Abstrakt
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus prostatakræft model viser klart definerede stadier af hyperplasi og cancer. Her bliver de indledende stadier af hyperplasi udvikling undersøgt. Immunohistokemisk farvning viste, at akkumulerede Pakt
+ hyperplastiske celler overudtrykker luminal epitelcelle markør Ck8, og stamceller markører CK19 og Sca-1, men ikke basale epitel celle markører. Ved udtrykket profilering identificerede vi nye hyperplastiske cellemarkører, herunder Tacstd2 og Clu. Yderligere viste vi, at mod unge alder prostata målrettet
PTEN
knockout-mus, der er indeholdt i den luminale epitelcelle lag enkelt Pakt
+ celler, som overudtrykt Ck8, Sca-1, Tacstd2 og Clu; basale epitelceller var altid Pakt
-. Vigtigere er det, i den luminale epitelcelle lag af normale prostata vi opdaget sjældne Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ stamceller. Disse nye celler er kandidat tumorfremkaldende celler i
PTEN
knockout-mus. Bemærkelsesværdigt, alle luminale epitelceller i det proximale område af normale prostata var Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+. Men i
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus, den proksimale prostata ikke indeholder hyperplastisk foci. Lille hyperplastiske foci i prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus findes på alderdom, viste fuldstændig
PTEN
inaktivering og en stamcelle markør profil. Endelig præsenterer vi en hidtil ukendt model af prostata udvikling og fornyelse, herunder slægt-specifikke luminale epitelceller progenitorceller. Det foreslås, at
PTEN
mangel inducerer et skift i balancen i differentiering til proliferation i disse celler
Henvisning:. Korsten H, Ziel-van der Made A, Ma X, van der Kwast T, Trapman J (2009) akkumulerende progenitorceller i den luminale epitelcellelaget Er Candidate tumorfremkaldende Celler i en
PTEN
Knockout Mouse Prostata Cancer Model. PLoS ONE 4 (5): e5662. doi: 10,1371 /journal.pone.0005662
Redaktør: Stefan Wölfl, Universität Heidelberg, Tyskland
Modtaget: Februar 4, 2009; Accepteret: April 28, 2009; Udgivet: May 22, 2009
Copyright: © 2009 Korsten et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres
Finansiering:. Denne undersøgelse blev støttet af en bevilling fra det hollandske Cancer Society KWF (Grant nummer: EMCR 2006-3592, www.kwfkankerbestrijding.nl). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser
Introduktion
Prostatakræft er den mest almindelige tumor hos mænd i lande med en vestlig livsstil, og en væsentlig årsag til kræft dødelighed [1]. Komplet
PTEN
inaktivering er fundet i -20% af primære prostatatumorer og i op til 60% af prostatacancer metastaser [2]. Inaktivering af en
PTEN
allel er endnu mere almindelige. Høj frekvens af
PTEN
inaktivering findes også i endometrium cancer og i glioblastom [3]. Kimcelletransformanter mutationer af
PTEN
er årsag til Cowden sygdom og Bannayan-Zonana syndrom, som er karakteriseret ved hamartomer og prædisposition for bryst- og skjoldbruskkirteltumorer [2], [3].
PTEN modvirker phosphoinositid-3-kinase (PI3K) signalering ved at afbalancere phosphatidylinositol (4,5) -phosphat (PIP2) og phosphatidylinositol (3,4,5) -phosphat (PIP3) niveauer i cellen [2] – [4]. PIP3 ophobning fører til phosphorylering af downstream mål, herunder AKT. Som en konsekvens aktiviteter yderligere nedstrømseffektorer moduleres og cellebiologiske funktioner, herunder proliferation, apoptose, cellestørrelse, polaritet, metabolisme, adhæsion, migrering og angiogenese ændres [3] – [6]. Nuclear PTEN kan spille en rolle i bevarelsen genomisk stabilitet [7]. Desuden er det for nylig blevet beskrevet, at PTEN kan styre stamceller selvfornyelse [6], [8], [9].
Komplet
PTEN
inaktivering i mus er embryonale dødelige.
PTEN +/-
mus er levedygtige, men udvikle flere hyperplastiske og dysplastiske læsioner i forskellige organer [10], [11]. Betinget
PTEN
knockout musemodeller bekræftede, at
PTEN
inaktivering spiller en vigtig rolle i udviklingen af kræft og tumor progression. Mus med prostata-specifikke
PTEN
inaktivering udvikle hyperplasi, mPIN og i sidste ende prostatakræft [12] – [15].
Som første identificeret for hæmatopoietiske celler, det er nu generelt accepteret, at alle væv indeholder sjældne vævsspecifikke stamceller, der er i stand til selvfornyelse og differentiering gennem asymmetrisk celledeling [16], [17]. Disse celler er ikke kun vigtigt for organogenese under udvikling, men også for væv fornyelse i de voksne arter. Som det klart fremgår i forskellige typer af leukæmi, kan tumorer udvikle sig ved modifikation af hæmatopoietiske stamceller eller alternativt fra multipotente eller slægt-specifikke progenitorceller, der har erhvervet stamcelle-lignende egenskaber [18]. Selv mindre klar, har den samme mekanisme blevet foreslået til udvikling af faste tumorer, herunder prostatacancer. Ifølge stamcelle model, hver tumor indeholder et lille antal celler med egenskaber relateret til normale stamceller, som er væsentlige for tumor vedligeholdelse [16], [19] – [21]. Som supplement til tumor stamceller teori, klonal evolution model foreslår, at tumorer kan udvikle ved udvidelse af dominerende kloner [22] – [24].
Undersøgelse af tumor udvikling i mus prostatakræft modeller kan være medvirkende til at forstå human prostatacancer. I den normale menneske og mus prostata, stamceller og multipotente progenitorceller eller transit-amplificering celler, foreslås at være til stede i det basale epitel cellelag [21], [25] – [27]. Derudover i mus, det proximale område af prostata er blevet angivet som en formodet stamceller /progenitorcelle niche [28] – [30]. Indtil videre er vores viden om indledende skridt i tumor udvikling i musemodeller for prostatakræft begrænset. I
Probasin (PB) -Cre
induceret
PTEN
knockout model,
PTEN
inaktivering i en P63
+ dæmme /progenitorcellepopulationen i det basale epitelcelle lag er blevet postuleret [31]. I et prostataspecifikt
Trp53 /Rb
knockout model, har luminale /neuroendokrin progenitorceller i den proximale prostata blevet angivet som potentielle tumorfremkaldende celler [32].
I den foreliggende undersøgelse undersøgte vi tidlige trin i prostata tumor udvikling i en anden målrettet
PTEN
inaktivering model, baseret på
PSA-Cre
udtryk. Vi har tidligere beskrevet, at i denne model kan skelnes klart definerede stadier af prostata hyperplasi og cancer [13]. Her viste vi, at hyperplastiske celler i
PTEN
knockout-mus har en fænotype af luminale epitelceller progenitorceller, herunder overekspression af Ck8, CK19 og Sca-1. Ved ekspression blev identificeret profilering hidtil ukendte hyperplastiske cellemarkører. Den første hyperplastisk Pakt
+ -celler i prostata på den unge
PTEN
knockout-mus blev fundet i den luminale epitel cellelag. Vigtigt er det, vi også identificeret ved lave frekvens hidtil ukendte afstamning-specifikke progenitorceller i luminale epitelceller lag af normale prostata. Disse celler kan repræsentere tidligere postulerede luminale mellemliggende /transit-forstærke celler [33], [34]. Vores resultater viser, at
PTEN
inaktivering i denne musemodel fører til ophobning af de hidtil ukendte identificerede luminale epitelceller progenitorceller ved en drastisk ændring af differentieringen /proliferationen balance af disse celler. Selv om alle celler i den luminale epitel cellelag i den proximale prostata viste ekspression af de hidtil ukendte slægt-specifikke markører, havde hyperplastiske foci ikke udvikle sig fra denne region af prostata. Salg
Resultater
hyperplastiske celler i prostata af PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP mus har en fænotype af luminale epitelceller og udtrykker epitelial progenitor cellemarkører
Tidligere beskrev vi prostatakræft udvikling 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 overudtrykker Phospho-Akt (Pakt) og luminale epitel markører cytokeratiner 8/18 (Ck8 /18). Hyperplastiske celler var negative for de basale epitel markører cytokeratiner 5/14 (CK5 /14). Androgen receptor (AR) blev udtrykt ved lige niveauer i normal og hyperplastiske prostata [13]
I den foreliggende undersøgelse, vi præget af QPCR og immunhistokemi hyperplastiske prostata celler
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus. Først blev udtryk for ekstra stamfader, basal og luminale epitelial cellemarkører analyseret på 2m og på 4-5m. På disse aldre prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus er for -70% og 90% hyperplastiske henholdsvis (figur S1A). Angivelse af
Probasin
og
Nkx3.1
, markører for differentierede luminale celler, var meget lavere i hyperplastiske prostata, men
Ck8
blev højere udtrykt i disse væv. Lav udtryk for de basale epitelial cellemarkører
CK5
blev opdaget P63
. Interessant ekspression af epitelcelle progenitorcelle markør
CK19
[35], [36] var høj i hyperplastiske prostata.
Nkx3.1
,
Ck8
,
CK19
P63
mRNA udtryk data blev bekræftet ved immunhistokemi på normale og hyperplastiske prostata (4-5m) (Figur S1B-S1I). Nuklear Nkx3.1 farvning blev set i luminale epitelceller normale prostata, men kerner af hyperplastiske celler var næppe positive (figur S1B-S1c). En svag Ck8 farvning blev observeret ved den apikale side af luminale epitelceller i normale prostata, mens der i hyperplastiske prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus Ck8 blev overudtrykt (Figur S1D-S1E). Vigtigere er det, CK19 blev klart højere udtrykt i hyperplastiske celler end i normale prostata epitelceller (fig. S1F-S1G). Hyperplastiske celler var negative for de basale epitelcelle markering P63, men en tilsyneladende normal P63
+ basal epitelcelle lag var til stede under en flerlags af hyperplastiske celler (Figur S1H-S1I). Ud fra disse data vi konkludere, at
PTEN
inaktivering i prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus resulterer i ophobning af hyperplastiske celler med luminale stamceller egenskaber (Nkx3.1
+/- Ck8
+ CK19
+ p63
-)
Expression profilering identificerer nye gener med høj ekspression i hyperplastiske prostata epitel
Expression profilering blev udført. at identificere nye gener udtrykkes forskelligt i hyperplastiske prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m). Principal Component Analysis (PCA) og ukontrollerede hierarkisk clustering (figur 1A og 1B) af cDNA array-data viste en klar differentiel genekspression profil mellem hyperplastiske prostata og normale prostata.
(A) principal komponent analyse (PCA) af genekspression i normale prostata (blå cirkler) og hyperplastiske prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus (røde cirkler) på 4-5m. (B) i vognen hierarkisk klyngedannelse af genekspressionsprofilerne af fem normale prostata (NP) og fem hyperplastiske prostata (HP). Grøn angiver lavere genekspression og rød indikerer højere udtryk. (C) De tyve gener med den største differentiel ekspression i HP sammenlignet med NP som bestemt ved beregning af forskellen i gennemsnitlig ekspressionsniveau. (D) Betydningen Analyse af microarrays (SAM) af de samme prøver som vist i C. Bemærk, at SAM-analyse væsentlige identiske gener blev identificeret som ved beregning af forskellen i gennemsnitlig ekspressionsniveau. (E) QPCR analyse af de fem gener med det højeste udtryk i HP i forhold til NP og
Sca-1
. Hver undergruppe var sammensat af fem prostataprøver. Ekspressionsniveauerne i hyperplastiske prostata 2M og 4-5m gamle mus og i prostata af kontroldyr fra samme kuld er vist som gennemsnit ekspressionsniveau +/- SE forhold til
HPRT
ekspression. (F-M) immunhistokemisk analyse af nye hyperplastiske cellemarkører i NP og HP på
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 at identificere gener fortrinsvis udtrykt i hyperplastiske prostata celler blev forskelle i gennemsnitlige ekspressionsniveauer beregnet. Musen stamfader /stamcelle markør
Sca-1
var en af de øverste tyve gener med det højeste udtryk i hyperplastiske prostata (Figur 1C);
CK19
var i top halvtreds differentielt udtrykte gener (data ikke vist). Gener, der viste høj ekspression i hyperplastiske prostata ved beregning af forskelle i gennemsnitlig udtryk niveau (figur 1C), ligesom
Expi, Wfdc2, Tacstd2 (Trop2), Clu, Ppp1r1b
,
Sca-1
og
CK19
, blev også fundet overudtrykt ved betydning Analyse af Microarray (SAM) (Figur 1D). Fulde navne på de øverste tyve overudtrykte gener er anført i tabel S1. En mere omfattende liste over alle markant opreguleres eller nedreguleres gener identificeret af SAM-analyse er angivet i tabel S2. Bemærk, at
CK19
er i top tyve af opreguleres gener.
Udtrykket profiler af de fem gener med den højeste overekspression i hyperplastiske prostata af målrettede
PTEN
knockout-mus,
Expi, Wfdc2, Tacstd2, Clu
Ppp1r1b
(figur 1C), og
Sca-1
blev verificeret ved QPCR i prostata af
PTEN
knockout mus og i normale prostata ved 2m og på 4-5m (figur 1E). QPCR viste, at ekspressionen af
Expi
og
Tacstd2
i
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus var allerede høje på 2m;
Clu
Sca-1
viste en gradvist stigende udtryk niveau. Men for
Wfdc2
og
Ppp1r1b
den skarpeste raise i ekspression blev observeret i helt hyperplastiske prostata (4-5m).
Næste, udtryk for markører for hvilke passende antistoffer var til rådighed, Tacstd2, Clu, Ppp1r1b og Sca-1, blev undersøgt ved immunhistokemi på normale og hyperplastiske prostata (Figur 1F-1M). Tacstd2 immunhistokemi viste membran farvning i hyperplastiske væv efter aftale med sin kendte position som et transmembranprotein [37]. Clu var hovedsageligt til stede i cytoplasmaet i hyperplastiske celler. Som forudsagt fra QPCR data, ekspressionsmønsteret for Ppp1r1b i hyperplastiske celler var mere heterogen. Efter aftale med CK19 farvning (figur S1), Sca-1 farvning viste, at hyperplastiske celler har en stamcelle fænotype
Gener med lavere ekspression i hyperplastiske prostata af
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus blev også identificeret både ved beregning af forskellen i gennemsnitlig udtryk plan og ved SAM (figur 1C og 1D). Udtrykket profiler af gener med den laveste udtryk i hyperplastiske prostata,
Hs3st3b1, Ccdc16, Mcoln2, C1r
MT1
(figur 1C), blev bekræftet af QPCR (Figur S2). Ekspression af alle gener allerede var lav i hyperplastiske prostata ved 2m i
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus
Initial Pakt
+ hyperplastiske celler i den luminale epitelcelle lag i prostata af PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP mus udtrykker Clu, Tacstd2 og Sca-1
for at indsamle oplysninger af kandidat tumorfremkaldende celler, vi undersøgt i detaljer den tidlige udvikling af hyperplasi i prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus, der starter ved 4-5 uger (4-5w). Prostata af vildtypemus ved 4-5w var halv størrelse af de voksne mus (2m og 4-5m) (figur 2A). I modsætning til prostata vægte af ældre mus (2m og 4-5m), prostata vægt af unge
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus (4-5w) var ikke forskellig fra kontroldyr fra samme kuld (figur 2A ). På 4-5m prostata vægtene af
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus -3 gange højere end kontrol, forårsaget af det øgede antal og størrelse af hyperplastiske celler
(A) Prostata vægte (gennemsnit +/- SE) af vildtype-mus og
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus ved 4-5w, 2m og 4-5m. (B) Pakt farvning af hyperplastiske foci /celler i den luminale epitelceller lag af en prostata af en 4-5w gammel
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus. Forstørrelser på tre anførte regioner er vist i B1, B2 og B3. Arrow hoveder i B1 og B2 angiver enkelt Pakt
+ celler. Phospho-Akt farvning af prostata af 2m (C) og 4-5m (D) gammel
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus viser, at henholdsvis -70% og 100% af de luminale epitelceller var Pakt
+. (E) på hinanden følgende lysbilleder af en prostata af en 4-5w gammel
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus farves for Clu, Tacstd2 og Sca-1 viser co-ekspression af disse markører i en lille hyperplastisk fokus. Immunofluorescerende dobbelt farvninger bekræftede co-lokalisering af (F) Tacstd2 og Pakt, (G) Clu og Pakt og (I) Ck8 og Pakt. (H) Pakt
+ celler blev ikke observeret i P63
+ basal epitelcelle lag.
Phospho-Akt udtryk blev anvendt som markør for
PTEN
inaktivering at visualisere de første PTEN negative celler. På 4-5w, spredt i alle prostata lapper, enlige Pakt
+ hyperplastiske celler og små Pakt
+ foci blev påvist (figur 2B). Vigtigt er det, alle Pakt
+ -celler var udelukkende til stede i den luminale epitel cellelag og ikke i det basale epitel cellelag. 2 meter og ved 4-5m -70% og næsten 100% af de luminale epitelceller viste Pakt membranfarvning henholdsvis (figur 2C og 2D). Basale epitelceller forblev Pakt negativ. SCA-1 og den nye hyperplastisk cellemarkører Clu og Tacstd2 blev også udtrykt i den indledende hyperplastiske foci (fig 2E), men Ppp1r1b ekspression kunne endnu ikke påvises i hyperplastiske celler ved 4-5w (data ikke vist).
for at tillade nøjagtig karakterisering af indledende hyperplastiske Pakt
+ celler, blev immunfluorescent dobbelt farvning udført (figur 2F-2I). Vigtigt er det, viste alle Pakt
+ celler udtryk for Clu og Tacstd2. Desuden er alle Pakt
+ -celler overudtrykt Ck8 og var negative for de basale epitelcelle markør P63. Dette fund tyder stærkt på, at den første Pakt
+ celler, som udelukkende blev observeret i den luminale epitel lag, er identiske med de fleste akkumulere hyperplastiske celler med en epitelial progenitorcelle fænotype på 4-5m.
PSA-Cre; PTEN-loxP /+ mus udvikler hyperplastiske foci med samme markør profil som hyperplastisk foci i prostata af PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP mus
Tidligere vi rapporterede, at heterozygot
PSA -Cre; PTEN-loxP /+
mus ikke udvikler prostata tumorer, men at de kan udvikle hyperplastiske foci på ældre alder [13]. Tilgængeligheden af hidtil ukendte hyperplastiske cellemarkører tillod en mere nøjagtig undersøgelse af hyperplasi udvikling i disse mus. Clu farvning af prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus viste, at der allerede på 4-5m kunne påvises et par små hyperplastisk foci (Figur S3). På 7-8m var antallet af hyperplastiske foci stadig meget lille, men en tydelig forøgelse af hyperplastiske foci blev påvist i ældre mus ( 11m). Clu
+ hyperplastiske foci blev ikke observeret i prostata af kontrol kuld (data ikke vist)
Interessant, ligesom i prostata af unge
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus hyperplastisk Clu
+ foci af
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus (Figur 3A) viste Pakt overekspression (figur 3B). I tråd med denne observation PTEN farvning var negativ i disse foci (data ikke vist), hvilket indikerer, at den anden
PTEN
allel blev inaktiveret i Pakt
+ hyperplastiske celler. Hyperplastiske celler i
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus var også Tacstd2 og Sca-1 positiv (figur 3C og 3D). Så hyperplastiske celler i prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus havde en identisk ekspressionsprofil som hyperplastisk foci i unge
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus.
Konsekutive sektioner af en hyperplastisk fokus i prostata af en
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus blev farvet for (B) Pakt og hyperplastiske cellemarkører (a) Clu, (C) Tacstd2 og (D) Sca-1 ved immunhistokemi.
Single Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ epiteliale stamceller er til stede i den luminale epitel cellelag af normale prostata
Dernæst undersøgte vi, om hyperplastiske cellemarkører blev udtrykt i normale prostata på forskellige alderstrin. Interessant, ved 4-5w enkelt Clu
påvistes + Tacstd2
+ Sca-1
+ -celler i den luminale epitelceller lag af normale prostata (Figur 4A-4C). Nogle basale epitelceller farvedes positive for Tacstd2 og Sca-1 blev imidlertid Clu
+ -celler aldrig observeret i den basale epitel lag. Tilstedeværelsen af Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ -celler i den luminale epitelceller lag af normalt muse prostata antyder, at disse celler er tidligere endnu ikke identificeret afstamning-specifikke progenitorceller af de luminale epitelceller . Det er fristende at spekulere, at i
PTEN
knockout mus hyperplastiske prostata celler med lignende karakteristika som disse stamceller stammer fra disse celler. Denne hypotese er i overensstemmelse med den observation, at Pakt
+ hyperplastiske celler blev udelukkende fundet i den luminale epitel cellelag (figur 2B, 2H, og 2I).
(A) Clu farvning af en normal prostata af en 4-5w gamle mus. Spredt over hele prostata lap blev single Clu
+ celler i den luminale epitelcelle lag observeret. En oversigt over en hel prostata lap og højere forstørrelser af tre angivne områder er vist. Pile viser positive celler. (B) Tacstd2
+ og (C) Sca-1
+ -celler i den luminale epitelcelle lag af det udviklende prostata (4-5w). (D) Clu farvning af en voksen normal prostata (4-5m) viste sjældne Clu
+ -celler i den luminale epitel cellelag. (D1) Højere forstørrelse af den indikerede region i (D). (E-J) Immunfluorescerende dobbelt farvning af Clu
+ og Tacstd2
+ -celler i den luminale epitelcelle lag af den normale prostata. I normale prostata Clu
+ og Tacstd2
+ celler var negative for Pakt (E, F), overudtrykte Ck8 (G, H) og udtrykte ikke P63 (I, J).
for at estimere hyppigheden af Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ epiteliale stamceller på forskellige alderstrin, prostata fra udviklingslande (4-5w) og fra voksne (4-5m) mus blev farvet for Clu udtryk. På 4-5w 1/250, og på 4-5m 1 /25.000 luminale epitelceller var Clu
+, henholdsvis (figur 4A og 4D), hvilket indikerer, at ved udviklingen prostata antallet af slægt-specifikke progenitorceller er meget højere end i fuldt modne prostata. Tilstedeværelsen af Clu
+ Tacstd2
+ Sca-1
+ luminale stamceller i normal voksen prostata gør disse celler kandidater, hvorfra hyperplastiske foci udvikler i
PSA-Cre; PTEN-loxP /+
mus, på grund af inaktivering af den anden
PTEN
allel.
Clu
+ Tacstd2
+ luminale epitel stamceller hos unge normale prostata (4-5w) var yderligere kendetegnet ved co-lokalisering undersøgelser. Pakt overekspression i Clu
+ Tacstd2
+ celler i den luminale epitelcelle lag af normale prostata blev aldrig observeret (figur 4E-4F). Men ligesom hyperplastiske celler i
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus, Clu
+ Tacstd2
+ celler i den luminale epitelcelle lag af normale prostata overudtrykte Ck8 (Figur 4G-4H ). Clu
+ celler udelukkende findes i den luminale epitelcelle lag, mens Tacstd2
+ celler var til stede i både den luminale og den basale epitelcelle lag (Figur 4G-4J, og figur S4). For nylig er høj ekspression af Tacstd2 blevet identificeret i basale epitelceller i proximale prostata, men ikke i basale epitelceller i mere distale prostata [38].
hyperplastiske foci ikke udvikler fra epitelceller i den proximale prostata
den proximale region af muse prostata er blevet foreslået som en stilk /progenitorcelle niche [28] – [30]. En skematisk afbildning af de proximale og distale dele af en mus prostata lap er vist i figur 5A. Vi undersøgte egenskaberne af de epiteliale celler i den proximale prostata mere detaljeret i
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus og i normale kuld
(A) Skematisk billede af en mus prostata lap angiver urinrøret, den proksimale og den distale prostata region. (B) Heamatoxylin eosin-farvning af et langsgående placeret mus prostata lap. Forstørrelser af den distale (B1) og den proximale (B2) prostata, som angivet i B, viste en forskel i morfologien af luminale epitelceller i den proximale og den distale prostata. (C-E) Immunohistokemisk analyse af luminale epitelceller i det proximale område af en normal mus prostata. (C) P63; (D) Ck8 og (E) Sca-1-farvning. Stiplede linjer angiver brat overgang af epitelet i den proximale til den distale prostata.
Som visualiseret i længdesnit af normale prostata lapper, luminale epitelceller i den proximale prostata er mere kompakte med mindre cytoplasma end luminale celler i distale dele af prostata (figur 5B). Ligesom i den distale prostata, i den proximale prostata en P63
+ basal epitelcellelag var til stede under de luminale epitelceller (figur 5C). Interessant alle luminale epitelceller i den proximale prostata overudtrykkes Ck8 (figur 5D), ligesom observeret i sjældne slægt-specifikke luminale progenitorceller i distale prostata og i hyperplastiske celler i
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus. Sca-1 blev også højt udtrykt i proksimale celler (figur 5E), bekræfter, at luminale epitelceller i den proximale prostata har en luminal progenitor fænotype. Som angivet ved den afbrudte linie (figur 5C-5E), der er en brat overgang fra epitelceller med proksimale karakteristika celler med egenskaber af mere distale luminale epitelceller.
Dernæst ekspression profilering af proximale og distale områder af normale voksne prostata blev udført (figur 6A). Slående,
Ppp1r1b
,
Clu
,
Wfdc2
Tacstd2
var blandt de gener med det højeste udtryk i den proksimale prostata. Ekspressionsarray data blev bekræftet ved QPCR (figur 6B). Som beskrevet ovenfor, blev disse markører også overudtrykt i akkumulerede hyperplastisk prostataceller af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus (figur 1) og i sjældne luminale progenitorceller i den distale prostata (figur 4). Immunhistokemi viste høj Clu, Tacstd2 og Ppp1r1b ekspression i de luminale epitelceller i proximale prostata (figur 6C-6E). CDNA array-data bekræftede høj ekspression af den luminale progenitor cellemarkører Ck8 og Sca-1 i den proximale prostata (data ikke vist). Afslutningsvis blev en korrelation påvist mellem markøren profil i hyperplastiske prostata af
PSA-Cre;. PTEN-loxP /loxP
mus, sjældne slægt-specifikke stamceller i den distale prostata og de proximale luminale epitelceller
(a) Ekspression profilering af den proximale og distale prostata region af en normal mus prostata (4-5m) viser, at gener høj udtrykt i hyperplastiske prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus er blandt de ti gener med det højeste udtryk i to proksimale prostata sammenlignet med to distale prostata. (B) QPCR analyse af hyperplasi markører med høj ekspression i proksimale prostata. (C-E) Immunohistokemisk analyse bekræfter høj ekspression af hyperplastiske cellemarkører i den luminale epitelcelle lag af det proximale område af det normale prostata. (C) Clu farvning af en normal prostata lap, (C1) forstørrelse af overgangen af den proximale til den distale region som angivet i C. farvning for (D) Ppp1r1b og (E) Tacstd2. Hyperplasi udvikling ikke forekomme i den proksimale prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m). Proksimale luminale epitelceller i hyperplastiske prostata var negative for Pakt (F, forstørrelse på overgangen proximal /distal prostata i F1), selv om disse celler overudtrykkes (G, G1) Clu, (H) Ppp1r1b og (I) Tacstd2.
Vi undersøgte i
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus (4-5m) om hyperplastisk foci udviklet sig fra luminale epitelceller i den proksimale prostata. Længdesnit af prostata vist, at selv den distale prostata var helt hyperplastisk, epitelet i den proximale prostata var upåvirket (fig 6F-6I). Immunohistokemi viste, at i modsætning til den distale prostata blev Pakt ikke overudtrykt i den proximale prostata (figur 6F), hvilket indikerer, at
PTEN
ikke inaktiveres i denne region af prostata.
Yderligere vi bestemt markør profil af epitelceller i urethral epitel støder op til den proksimale prostata. I den overfladiske differentierede lag i urinvejene, paraply celler, høj Ck8 ekspression blev observeret. Den højeste udtryk for P63, Clu, Tacstd2, og Sca-1 blev fundet i de mellemliggende /basale epiteliale cellelag (Figur S5). De urinrøret data udvide prostata udtryk data, der indikerer, at Clu, Tacstd2 og Sca-1 viser høj ekspression i mindre differentieret epitel.
Diskussion
I denne undersøgelse, vi definerede de tidlige stadier af hyperplasi udvikling i
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus prostatakræft model. Vigtige aspekter af tidlig hyperplasi udvikling og normal prostata udvikling blev sekventielt behandlet. Vi viste, at: (i) Akkumulerende hyperplastiske Pakt
+ celler i prostata af
PSA-Cre; PTEN-loxP /loxP
mus har en luminal epitelcelle fænotype med udtryk af kendte og nye identificerede markører for epitelial progenitorceller. (Ii) Den tidligste enkelt Pakt
+ (PTEN
-) hyperplastiske celler i prostata af unge målrettet
PTEN
knockout mus er udelukkende til stede i den luminale epitelcelle lag. (Iii) Ved lav frekvens, i den normale prostata, lignende celler, men uden Pakt overekspression, kunne identificeres. (Iv) Vores data indikerer endvidere, at
PTEN
inaktivering inhiberer differentiering af luminale epitelceller progenitorceller til modne celler. (V) Vi observerede, at den luminale epitelcelle lag af den proximale prostata er sammensat af celler, der udtrykker de samme markører som sjældne progenitorceller i flere distale prostata regioner. Men hyperplastisk foci ikke udvikle sig fra den proximale prostata.
Leave a Reply
Du skal være logget ind for at skrive en kommentar.