere hyperplastic celler med en epitelial stamcelle fenotype ved 4-5m.
PSA-Cre, PTEN-loxP /+ mus utvikler hyperplastisk foci med samme markør profil som hyperplastisk foci i prostata av PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP mus
vi har tidligere rapportert at heterozygot
PSA -Cre, PTEN-loxP /+
mus ikke utvikler prostatakreft, men at de kan utvikle hyperplastisk foci i eldre alder [13]. Tilgjengeligheten av nye hyperplastiske cellemarkører tillatt en mer nøyaktig undersøkelse av hyperplasi utvikling i disse musene. Clu farging av prostates av
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus viste at allerede ved 4-5m noen små hyperplastisk foci kunne påvises (Figur S3). På 7-8m antall hyperplastisk foci var fortsatt svært lav, men en klar økning av hyperplastisk foci ble oppdaget i eldre mus ( 11m). Clu
+ hyperplastiske foci ble ikke observert i prostata kontrollkullsøsken (data ikke vist)
Interessant, som i prostata av unge
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus hyperplastisk Clu
+ foci av
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus (figur 3A) viste Pakt overekspresjon (figur 3B). I tråd med denne observasjonen PTEN fargingen var negativ i disse foci (data ikke vist), noe som indikerer at den andre
PTEN
allel ble inaktivert i Pakt
+ hyperplastiske celler. Hyperplastiske celler i
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus var også Tacstd2 og Sca-1 positive (Figur 3C og 3D). Så, hyperplastiske celler i prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus hadde en identisk uttrykk profil som hyperplastisk foci i ung
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus.
sammenhengende deler av en hyperplastisk fokus i prostata av en
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus ble farget for (B) Pakt og hyperplastiske cellemarkører (A) Clu, (C) Tacstd2 og (D) Sca-en ved immunhistokjemi.
Enkelt Clu
+ Tacstd2
+ Sca-en
+ epiteliale stamceller er til stede i luminal epithelial celle laget av normale prostates
Deretter undersøkte vi om hyperplastiske cellemarkører ble uttrykt i normale prostata på ulike alderstrinn. Interessant, ved 4-5w enkelt Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ celler ble detektert i luminal epitelcellelaget av normal prostata (figur 4A-4C). Noen basale epitelceller farget positivt for Tacstd2 og Sca-1 ble imidlertid CLU
+ -celler aldri observert i basal epitellaget. Tilstedeværelsen av Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ celler i det luminale epitel cellelaget av normal mus prostata antyder at disse cellene er tidligere ennå ikke identifiserte avstamning-spesifikke progenitorceller av luminal epitelceller . Det er fristende å spekulere i at i
PTEN
knockout mus hyperplastiske prostataceller med lignende egenskaper som disse stamceller hentet fra disse cellene. Denne hypotese er i samsvar med observasjonen om at pakt
+ hyperplastiske celler ble utelukkende funnet i luminal epitelcellelaget (figur 2B, 2E, og 2I).
(A) Clu farging av en normal prostata av en 4-5w gamle mus. Spredt over hele prostata lapp ble enkelt CLU
+ celler i luminal epitelcellelaget observert. En oversikt over en hel prostata lapp og høyere forstørrelser av tre angitte regionene vises. Pilene viser positive celler. (B) Tacstd2
+, og (C) Sca-1
+ celler i det luminale epitel cellelaget av utvikling av prostata (4-5w). (D) Clu farging av en voksen normal prostata (4-5m) viste sjeldne CLU
+ -celler i luminal epitelcellelaget. (D1) Høyere forstørrelse av den indikerte regionen i (D). (E-J) Immunofluorescent dobbel farging av Clu
+ og Tacstd2
+ celler i det luminale epitel cellelaget av normal prostata. I normale prostata CLU
+ og Tacstd2
+ celler var negative for Pakt (E, F), uttrykt CK8 (G, H) og uttrykte ikke p63 (I, J).
for å estimere frekvensen av Clu
+ Tacstd2
+ Sca-en
+ epiteliale stamceller i ulike aldre, prostata fra utviklings (4-5w) og fra voksen (4-5m) mus ble farget for Clu uttrykk. Ved 4-5w 1/250, og på 4-5m 1 /25.000 luminale epitel-celler ble Clu
+, henholdsvis (figur 4A og 4D), som indikerer at i utviklingen av prostata antall avstamning-spesifikke stamceller er mye høyere enn i fullt modne prostata. Tilstedeværelsen av Clu
+ Tacstd2
+ Sca-en
+ luminal stamceller i normal voksen prostata gjør disse cellene kandidater som hyperplastiske foci utvikler seg i
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus, på grunn av inaktivering av andre
PTEN
allel.
Clu
+ Tacstd2
+ luminal epiteliale stamceller hos unge normale prostata (4-5w) var videre preget av samlokalisering studier. Pakt overekspresjon i Clu
+ Tacstd2
+ celler i luminal epitelcellelaget normal prostata ble aldri observert (Figur 4E-4F). Men som hyperplastiske celler i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus, Clu
+ Tacstd2
+ celler i luminal epitelcellelaget av normale prostates uttrykt CK8 (figur 4G-4H ). Clu
+ celler ble utelukkende funnet i luminal epiteliale cellelaget, mens Tacstd2
+ -celler var tilstede både i luminal og basal epitelcellelaget (figur 4G-4J, og fig S4). Nylig har høy ekspresjon av Tacstd2 blitt identifisert i basale epitelceller i den proksimale prostata, men ikke i basale epitelceller i det mer distale prostata [38].
hyperplastiske foci ikke utvikles fra epitelceller i den proksimale prostata
den proksimale regionen til mus prostata har vært foreslått som en stilk /stamcelle nisje [28] – [30]. Et skjematisk riss av de proksimale og distale deler av en mus prostata lapp er vist i figur 5A. Vi har studert egenskapene til epitelceller i den proksimale prostata nærmere i
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus og i normale littermates
(A) Skjematisk bilde av en mus prostata flik som indikerer urinrøret, den proksimale og den distale prostata-regionen. (B) Heamatoxylin eosin farging av en langsgående plassert muse prostata lapp. Forstørrelse av den distale (B1) og den proksimale (B2) prostata, som indikert i B, viste en forskjell i morfologi av de luminale epitel-celler i den proksimale og den distale prostata. (C-E) Immunhistokjemisk analyse av luminale epitel-celler i det proksimale området av en normal mus prostata. (C) p63; (D) CK8 og (E) Sca-1-farging. Stiplede linjer angir den brå overgang av epitelet i nærheten av den fjerne prostata.
Som anskueliggjort i lengdesnitt i normal prostata fliker, luminal epitelceller i den proksimale prostata er mer kompakt med mindre enn cytoplasma luminal celler i distale deler av prostata (figur 5B). Som i den distale prostata, i den proksimale prostata et p63
+ basal epitelial cellelaget var til stede under de luminale epitel-celler (figur 5C). Interessant, alle luminal epitelceller i proksimale prostata overexpressed CK8 (figur 5D), som er observert i sjeldne avstamning spesifikke luminal stamceller i distal prostata og i hyperplastic celler i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus. SCA-1 ble også uttrykt i høyt proksimale celler (figur 5E), noe som bekrefter det luminale epitel-celler i den proksimale prostata har en luminale progenitor fenotype. Som indikert ved den brutte linje (Figur 5C-5E), er det en brå overgang fra epitelceller med proksimale egenskaper til celler med egenskaper av mer distale luminale epitel-celler.
Deretter ekspresjon profilering av proksimale og distale regionene av normale voksne prostates ble utført (figur 6A). Påfallende,
Ppp1r1b
,
Clu
,
Wfdc2 Hotell og
Tacstd2
var blant de gener med den høyeste uttrykk i proksimale prostata. Expression array-data ble bekreftet av QPCR (figur 6B). Som beskrevet ovenfor, ble disse markørene også overexpressed i akkumulert hyperplastisk prostata celler av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (figur 1) og i sjeldne luminal stamceller i det fjerne prostata (figur 4). Immunhistokjemi viste høy Clu, Tacstd2 og Ppp1r1b uttrykk i de luminale epitel-celler i den proksimale prostata (figur 6C-6E). CDNA-array-data bekreftet høy ekspresjon av det luminale progenitor-cellemarkører CK8 og Sca-1 i den proksimale prostata (data ikke vist). Avslutningsvis ble en sammenheng oppdaget mellom merkeprofil i hyperplastiske prostata av
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus, sjeldne avstamning-spesifikke stamceller i det fjerne prostata og de proksimale luminal epitelceller
(A) uttrykk som profilering av proksimale og distale prostata regionen i en normal mus prostata (4-5m) viser at gener høyt uttrykt i hyperplastic prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus er blant de ti gener med den høyeste uttrykk i to proksimale prostata sammenlignet med to distale prostata. (B) QPCR analyse av hyperplasi markører med høy uttrykk i proksimale prostata. (C-E) Immunohistokjemisk analyse bekrefter høy ekspresjon av hyperplastiske cellemarkører i luminal epitelcellelaget av den proksimale området av normal prostata. (C) Clu farging av en normal prostata lapp, (C1) forstørrelse av overgangen til den proksimale til den fjerne regionen som angitt i C. Farging for (D) Ppp1r1b og (E) Tacstd2. Hyperplasi utviklingen skjedde ikke i proksimale prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m). Proksimale luminale epitel-celler i hyperplastiske prostata var negative for pakt (F, forstørrelse av overgangs proksimale /distale prostata i F1), selv om disse cellene overuttrykt (G, G1) Clu, (H) Ppp1r1b og (I) Tacstd2.
Vi har undersøkt i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m) om hyperplastisk foci utviklet seg fra luminal epitelceller i proksimale prostata. Langsgående deler av prostata viste at, selv om den distale prostata ble helt hyperplastiske, epitelet i den proksimale prostata var upåvirket (figur 6F-6I). Immunhistokjemi viste at, i motsetning til den distale prostata, ble pakt ikke overuttrykt i den proksimale prostata (figur 6F), noe som indikerer at
PTEN
ikke er inaktivert i denne regionen av prostata.
Ytterligere , vi bestemt markør profilen av epitelceller i urethral epitel tilstøtende til den proksimale prostata. I den overfladiske lag av differensiert urothelium, paraplycellene, høy CK8 ekspresjon ble observert. Den høyeste uttrykk for p63, Clu, Tacstd2, og Sca-en ble funnet i de mellomliggende /basal epiteliale cellelagene (figur S5). Urinrør data utvide prostata uttrykk data som indikerer at Clu, Tacstd2 og Sca-en viser høy uttrykk i mindre differensiert epitel.
Diskusjoner
I denne studien har vi definert de tidlige stadiene av hyperplasi utvikling i
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus prostatakreft modell. Viktige aspekter ved tidlig hyperplasi utvikling og normal prostata utvikling ble sekvensielt adressert. Vi viste at: (i) Samlende hyperplastiske Pakt
+ celler i prostata av
PSA-Cre, PTEN-loxP /loxP
mus har en luminal epitelcelledifferensiering fenotype med uttrykk av kjent og ny identifiserte markører for epitel stamceller. (Ii) Den tidligste enkelt pakt
+ (PTEN
-) hyperplastiske celler i prostata av unge målrettet
PTEN
knockout-mus er kun til stede i den luminale epitel cellelaget. (Iii) Ved lav frekvens, i normal prostata, tilsvarende celler, men uten pakt overekspresjon, kunne identifiseres. (Iv) Våre data indikerer videre at
PTEN
inaktive hemmer differensiering av luminal epiteliale stamceller til modne celler. (V) Det ble observert at det luminale epitel cellelaget av den proksimale prostata er sammensatt av celler som uttrykker de samme markørene som sjeldne progenitorceller i flere fjerntliggende prostata regioner. Imidlertid, hyperplastisk foci ikke utvikle seg fra den proksimale prostata. (Vi) Endelig viste vi at i eldre alder
PSA-Cre, PTEN-loxP /+
mus utviklet i prostata Pakt
+ hyperplastisk foci med en identisk markør profil som i ung
PSA
