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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 余佳慧(Chia-Hui Yu) | |
| dc.contributor.author | Xin-Yu Chang | en |
| dc.contributor.author | 張心瑜 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-07-11T15:16:25Z | - |
| dc.date.available | 2029-07-24 | |
| dc.date.copyright | 2019-08-28 | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.date.submitted | 2019-07-24 | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78746 | - |
| dc.description.abstract | 背景:結腸直腸癌 (colorectal cancer, CRC) 的發生率在台灣已經連續十年蟬聯十大癌症的第一位。先前研究中發現,含有毒性因子與內源性質體之大腸桿菌 (Escherichia coli) LI60C3具有促進小鼠結直腸癌腫瘤生長之能力,而LI60C3內化至人類大腸癌細胞株Caco-2後會導致細胞週期加速。然而關於細菌如何致癌或加速細胞週期之詳細機制目前尚不清楚。目的:探討腸癌模式小鼠結腸上皮細胞分離之大腸桿菌加速細胞週期之機制。方法:利用西方墨點法及免疫螢光染色分析細胞在內吞細菌後E-cadherin/β-catenin與PI3K/Akt訊息路徑之變化。利用MitoSox assay檢測細菌及其毒性因子對細胞內活性氧化物質 (Reactive oxygen species, ROS) 之影響。利用PCR方法觀察細胞在內吞細菌後細胞自噬之情形。利用流式細胞技術觀察細菌及其毒性因子與內源性質體造成細胞週期之變化。利用aldehyde reactive probe (ARP) 檢測細胞在內吞細菌後DNA損傷之情形。結果:將LI60C3細菌與Caco-2細胞共培養後會促使細胞E-cadherin的切割並造成β-catenin進入細胞核。此外,細菌感染細胞後會增加Akt蛋白表現量,並且在給予PI3K及Akt之抑制劑後會抑制細菌造成的細胞週期加速之現象。而細菌的感染也會透過HtrA之絲氨酸蛋白酶活性促使細胞產生ROS進而加速細胞週期。然而,細菌及其毒性因子HtrA並不會造成DNA損傷。細菌與細胞共培養後會抑制細胞自噬相關基因irgm及lc3B之轉錄,進而降低細胞自噬的功能;以siRNA降低lc3B表現量會增加ROS含量及加速細胞週期,而以質體轉染使細胞過度表達lc3B表現量則會降低ROS含量及減緩細胞週期。細菌之內源性質體及該質體上之基因mbeA會促使細胞產生ROS,但不會加速細胞週期或造成DNA損傷。結論:大腸桿菌LI60C3會透過活化E-cadherin/β-catenin與PI3K/Akt訊息路徑促進Caco-2細胞週期之加速。LI60C3也會藉由抑制細胞自噬使ROS累積,導致細胞週期加速,可能進而促進癌化。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Background: The incidence of colorectal cancer (CRC) had been the highest among various types of cancers for 10 years in Taiwan. Previous studies showed that Escherichia coli strain LI60C3 with virulence factors and endogenous plasmid had the ability to promote tumor growth in AOM/DSS mice, and to induce Caco-2 cell cycle acceleration. However, the detailed mechanism of bacteria-elicited epithelial cell cycle acceleration and tumor formation remains unknown. Aim:To investigate the mechanisms through which internalized E. coli strain LI60C3 promote epithelial cell cycle acceleration. Methods: Western blotting and immunofluorescence were used to analyze the changes of E-cadherin/β-catenin and PI3K/Akt signaling pathways in Caco-2 cells after exposure to E. coli. The effect of E. coli and its virulence factors on reactive oxygen species (ROS) in Caco-2 cells were examined by MitoSox assay. PCR was used to determine the autophagy in Caco-2 cells after E. coli infection. The effect of E. coli and its virulence factors on cell cycle in Caco-2 cells were examined by flow cytometry. Aldehyde reactive probe was used to detect the DNA damage of Caco-2 cells after endocytosis of E. coli. Results: Increased expression of cleaved E-cadherin and nuclear translocation of β-catenin were observed in Caco-2 cells after exposure to E. coli strain LI60C3. In addition, coculture of E. coli and Caco-2 cells also increased the expression of Akt; cell cycle acceleration of Caco-2 cells induced by E. coli was inhibited by PI3k/Akt inhibitor. E. coli infection increased ROS production in Caco-2 cells and resulted in cell cycle acceleration; importantly, the serine protease activity of the virulence factor HtrA of E. coli was necessary for ROS generation. However, E. coli and its virulence factor HtrA had no effect on DNA damage. The mRNA expression of autophagy-related genes including irgm and lc3b as well as autophagic activity were decreased after E. coli infection; lc3b knockdown by gene silencing increased ROS levels and accelerated cell cycle, whereas lc3b overexpression by plasmid transfection decreased ROS levels and decelerated cell cycle in Caco-2 cells after exposure to E. coli. The endogenous plasmid of E. coli and its gene mbeA promoted ROS generation, but did not accelerate cell cycle nor enhance DNA damage. Conclusion: The mouse colonocyte internalized E. coli strain LI60C3 induced Caco-2 cell cycle acceleration via E-cadherin/β-catenin and PI3K/Akt signaling. Furthermore, LI60C3 also inhibited autophagy and caused ROS accumulation, which resulted in epithelial cell cycle acceleration and may be involved in tumorigenesis. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-07-11T15:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-108-R06441002-1.pdf: 3005140 bytes, checksum: 80a950df86d83a0f7b0b28ec21cc1c0a (MD5) Previous issue date: 2019 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
致謝 I 中文摘要 II 英文摘要 III 目錄 V 圖表目錄 VIII 壹、前言 1 一、腸道屏障功能 (Intestinal barrier function) 與上皮細胞通透性 (Epithelial permeability) 1 1.1 腸道屏障功能 1 1.2 上皮細胞通透性 2 1.2.1 間細胞途徑 (Paracellular pathway) 2 1.2.2 穿細胞途徑 (Transcellular pathway) 3 二、 細胞自噬 (Autophagy) 4 2.1 細胞自噬的進程與訊息調控機制 6 2.2 異質吞噬 (Xenophagy) 8 2.3 細胞自噬失衡與疾病之關聯 9 三、氧化壓力與氧化還原訊號 (Oxidative stress and redox signaling) 11 3.1 活性氧化物質 (Reactive oxygen species, ROS) 11 3.2 抗氧化路徑 (Antioxidant pathway) 12 3.3 氧化還原訊號與微生物之關聯 14 3.4 氧化還原訊號與腸道細胞增生之關聯 14 3.5 氧化還原訊號與疾病之關聯 15 四、腸腔之常生細菌 (Commensal bacteria) 16 4.1 共生菌 (Symbionts) 17 4.2 病生菌 (Pathobionts) 17 五、細菌之毒性因子 (Bacterial virulence factor) 18 5.1 黏附因子 (Adherence factor) 18 5.2 侵入因子 (Invasion factor) 19 5.3 毒素 (Toxin) 19 六、細菌內源性質體 (Bacterial endogenous plasmid) 21 6.1 致育性質體 (Fertility plasmid, F plasmid) 21 6.2 抗藥性質體 (Resistance plasmid, R plasmid) 21 6.3 大腸桿菌素質體 (Colicinogenic plasmid, Col plasmid) 22 6.4 毒性質體 (Virulence plasmid) 23 七、腸道屏障功能失常與腸道菌相失衡之相關疾病 23 7.1 發炎性腸道疾病 (Inflammatory bowel disease, IBD) 24 7.1.1 發炎性腸道疾病與腸道屏障功能失常之關聯 24 7.1.2 發炎性腸道疾病與腸道菌相失衡之關聯 25 7.2 結腸直腸癌 (Colorectal cancer, CRC) 27 7.2.1 結腸直腸癌與腸道菌叢之關聯 27 八、研究目的 29 貳、材料與方法 30 一、細菌毒性因子定量分析和基因剔除 30 1.1 細菌之來源、培養與保存 30 1.2 萃取細菌之基因體去氧核醣核酸 (Genomic DNA) 31 1.3 細菌毒性因子之聚合酶連鎖反應 (Polymerase chain reaction, PCR) 31 1.4 瓊脂糖膠體電泳 (Agarose gel electrophoresis) 33 1.5 建構基因剔除細菌 (Gene-deleted bacteria) 33 二、內化細菌之內源性質體 (Endogenous plasmid) 分析 34 2.1 萃取細菌之質體去氧核醣核酸 (Plasmid DNA) 34 2.2 轉型作用 (Transformation) 36 2.2.1 熱休克 (Heat shock) 36 2.2.2 電穿孔 (Electroporation) 36 三、建構含細菌毒性因子與質體DNA片段之載體 (Vector) 37 3.1 高保真度聚合酶連鎖反應 (High-Fidelity PCR) 37 3.2 限制酶 (Restriction enzyme) 截切 38 3.3 連接酶 (ligase) 黏合 39 四、 細胞實驗 39 4.1 細菌與細胞共培養實驗 40 4.1.1 細胞中內化細菌計數(bacteria internalization assay/gentamicin resistant assay) 41 4.2 轉染作用 (transfection) 42 4.2.1 基因過表達技術 (gene overexpression) 42 4.2.2 基因靜默技術 (siRNA gene silencing) 43 4.3 抑制劑和促進劑實驗 43 五、細胞週期分析 (Cell cycle analysis) 和流式細胞術 (Flow cytometry) 44 六、細胞粒線體之超氧化物 (Mitochondrial superoxide) 檢測 44 七、腸道上皮細胞去氧核醣核酸損傷 (DNA damage)測定 45 7.1 萃取上皮細胞之去氧核醣核酸 45 7.2 上皮細胞去氧核醣核酸損傷之定量 46 八、腸道上皮細胞信使核糖核酸 (Messenger RNA, mRNA) 定量分析 46 8.1 萃取上皮細胞之核醣核酸 46 8.2 反轉錄聚合酶連鎖反應 (Reverse transcription-PCR, RT-PCR) 47 九、細胞蛋白質定量分析 48 9.1 萃取細胞之蛋白質 48 9.2 蛋白質定量 (Protein assay) 48 9.3 西方墨點法 (Western blotting) 49 9.3.1 十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳 (Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE) 49 9.3.2 轉漬 (Transferring) 49 9.3.3 封鎖 (Blocking) 50 9.3.4 一及抗體及二及抗體之免疫結合 50 十、 免疫螢光染色 (Immunofluorescence, IF) 52 十一、統計分析方法 (Statistical analysis) 52 參、結果 53 一、小鼠腸道上皮細胞分離之大腸桿菌及其毒性因子對上皮細胞週期、自由基生成及DNA損傷之影響 53 1.1 細菌感染會切割Caco-2細胞之E-cadherin並活化β-catenin訊息路徑 53 1.2 細菌感染會經由活化PI3K/Akt訊息路徑加速Caco-2細胞週期 54 1.3 細菌感染會誘導Caco-2細胞產生ROS進而造成細胞週期加速 55 1.4 細菌感染僅造成低量Caco-2細胞DNA損傷 56 1.5 轉染毒性因子htrA會誘導Caco-2細胞產生ROS,但不會單獨使細胞週期加速或DNA損傷 56 二、細胞自噬在細菌誘導自由基生成與上皮細胞週期加速中之角色 57 2.1 細菌會抑制Caco-2細胞自噬之表現 57 2.2 細菌會藉由抑制Caco-2細胞自噬使ROS含量累積並加速細胞週期 58 三、細菌內源性質體對上皮細胞週期、自由基生成及DNA損傷之影響 59 3.1 其他細菌經內源性質體轉型後具有促進Caco-2細胞產生ROS之能力但不會造成細胞週期加速 59 3.2 轉染細菌內源性質體之基因mbeA會誘導Caco-2細胞產生ROS但不會造成細胞週期加速或DNA損傷 60 肆、討論 62 伍、附表與附圖 68 陸、參考文獻 89 圖表目錄 圖Ⅰ、細胞自噬途徑及分子機制。 7 圖Ⅱ、清除活性氧化物質之分子機制。 14 表一、定量細菌毒性因子實驗所使用之引子對 32 表二、含有毒性因子基因片段與卡那黴素抗性基因片段之引子對 34 表三、建構質體所使用之引子對 (含限制酶切位) 37 表四、建構質體所使用之載體及限制酶 38 表五、免疫結合所使用之一級抗體 51 表六、免疫結合所使用之二級抗體 51 圖一、小鼠腸道上皮分離之大腸桿菌LI60C3促使Caco-2細胞E-cadherin蛋白的切割。 68 圖二、大腸桿菌LI60C3感染 Caco-2細胞促使β-catenin蛋白入細胞核。 69 圖三、大腸桿菌LI60C3經由活化PI3K/Akt訊息路徑使Caco-2細胞週期加速。 70 圖四、大腸桿菌LI60C3在毒性因子的參與下促使Caco-2細胞產生自由基。 71 圖五、大腸桿菌LI60C3透過誘導Caco-2細胞產生ROS進而造成細胞週期加速。 72 圖六、大腸桿菌LI60C3僅誘發Caco-2細胞低量的DNA損傷。 73 圖七、大腸桿菌LI60C3之毒性因子htrA促使Caco-2細胞產生自由基。 74 圖八、毒性因子HtrA之絲氨酸蛋白酶活性參與誘導Caco-2細胞生成自由基。 75 圖九、單獨轉染毒性因子htrA不會造成 Caco-2細胞週期加速。 76 圖十、單獨轉染毒性因子htrA不會造成Caco-2細胞DNA損傷。 77 圖十一、大腸桿菌LI60C3降低Caco-2細胞自噬基因之mRNA表現量。 78 圖十二、大腸桿菌LI60C3降低Caco-2細胞自噬之蛋白表現量。 79 圖十三、增加Caco-2細胞之自噬作用會導致自由基含量降低及減緩細胞週期。 80 圖十四、抑制Caco-2細胞之自噬作用會導致自由基含量增高及加速細胞週期。 81 圖十五、大腸桿菌 LI60C3之內源性質體含有colicin Y與mbeA基因。 82 圖十六、大腸桿菌HM784C1經LI60C3內源性質體轉型後對Caco-2細胞入侵能力、自由基生成及細胞週期之影響。 83 圖十七、大腸桿菌HM926C2經LI60C3內源性質體轉型後對Caco-2細胞入侵能力、自由基生成及細胞週期之影響。 84 圖十八、大腸桿菌DH5α經LI60C3內源性質體轉型後對Caco-2細胞入侵能力、自由基生成及細胞週期之影響。 85 圖十九、單獨轉染內源性質體之mbeA基因會促使Caco-2細胞產生自由基。 86 圖二十、單獨轉染內源性質體之mbeA基因不會造成Caco-2細胞週期加速。 87 圖二十一、單獨轉染內源性質體之mbeA基因不會造成Caco-2細胞DNA損傷。 88 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 腫瘤生成 | zh_TW |
| dc.subject | 癌化 | zh_TW |
| dc.subject | 大腸桿菌 | zh_TW |
| dc.subject | 結腸直腸癌 | zh_TW |
| dc.subject | 毒性因子 | zh_TW |
| dc.subject | 內源性質體 | zh_TW |
| dc.subject | 細胞週期 | zh_TW |
| dc.subject | colorectal cancer | en |
| dc.subject | tumorigenesis | en |
| dc.subject | cell cycle | en |
| dc.subject | endogenous plasmid | en |
| dc.subject | virulence factor | en |
| dc.subject | Escherichia coli | en |
| dc.subject | carcinogenesis | en |
| dc.title | 大腸桿菌內化加速腸道上皮細胞分裂週期之機制 | zh_TW |
| dc.title | Mechanism of Intestinal Epithelial Cell Cycle Acceleration by Internalized Escherichia coli | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 107-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 魏淑?(Shu-Chen Wei),倪衍玄(Yen-Hsuan Ni),賴亮全 | |
| dc.subject.keyword | 結腸直腸癌,大腸桿菌,毒性因子,內源性質體,細胞週期,腫瘤生成,癌化, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | colorectal cancer,Escherichia coli,virulence factor,endogenous plasmid,cell cycle,tumorigenesis,carcinogenesis, | en |
| dc.relation.page | 107 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201901930 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2019-07-25 | |
| dc.contributor.author-college | 醫學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 生理學研究所 | zh_TW |
| dc.date.embargo-lift | 2029-07-24 | - |
| 顯示於系所單位: | 生理學科所 | |
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