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目的:
1.确定与甲状腺肿瘤相关的mtDNA D环区基因突变位点。
2.明确患有不同类型甲状腺肿瘤患者mtDNA的突变率、突变类型与肿瘤进展的关系。
方法:
1.根据病理诊断结果,选取于温州医学院附属第一医院就诊的甲状腺肿瘤患者101例,包括甲状腺恶性肿瘤(甲状腺乳头状癌)77例、甲状腺良性肿瘤(甲状腺滤泡型腺瘤)5例、甲状腺良性增生(结节性甲状腺肿)19例。所有患者均无血缘关系,男女比例约1:3,恶性肿瘤组平均年龄为47.675±12.86,良性肿瘤组平均年龄为41±6.60,良性增生组平均年龄为48.684±13.17。收集所有患者经HE染色的5μm厚手术冰冻切片2张和相匹配的患者外周血,所有外周血和组织的采集均为患者未经任何药物治疗或放化疗之前。
2.由病理科医生对所有经HE染色的冰冻切片在显微镜下(×40)对其观察,寻找肿瘤细胞数量大于70%的区域标记为肿瘤组织区[1],用1ml注射器针头分离剥取肿瘤组织和肿瘤旁正常组织。
3.提取所有标本的肿瘤组织、肿瘤旁正常组织和血液的全基因组DNA,通过PCR方法扩增其mtDNA D环区基因,直接测序后分析其基因序列。
4.通过统计学方法,结合患者临床资料分析不同类型、不同性别、不同临床生化指标对甲状腺肿瘤患者mtDNA D环区基因的突变差异。
结果:
1.在77例甲状腺恶性肿瘤(甲状腺乳头状癌)患者、5例甲状腺良性肿瘤(甲状腺滤泡型腺瘤)患者、19例甲状腺良性增生(结节性甲状腺肿)患者中检测到mtDNA D环区的突变率分别为16.88%,0和15.79%。
2.6例患者携带mtDNA D环区点突变,包括5例甲状腺恶性肿瘤患者以及1例良性增生患者。所有mtDNA点突变患者中除1例出现A-T颠换外,其余均为A-G或C-T转换。3例恶性肿瘤患者分别在16093、16145、16258和16292位点发生异质性突变。1例甲状腺良性增生患者在16189位点同时存在T/C碱基,形成了polyC长度的不稳定性。
3.在77例甲状腺恶性肿瘤(甲状腺乳头状癌)、5例甲状腺腺良性肿瘤(甲状腺滤泡型腺瘤)、19例甲状腺良性增生(结节性甲状腺肿)中检测到分别为8例(10.39%),0例和2例(10.53%)的线粒体微卫星不稳性(mtMSI)。本研究只有1例标本的mtMSI为523:524位点的AC插入,其余均位于D310区域。
4. mtDNA D环区突变与甲状腺肿瘤患者性别、年龄、是否有家族史、肿瘤大小、以及甲状腺五项功能检测数据(甲状腺素、三碘甲状腺氨酸、促甲状腺素、游离甲状腺素、游离三碘甲状腺原氨酸)均无相关性。
结论:
1. mtDNA D环区是线粒体DNA突变的热点区域,不同的肿瘤有不同的突变频率。以现有的研究结果看,mtDNA D环区突变虽然不能作为甲状腺恶性肿瘤的标志,但从本研究看,至少其可能参与甲状腺肿瘤的早期发生。
2. mtDNA同质性突变是由于含有mtDNA突变细胞具有选择性生长优势,在肿瘤细胞增殖过程中逐渐在数量上占优,同样可推测:同一线粒体中,突变基因相对正常基因具有复制优势;同一细胞中,突变线粒体相对正常线粒体具有增殖优势。因此,突变基因有大量复制的潜能。
3. D环区的突变可能因而引起整个线粒体功能的紊乱,抑制呼吸链的电子传递,阻碍对于细胞能量的供应,并且产生大量的ROS,而甲状腺是一个能量需求的器官,只有过度复制使之从数量上增加才能补偿线粒体的功能缺陷,而ROS可能作为肿瘤产生的诱发剂或启动剂以促进细胞进行分化,从而产生癌变。从而使得携带这些突变的个体更容易受到线粒体功能的缺陷,从而引起肿瘤。
4.相比与D环区其他区域的mtMSI,D310区域的突变是甲状腺肿瘤的突变热点。
5. mtMSI可能是负责DNA合成的γ聚合酶在4个以上连续核苷酸处的保真性较低的缘故,也可能是由于肿瘤细胞不断的分裂导致含有polyC结构的D310区域比正常细胞更易产生复制滑移。
6.初步提示mtDNA D环区突变与甲状腺肿瘤患者性别、年龄、是否有家族史、肿瘤大小、以及甲状腺五项功能检测数据(甲状腺素、三碘甲状腺氨酸、促甲状腺素、游离甲状腺素、游离三碘甲状腺原氨酸)均无相关性。