Extracto
El objetivo del presente estudio fue investigar la asociación entre la diabetes mellitus y la carcinogénesis colorrectal, así como el posible mecanismo implicado en esta interacción. modelos de rata de diabetes se indujeron con una dosis baja de STZ seguido de una dosis baja de DMH para inducir el cáncer colorrectal. Se midió la formación de ACF en el colon y la incidencia, número y tamaño de los tumores. También se midió la actividad de las enzimas glucolíticas en los tejidos del colon. Los resultados demostraron que tanto el número total de ACF y el número de focos que contienen un número diferente de criptas se incrementaron en ratas diabéticas. Al final del tratamiento experimental, también se incrementaron la incidencia, número y tamaño de los tumores en ratas diabéticas. En general, estos datos indican que la diabetes aumenta el riesgo de cáncer colorrectal. La actividad de HK y PK en los tejidos del colon se aumentó en las ratas diabéticas, mientras que la actividad de PDH se redujo. Además, las actividades de estas enzimas en intratumoral fueron mayores que la de en peritumoral. Estos datos indicaron que la alta tasa de glucólisis puede jugar un papel en la carcinogénesis colorrectal en ratas diabéticas
Visto:. Jia Y, Xu G, W Zhou, Wang Z, L Meng, Zhou S, et al. (2014) Diabetes Promueve DMH-inducida por cáncer colorrectal aumentando la actividad de enzimas glicolítica en ratas. PLoS ONE 9 (10): e110455. doi: 10.1371 /journal.pone.0110455
Editor: Daotai Nie, Escuela de Medicina de la Universidad del Sur de Illinois, Estados Unidos de América
Recibido: 4 de Junio, 2014; Aceptado: 12 de septiembre de 2014; Publicado: 17 de octubre 2014
Derechos de Autor © 2014 Jia et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Disponibilidad de datos:. La autores confirman que todos los datos que se basan los resultados son totalmente disponible sin restricciones. Todos los datos relevantes se encuentran dentro del apoyo de sus archivos de información en papel y
Financiación:. Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Shandong (2009ZRB01346). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
El cáncer colorrectal es una tumores malignos gastrointestinales comunes. Es el tercer cáncer más común y la tercera causa principal de muerte por cáncer en hombres y mujeres en los Estados Unidos [1], [2]. En los últimos años, con la mejora del nivel de vida y los cambios de estilo de vida, la incidencia de cáncer colorrectal ha aumentado año tras año en los países en desarrollo. Varios factores de riesgo similares se han encontrado entre la diabetes mellitus y el cáncer colorrectal. Entre ellos se incluyen un "estilo de vida occidental", con dietas bajas en frutas y verduras o fibra y altas en grasa de la carne y cocinado, así como la actividad física restringida [3], [4]. hallazgos epidemiológicos hasta la fecha han demostrado que la diabetes mellitus tipo 2 está estrechamente relacionado con el aumento del riesgo de cáncer colorrectal [3] - [8]. Sin embargo, algunos resultados son inconsistentes con esta asociación ya que la diabetes mellitus es un grupo de trastornos metabólicos complejos caracterizados por hiperglucemia. Varios factores de confusión, incluida la duración de la diabetes, niveles variables de control metabólico, el uso de diferentes fármacos para la terapia, y la posible presencia de complicaciones crónicas, complican la evaluación precisa del riesgo de cáncer en pacientes diabéticos. Además, los diferentes factores epidémicos de diferentes países, etnias y regiones pueden influir en la relación entre la diabetes y el cáncer [3], [7], [9].
Los posibles mecanismos implicados en la diabetes mellitus relacionada con el cáncer-may estar asociados con la resistencia a largo plazo a la insulina y la hiperinsulinemia, que han sido ampliamente descritos hasta la fecha [10] - [13]. La hiperinsulinemia puede afectar a la aparición y el desarrollo del cáncer colorrectal a través de una variedad de mecanismos. Un aumento anormal de la insulina y la insulina como factor de crecimiento 1 (IGF-1) en el suero puede conducir a la aparición de tumores mediante la promoción de la transformación y proliferación de células epiteliales colorrectales, que influye en el ciclo celular y la inhibición de la apoptosis de las células [10] . Los pacientes tratados con insulina durante un largo periodo de tiempo tienen un mayor riesgo de cáncer, y con el aumento de la duración del tratamiento con insulina, la incidencia de cáncer pueden aumentar [12], [13]. Sin embargo, es posible que un factor particular podría afectar el riesgo de cáncer de colon tanto por influir en las concentraciones de insulina y a través de otros mecanismos de [14], [15].
En presencia de oxígeno, la mayoría de las células principalmente metabolizar la glucosa en piruvato a través de la glucolisis y luego oxidar completamente piruvato a dióxido de carbono a través del ciclo del ácido cítrico. Sin embargo, las células tumorales generan tanto como 60% de su ATP a través de la glicólisis, y la tasa glucolítica de las células tumorales es hasta 200 veces mayor que la de las células normales, independientemente de la presencia o ausencia de oxígeno [16], [17] . Este fenómeno, reconocido hace aproximadamente siete décadas, se conoce como el efecto Warburg. Este fenómeno es causado por la expresión anormal de muchas enzimas glucolíticas. Varias enzimas clave, como la hexoquinasa (HK) y piruvato quinasa (PK) se sabe que juegan un papel crucial en la iniciación y el mantenimiento de las altas tasas de catabolismo de la glucosa de los tumores de rápido crecimiento [18], [19]. PK también se ha informado de contribuir a la acumulación de compuestos intermedios de la glucólisis para los siguientes procesos anabólicos: la síntesis de ácidos nucleicos, aminoácidos, y fosfolípidos [20]. PK imparte una ventaja de crecimiento a las células tumorales, particularmente bajo condiciones de hipoxia
.
Las características principales de la diabetes mellitus son la hiperglucemia y la disfunción del metabolismo de la glucosa. Debido a la hiperglucemia, la permeabilidad de los vasos capilares se reduce y las enzimas mitocondriales que están relacionadas con el metabolismo de la glucosa se inhibe [21], por lo tanto el metabolismo del carbono de la fosforilación oxidativa se inhibe. En los pacientes diabéticos, las células normales con una baja tasa de glucólisis no pueden obtener suficiente energía a partir del metabolismo de la glucosa y pueden morir. Sin embargo, las células con una alta tasa de glucólisis pueden compensar el daño de las enzimas en las mitocondrias y generar más ATP a través de glicólisis para mantener la rápida proliferación y transformación de células normales en células tumorales. Varias enzimas y proteínas implicadas en el metabolismo de la glucosa en las ratas diabéticas clave fueron investigados por Mansor et al. [22]. La actividad de PDH, una enzima altamente regulada de metabolismo de la glucosa mitocondrial, y transportador de glucosa 4 (GLUT4) se redujo significativamente. El inhibidor de la piruvato deshidrogenasa quinasa de PDH 4 (PDK4) nivel se incrementó. Estos resultados revelaron la baja tasa de fosforilación oxidativa en las mitocondrias en las ratas diabéticas.
En el presente estudio, se indujo la diabetes en ratas Sprague-Dawley (SD) con STZ, seguido por la inducción del cáncer colorrectal mediante el DMH. Hemos tratado de determinar si la diabetes mellitus tipo 2 se asoció con el riesgo de cáncer colorrectal en ratas y los posibles mecanismos involucrados en este proceso.
Materiales y Métodos
Reactivos
STZ, DMH y azul de metileno se adquirieron de Sigma (St. Louis, MO). kits comerciales para la inmunotinción de PCNA se Zhongshan de Beijing Goldbridge Biotecnología Co. (Pekín, China). Los kits de ensayo para detectar la actividad de hexoquinasa (HK) y piruvato quinasa (PK) fueron adquiridos de Nanjing Jiancheng Instituto de Bioingeniería (Nanjing, China).
Animales
El sesenta Sprague-Dawley macho ( SD) ratas (160-180 g) fueron adquiridos de la Vital río Animales de Laboratorio Technology Co. Ltd (Beijing, china). Todas las ratas fueron alojadas en jaulas de polipropileno estándar (3 ratas /jaula) y se mantuvieron en una habitación bajo condiciones estandarizadas (22 ± 3 ° C, 12 h luz /12 h de oscuridad, humedad relativa del 50 ± 10%) con acceso libre a bolitas de comida y agua del grifo. Los animales se dejaron aclimatar durante 1 semana el chow y agua. Las ratas se dividieron al azar en cuatro grupos de 15 animales cada uno: (1) el grupo de control; (2) grupo STZ; (3) Grupo DMH; y (4) grupo STZ + DMH. Las ratas en el grupo control y el grupo DMH se les proporcionó una dieta de pellets normal (NPD), y aquellos en el grupo STZ y el grupo STZ + DMH se les proporcionó una dieta alta en grasa (HFD). La composición y preparación de HFD (Tabla 1) fueron descritos como anteriormente [23]. El peso corporal de las ratas se midió una vez a la semana. Los estudios se realizaron con la aprobación del comité de revisión ética animal experimental de la Facultad de Medicina de la Universidad de Shandong.
Desarrollo del modelo de la diabetes
Después de 2 meses de manipulación de la dieta, las ratas el grupo STZ y el grupo STZ + DMH se inyectaron por vía intraperitoneal (ip) con una dosis baja de STZ (35 mg /kg de peso corporal; STZ se disolvió en /L tampón de ácido cítrico 0,1 mol, pH 4,4), mientras que las ratas en el control grupo y el grupo DMH se les dio un tampón de citrato vehículo (pH 4,4) en un volumen de 1 ml /kg, ip Las muestras de sangre fueron extraídas inmediatamente antes y 1 semana después de la inyección de STZ o su vehículo de la vena caudal después de un ayuno de 24 horas.
Desarrollo de cáncer colorrectal
Dos semanas después de la inyección de vehículo o STZ, las ratas en los grupos de intervención se inyectaron (ip), ya sea con DMH (25 mg /kg de peso corporal; DMH se disolvió en solución salina normal) o 0,9% de NaCl una vez a la semana durante 12 semanas. Una semana después de la última inyección de DMH, cinco ratas de cada grupo fueron sacrificados después de un ayuno de 24 horas para la identificación ACF. Las muestras de sangre se recogieron mediante punción cardiaca. tejidos de colon se recogieron y se dividen en dos partes. Una parte se almacenó en nitrógeno líquido para detectar la actividad de las enzimas, y la otra parte era para la observación de ACF. Doce semanas después de la última inyección, las ratas restantes fueron sacrificados para el cálculo de la incidencia de tumores, número medio de tumores y el volumen del tumor. A continuación, los tejidos de colon se cosecharon y se dividieron en dos partes. Una parte se almacenó en nitrógeno líquido para detectar la actividad de las enzimas, y la otra parte se fijó en paraformaldehído al 4% para el análisis de la patología. Todos los animales se sacrificaron por CO
2 asfixia
Los parámetros hematológicos
Se recogieron muestras de sangre y se centrifuga a 1000 g durante 10 minutos para recoger el suero, que se almacenó a. - 20 ° C hasta el análisis. Los niveles de glucemia en ayunas (FBG) se midieron por el método de la glucosa oxidasa (GOD, Applygen Technologies Inc., Beijing, China). Las concentraciones séricas de triglicéridos (TG), colesterol total (CT), colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL-C) y de colesterol de lipoproteínas de alta densidad (HDL-C) se determinaron utilizando un analizador bioquímico automatizado (TOSHIBA-40FR). La insulina en suero (INS) las concentraciones se midieron mediante ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA) kits de acuerdo con el protocolo del fabricante (Cusabio, Wuhan Huamei Biotech Co. Ltd., Wuhan, China).
Identificación de ACF
se identificó
ACF como se describe anteriormente. En pocas palabras, los dos puntos se cosecharon y se lavaron con 0,01 mol /L de PBS seguido por fijación en paraformaldehído al 4% tamponada neutra para 24 h. Los tejidos de colon se tiñeron en solución de azul de metileno al 0,5% durante 5 min, seguido de un lavado de enjuague. El número total de ACF y el número de criptas aberrantes (CCAA) en cada foco fueron contados bajo un microscopio de luz (40 ×).
Cálculo de la incidencia de tumores, número y volumen
incidencia de tumores es el número de ratas que los tumores se desarrollaron en el tejido de colon con la inyección repetida de DMH durante todo el proceso experimento. Las ratas que los tumores se visualizaron en general por el examen macroscópico en el tejido de colon al final del experimento, se indican las ratas portadoras de tumor. El tamaño de la incidencia de tumores, el número promedio de tumor y el tumor se calcularon utilizando las fórmulas siguientes [24]:
ensayo histológico de células en proliferación y antígeno nuclear (PCNA) tinción
tejido de colon normal, tumor de colon y tejidos adyacentes a los tumores se recogieron y se fijaron en paraformaldehído al 4% tamponada neutra durante 24 h. Los tejidos embebidos en parafina se cortaron en secciones de 4 micras en cortes histológicos y se tiñeron para hematoxilina y eosina (HE) y la tinción de PCNA inmunotinción usando un método de complejo de estreptavidina-biotina-inmunoperoxidasa (un kit comercial) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. núcleos teñidos de color marrón-amarillo se consideraron positivos. Para la determinación del índice de proliferación, se contaron cinco lente de alta potencia (HP) campos visuales (200 células cada uno) que consta de un total de 1000 células. El índice de proliferación (PI) se expresó como el porcentaje de núcleos PCNA positivas entre el número total de células contadas.
Ensayo de la actividad de la enzima
Se midieron las actividades de la enzima, tanto en el peritumoral y regiones tumorales. Si no se encuentran los tumores, las muestras de tejido se diseccionaron al azar. El tejido congelado (0,1 g) se homogeneizó en un homogeneizador de vidrio con 0,9 ml de solución salina normal. Para preservar la actividad de las enzimas, todo el proceso de molienda se realizó en hielo. Se midió la actividad de hexoquinasa (HK), piruvato quinasa (PK) y piruvato deshidrogenasa (PDH).
Análisis estadísticos
Todos los resultados se presentan como las medias ± S.E.M. y todos los valores de p comunicados son de dos colas y P & lt; 0,05 fue considerado estadísticamente significativo. En los parámetros con distribución de Gauss, la comparación del peso corporal entre cada dos grupos y también entre NPD y alimentados con ratas alimentadas con HFD, el "número de ACF", los "tumores /Todas las ratas", "Tumores /tumoral que tiene ratas 'y' volumen de los tumores "entre el DMH y el grupo STZ + DMH, las actividades de las enzimas entre el peritumoral y la intratumoral y también entre cada dos grupos eran todos realizaron mediante la prueba t de Student no pareada. la incidencia de tumores se comparó mediante la prueba de Chi cuadrado. El análisis de datos se realizó empleando el paquete estadístico para las ciencias sociales, versión 18 (SPSS Software, SPSS Inc., Chicago, EE.UU.).
Resultados
Parámetros físicos
El tiempo curso del experimento se muestra en la Figura 1. una semana después del comienzo del experimento, una rata en el grupo de control murió inesperadamente. Debido a una grave pérdida de peso, una rata en el grupo STZ + DMH también murió 3 semanas antes de la observación tumor.
STZ se administró como 35 mg /kg, i.p. y DMH se administró como 25 mg /kg /semana, i.p. Las abreviaturas indican STZ: estreptozotocina; DMH: 1,2-dimetilhidrazina; ACF:. Focos de criptas aberrantes
Figura 2 ilustra que el peso corporal de todas las ratas siguió aumentando a través del protocolo de dos meses, y la alimentación de HFD resultó en un incremento estadísticamente significativo en el peso corporal en comparación con NPD -fed ratas (413,68 ± 2,76 frente a 370,90 ± 4,69, P & lt; 0,05). Después de la inyección de STZ, el peso corporal de las ratas en el grupo de control y grupo STZ siguió aumentando durante toda la duración del experimento, y el peso de los del grupo STZ aumentó más rápidamente que los del grupo de control. Sin embargo, junto con la inyección de DMH, el peso corporal de las ratas comenzó a disminuir y el peso de los del grupo STZ + DMH disminuyó más rápido que aquellos en el grupo DMH. Al final del experimento, el peso corporal de las ratas en el grupo STZ se incrementó significativamente en comparación con el grupo control (581,82 ± 4,88 vs. 515,07 ± 2,76, P & lt; 0,05). Por el contrario, inducida por DMH (grupo DMH y el grupo STZ + DMH) pesos se redujeron en comparación con los del grupo control (461,25 ± 7,68 o 357,24 ± 9,14 vs. 515,07 ± 2,76, P & lt; 0,05), y los pesos de las ratas en el grupo STZ + DMH eran más bajos que los del grupo DMH (357,24 ± 9,14 vs. 7,68 ± 461,25, P & lt; 0,05)
los valores se expresan como media ± SEM. y se analizaron mediante la prueba t de Student no pareada en P & lt; 0,05. A la conclusión del experimento, * P & lt; 0,05 vs. grupo de control.
#P & lt;. 0,05 vs grupo DMH
El análisis serológico
índices bioquímicos de sangre (FBG, TG, CT, HDL-C, LDL-C, INS) eran medida inmediatamente antes y una semana después de la inyección de vehículo o de STZ (Tabla 2). Los niveles séricos de FBG, así como TG, LDL-C y INS fueron todos aumentaron significativamente en las ratas alimentadas-HFD comparación con las ratas de NPD alimentados antes de la inyección de STZ (P & lt; 0,05, respectivamente). Sin embargo, hubo una reducción de HDL-C (0,41 ± 0,02 vs. 0,51 ± 0,03, P & lt; 0,05). La inyección de STZ resultó en un aumento significativo de FBG, TG, TC y LDL-C asociado con una reducción significativa de HDL-C. Además, aunque la inyección de STZ produjo una reducción del nivel de INS en ratas alimentadas con HFD (72,86 ± 3,75 vs. 89,72 ± 2,62, P & lt; 0,05), el nivel de INS fue todavía considerablemente mayor que la de en ratas NPD alimentados (72.86 ± 3.75 vs 30.90 ± 3.28, P & lt; 0,05).
observación ACF
Después de 12 semanas de la inyección de DMH, colon ACF se identificaron en el grupo DMH y STZ + grupo DMH (Figura 3), pero no en el grupo de control y grupo STZ. Se utilizó la prueba t de Student no apareado para detectar la diferencia entre el grupo C y el grupo STZ + DMH. Como se muestra en la Tabla 3, el número total de ACF en el grupo STZ + DMH era significativamente más alta que en el grupo DMH (230,80 ± 8,85 vs. 141,00 ± 5,26, P & lt; 0,05). El número de focos que contienen 1 cripta, 2 criptas y ≥3 criptas también se incrementaron significativamente. En el grupo STZ + DMH, el número de focos que contienen más de 3 criptas fue aún mayor que la de los focos que contienen 2 criptas (74,60 ± 3,11 vs. 45,40 ± 1,57, p & lt; 0,05). Además, algunos tejidos que se parecen a tumor se encontraron en el grupo STZ + DMH (Figura 3F).
Fig. 3A: focos de criptas normal (100 ×). Higo. 3B: ampliación de la cripta y la deformación (40 ×). Higo. 3C: ACF formado por 2 criptas aberrantes (40 ×). Higo. 3D: ACF formado por 3 criptas aberrantes (40 ×). Higo. 3E: ACF formado por ≥ 3 criptas aberrantes (40 ×). Higo. 3F:. Tisular (40 ×) similar a un tumor
Incidencia, número y volumen de los tumores de colon
Al final del experimento, se sacrificaron todas las ratas (10 en el grupo DMH y 9 en el grupo STZ + DMH). Siete ratas en el grupo DMH y ocho en el grupo STZ + DMH se encontró que tenían tumores (Tabla 4). La incidencia de tumores en el grupo STZ + DMH fue mayor que en el grupo DMH, pero la diferencia no alcanzó significación estadística (88,89% frente a 70,00%, P & gt; 0,05). El volumen de los tumores, el número total de los tumores y el número promedio de tumores en el grupo STZ + DMH significativamente se aumentó en comparación con la del grupo DMH (P & lt; 0,05, respectivamente). El volumen de la más grande de tumor que se encuentra en el grupo STZ + DMH alcanzó a 665,5 mm
3, pero el más pequeño en ese grupo era sólo 6 mm
3. Por el contrario, el volumen de las más grandes del tumor en el grupo DMH fuese de sólo 75 mm
3, y el más pequeño tenía sólo 4 mm
3 (Figura 4). El crecimiento de los tumores en el lumen intestinal interfirió con las deposiciones, lo que resulta en la defecación difícil y construcción de los gases intestinales en algunas ratas (Figura 4D).
Fig. 4A: El tumor más grande obtenido a partir del grupo STZ + DMH. Higo. 4B: Varios pequeños tumores junto aislados del grupo DMH. Higo. 4C: Varios tumores recogidos de una rata en el grupo STZ + DMH. Higo. 4D:. El crecimiento del tumor en el lumen intestinal interferir con los movimientos del intestino, lo que resulta en la defecación difícil y construcción de gases en el intestino, en algunas ratas
índice de proliferación de las células tumorales de colon
PCNA se expresa fuertemente en las células tumorales de colon inducidos por DMH, especialmente en el grupo DMH + STZ. Como se muestra en la figura 5, el índice de proliferación (PI) en el grupo STZ + DMH fue significativamente mayor que en el grupo DMH (84,5 ± 6,72 vs. 52,3 ± 5,58, P & lt; 0,05). Estos datos indicaron que el tratamiento DMH promovió significativamente la proliferación celular, que se acelera por diabetes STZ inducida
.
El PI se expresó como el porcentaje de núcleos PCNA positivas entre el número total de células contadas. Los valores se expresan como media ± S.E.M. y se analizaron mediante la prueba t de Student no pareada en P & lt; 0,05. * P & lt;. 0,05 vs grupo DMH
Análisis de las enzimas glucolíticas
No se detectó la formación de tumores en el grupo control y el grupo STZ, por lo tanto, estas muestras de tejido del colon fueron disecados al azar . En el grupo C y el grupo STZ + DMH, las muestras de colon se obtuvieron de las regiones intratumorales respectivamente peritumoral y. Las actividades de HK, PK y PDH en los tejidos del colon se midieron y se muestran en la Figura 6.
No formación de tumores se detectó en el grupo y STZ Grupo de control, por lo que diseccionar las muestras al azar. Se recogieron muestras de la intratumoral y peritumoral las regiones, respectivamente, en el grupo C y el grupo STZ + DMH. Se midieron las actividades de la hexoquinasa (HK), piruvato quinasa (PK) y piruvato deshidrogenasa (PDH) en los tejidos del colon. Los valores se expresan como media ± S.E.M. y se analizaron mediante la prueba t de Student no pareada en P & lt; 0,05. Higo. 6A: Análisis de HK. * P & lt; 0,05 grupo de control frente.
#P & lt; 0,05 frente peritumoral, respectivamente.
$ P & lt; 0,05 vs grupo E, respectivamente; Higo. 6B: análisis de PK. * P & lt; 0,05 grupo de control frente.
#P & lt; 0,05 frente peritumoral, respectivamente; Higo. 6C: Análisis de PDH. * P & lt; 0,05 grupo de control frente.
#P & lt; 0,05 frente peritumoral, respectivamente.
$ P & lt; 0,05 vs grupo E, respectivamente. Higo. 6D: Análisis de las actividades de HK, PK y PDH en diferente curso de tiempo en el grupo STZ + DMH. * P & lt; 0,05 frente a Punto de inicio, respectivamente.
#P & lt;. 0,05 frente a la inyección de STZ, respectivamente
Como se muestra en la Figura 6A, las actividades de HK en los tejidos intratumorales en el grupo C y el grupo STZ + DMH se aumentó significativamente en comparación con que en los tejidos peritumorales y los tejidos normales (incluyendo el grupo de control y grupo STZ, P & lt; 0,05, respectivamente). La actividad de HK en el grupo STZ fue también más alta que en el grupo control y los tejidos peritumorales en el grupo DMH (61,26 ± 1,57 vs. 44,61 ± 1,48 y 48,01 ± 1,70, P & lt; 0,05, respectivamente). Independientemente de la ubicación intratumoral o peritumoral, la actividad de HK en el grupo STZ + DMH fue mayor que en el grupo DMH (P & lt; 0,05, respectivamente).
Las actividades de PK (Figura 6B) en la intratumoral tejidos del colon en el grupo DMH y el grupo STZ + DMH fueron aumentó significativamente en comparación con la de los tejidos peritumorales, y también fueron más altos que el grupo de control (P & lt; 0,05, respectivamente). Sin embargo, no se encontraron diferencias en los tejidos entre intratumorales grupo DMH y el grupo STZ + DMH. La actividad de PK en el grupo STZ fue mayor que en el grupo control (111,42 ± 4,10 vs. 82,40 ± 4,96, P & lt; 0,05) y era más alto que los tejidos peritumorales en el grupo STZ + DMH sin alcanzar significación estadística (P & gt; 0,05). La actividad de PK en los tejidos peritumorales en el grupo STZ + DMH fue mayor que en el grupo control (102,66 ± 4,68 vs. 82,40 ± 4,96, P & lt; 0,05), pero no hubo diferencia se observó entre el grupo control y los tejidos peritumorales de la grupo DMH
se encontró una reducción significativa de la actividad PDH (Figura 6C) en las ratas diabéticas cuando se compara con el grupo control. (1,34 ± 0,05 vs. 2,32 ± 0,05, P & lt; 0,05). Además, la actividad de PDH en el tejido intratumoral se redujo considerablemente en comparación con los tejidos peritumorales (P & lt; 0,05, respectivamente). Tanto en los tejidos introtumoral y peritumoral, la actividad de PDH en el grupo STZ + DMH fueron significativamente más bajos que en el grupo DMH (P & lt; 0,05, respectivamente).
cuatro puntos en curso de tiempo del experimento fueron seleccionados para indicar los cambios de estos tres enzimas actividad en el grupo STZ + DMH (Figura 6D). No hay ratas se sacrificaron en el punto de inicio y punto de inyección de DMH, y los datos en estos dos puntos fueron sustituidos por los datos en el grupo control y el grupo STZ al final del experimento, respectivamente. Como se muestra en la Figura 6D, las actividades de HK y PK fueron todos aumentaron significativamente después de que el tipo se indujeron 2 diabetes (62,26 ± 2,06 vs. 44,61 ± 1,48, 100,79 ± 1,49 vs. 80,54 ± 4,27, P & lt; 0,05). Considerando que, hubo una reducción en la actividad de PDH (1,34 ± 0,05 vs. 2,32 ± 0,05, P & lt; 0,05). Por otra parte, los resultados actuales muestran que la inyección de DMH repetida dio lugar a un aumento adicional de HK y PK y la reducción de las actividades PDH (P & lt; 0,05, respectivamente).
Discusión
Uno de los objetivos principales del presente trabajo fue determinar si la diabetes mellitus tipo 2 podría aumentar el riesgo de cáncer colorrectal en un modelo animal. El segundo objetivo fue investigar los posibles mecanismos implicados en este proceso. Por lo tanto, se midieron las actividades de HK, PK y PDH en tejidos colorrectales para evaluar la contribución de los cambios metabólicos en el proceso de tumorigénesis. Por lo tanto, nuestros intentos iniciales fueron dirigidas hacia la generación de un modelo de diabetes tipo 2 que refleje de cerca la historia natural y las características metabólicas de la diabetes tipo 2 humana, después de lo cual se indujo cáncer colorrectal mediante el DMH.
El modelo animal de diabetes tipo 2 se indujo mediante la alimentación alta en grasas en combinación con una dosis baja de STZ (35 mg /kg). Mansor et al. han informado de que este modelo podría no sólo replicar la patología de la diabetes humana, sino también imitar el proceso de la enfermedad, pero la dosis de STZ deben ser elegidos cuidadosamente [22]. Las ratas diabéticas inducidas por diferentes dosis de STZ (15, 25, 35, 45 y 55 mg /kg) combinado con HFD fueron estudiados por K. Srinivasan et al. [23]. Los cambios metabólicos inducidos por dosis más altas de STZ (45 y 55 mg /kg) se parecían a la diabetes tipo 1 fenotipo. En contraste, las dosis bajas de STZ (15 y 25 mg /kg) no produjo hiperglucemia significativa. Por lo tanto, HFD en combinación con una dosis baja de STZ (35 mg /kg) fue el método más deseable de la inducción de la diabetes tipo 2. En nuestro estudio, después de 2 meses de manipulación de la dieta, las ratas alimentadas con HFD ya estaban ligeramente hiperglucémico y el peso corporal aumentó rápidamente debido al consumo de una dieta rica en energía en forma de grasas saturadas en comparación con las ratas alimentadas con NPD. Mientras tanto, el nivel de INS aumentaron considerablemente en comparación con los grupos alimentados con NPD. Estos datos indicaron que las ratas alimentadas con HFD ya había planteado resistencia a la insulina con hiperinsulinemia compensatoria [25]. Después de la inyección de STZ, el nivel de los índices bioquímicos de la sangre en los grupos alimentados con HFD se incrementaron significativamente todo, a excepción de HDL-C y INS. La reducción de INS puede debido a la destrucción de las células beta pancreáticas mediante la inyección de STZ [26], [27], pero el nivel de INS era todavía superior a la de las ratas alimentadas con NPD. Como se ha demostrado Srinivasan, las concentraciones elevadas de glucosa se mantuvieron relativamente estables en este modelo, que podría ser utilizado para estudios a largo plazo sobre las complicaciones diabéticas [23].
En el presente estudio, el modelo de carcinogénesis de colon inducida por DMH se utilizó para la evaluación del riesgo de cáncer en las ratas diabéticas a la luz de la formación de ACF y la incidencia de tumores. Mohania D et al, desarrolló con éxito un modelo de cáncer colorrectal con este agente [28]. ACF fue seleccionado como un índice de evaluación biológica intermedio en la patogénesis del cáncer colorrectal. ACF se refieren al cambio anormal de focos normales. Greaten de focos, engrosamiento del epitelio, y focos con varias o múltiples mutaciones reunidos en una distribución focal son características de ACF [29] - [32]. Tanto en los roedores o seres humanos, en la patogénesis del cáncer colorrectal inducido por carcinógenos, ACF son lesiones precancerosas de cáncer colorrectal y se considera que son buenos marcadores biológicos para evaluar el efecto de los fármacos que se utilizan para prevenir y controlar la formación de cáncer colorrectal en ratas [32], [33]. Rodrigues et al. demostró que el modelo de cáncer colorrectal inducida por DMH en ratas es una herramienta válida para investigar la asociación de ACF con el cáncer colorrectal. ACF puede considerarse como marcadores tempranos morfológicos en la patogénesis de los tumores bien diferenciados en la carcinogénesis de colon [32]. Los resultados de este estudio indicaron que el número de ACF y el número de focos que contienen un número diferente de criptas en el grupo STZ + DMH aumentaron en comparación con el grupo DMH. En el grupo C y 89,4% ACF tenido uno o dos criptas, y sólo el 10,6% ACF tenido tres o más criptas. Sin embargo, en el grupo STZ + DMH, la incidencia de ACF con uno o dos criptas fue 67,7% y 32,3% tienen tres o más criptas. En contraste, el grupo STZ tenía ninguna formación de ACF. hallazgos epidemiológicos han demostrado que la incidencia del cáncer colorrectal en pacientes diabéticos estaba estrechamente relacionada con la duración de la diabetes. Por lo tanto, inferimos que se necesita un tiempo mucho más largo para las ratas en el grupo STZ para desarrollar ACF. El aumento significativo de focos que contiene ≥ 3 criptas y la detección de tejido tumoral como en el grupo STZ + DMH indicaron que la presencia de diabetes mellitus acortó la duración de la tumorigénesis. De acuerdo, Zaafar et al. han informado de que la diabetes promueve el tamaño de célula y las reacciones inflamatorias en la capa de la mucosa como la proliferación linfoide, la congestión de los vasos sanguíneos y fibrosis [34]. Al final de nuestro presente estudio, no se encontraron tumores tanto en el grupo C y el grupo STZ + DMH. La incidencia, número y tamaño de los tumores en el grupo STZ + DMH aumentaron en comparación con el de grupo DMH. En contraste, no se encontraron tumores en el grupo STZ. Considerando que, sin lesiones en general se visualizaron mediante el examen macroscópico en el estudio de Zaafar [34]. fueron seleccionados en los diferentes experimentos animales pueden ser la posible explicación para este fenómeno. Los ratones se usaron en su experimento mientras que las ratas fueron seleccionados en nuestro estudio. La brecha de tamaño del cuerpo puede reflejar el tamaño del tumor, por lo que los tumores eran difíciles de ser visualizado en los tejidos de colon ratones. Sin embargo, no hubo diferencia significativa en la incidencia de tumores entre el grupo STZ + DMH y el grupo DMH en resultado actual. Las posibles explicaciones para este fenómeno pueden incluir el tamaño limitado de la muestra, con sólo 15 ratas en cada grupo. En general, estos datos demuestran que las ratas diabéticas tienen un alto riesgo de cáncer colorrectal.
proliferación rápida es la característica principal de las células tumorales. Antígeno nuclear de proliferación celular (PCNA) es una abrazadera de ADN que actúa como un factor de procesividad para δ ADN polimerasa en células eucarióticas y es esencial para la replicación. Bostick et al. han informado de que la expresión de PCNA está estrechamente relacionada con la proliferación de las células en el tejido de colon y se puede utilizar como un indicador muy fiable para evaluar la dinámica de proliferación de células tumorales [35]. El presente estudio demostró que PCNA fue altamente expresado en todos los tejidos tumorales y que la expresión de PCNA se incrementó en colon ACF en comparación con la de las glándulas intestinales normales. la expresión de PCNA puede reflejar la actividad de proliferación celular y se utiliza como un índice fiable para la evaluación de la cinética de la proliferación de células tumorales. Nuestros resultados mostraron que PCNA se expresó en células de cáncer de colon inducidos por DMH, y se observó la actividad de proliferación más fuerte en el grupo DMH + STZ. Estos datos indicaron que el tratamiento con STZ podría promover la proliferación celular inducida por DMH.
hipótesis anterior acerca de los posibles mecanismos implicados en el cáncer relacionado con DM-fue el aumento anormal de la insulina como factor de crecimiento 1 (IGF-1) y