Luận văn thạc sĩ nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao adn ti thể ở bệnh nhân ung thư vú 14

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao ADN ti thể ở bệnh nhân ung thư vú giúp hiểu rõ cơ chế bệnh học và hướng điều trị hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Hồng Nhung
• Người hướng dẫn: PGS. Trịnh Hồng Thái
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên Cứu Biến Đổi Số Lượng Bản Sao ADN Ti Thể Ở Bệnh Nhân Ung Thư Vú
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ TI THỂ
• 1.2. Cấu trúc và chức năng của ti thể
• 1.3. Những biến đổi ti thể và bệnh ung thư
• 1.4. TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÚ
• 1.4.1. Phân loại ung thư vú
• 1.4.2. Các giai đoạn của ung thư vú
• 1.4.3. Các yếu tố nguy cơ
• 1.5. NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI SỐ LƯỢNG BẢN SAO ADN TI THỂ Ở BỆNH NHÂN UNG THƯ VÚ
• 1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG ADN TI THỂ
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Tách chiết ADN tổng số
• 2.2.2. Thiết kế các cặp mồi cho phản ứng PCR đa mồi phục vụ mục đích định lượng
• 2.2.3. Định lượng ADN bằng HPLC và phần mềm ImageJ
• 2.2.4. Tính toán thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. TÁCH CHIẾT ADN TỔNG SỐ TỪ MÔ
• 3.2. THIẾT KẾ CÁC CẶP PRIMER CHO PHẢN ỨNG PCR ĐA MỒI
• 3.3. KẾT QUẢ ĐỊNH LƯỢNG ADN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HPLC VÀ PHÂN TÍCH HÌNH ẢNH IMAGEJ
• KẾT LUẬN
• KIẾN NGHỊ
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về biến đổi số lượng bản sao ADN ti thể ở bệnh nhân ung thư vú

Biến đổi số lượng bản sao ADN ti thể (mtADN) đã trở thành một chủ đề nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực ung thư học. Nghiên cứu này tập trung vào mối liên hệ giữa số lượng bản sao mtADN và sự phát triển của bệnh ung thư vú. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng sự thay đổi trong số lượng mtADN có thể ảnh hưởng đến quá trình phát triển và tiến triển của ung thư. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh ung thư vú, loại ung thư phổ biến nhất ở phụ nữ. Việc hiểu rõ về biến đổi này có thể giúp cải thiện các phương pháp chẩn đoán và điều trị cho bệnh nhân.

1.1. Định nghĩa và vai trò của ADN ti thể trong tế bào

ADN ti thể (mtADN) là một phần quan trọng trong tế bào, có vai trò chính trong việc sản xuất năng lượng. Mỗi tế bào chứa hàng trăm bản sao mtADN, và sự ổn định của số lượng này là cần thiết cho chức năng tế bào. Biến đổi trong số lượng mtADN có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng, bao gồm cả ung thư.

1.2. Mối liên hệ giữa mtADN và ung thư vú

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự thay đổi trong số lượng bản sao mtADN có thể liên quan đến sự phát triển của ung thư vú. Các yếu tố như di truyền và môi trường có thể ảnh hưởng đến sự biến đổi này, dẫn đến sự gia tăng nguy cơ mắc bệnh.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu biến đổi mtADN ở bệnh nhân ung thư vú

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về mtADN, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc xác định mối liên hệ giữa biến đổi mtADN và ung thư vú. Một trong những vấn đề chính là sự phức tạp trong việc phân tích và định lượng mtADN. Các phương pháp hiện tại có thể không đủ nhạy để phát hiện những thay đổi nhỏ trong số lượng bản sao mtADN. Hơn nữa, sự đa dạng di truyền giữa các cá thể cũng làm cho việc nghiên cứu trở nên khó khăn hơn.

2.1. Khó khăn trong việc thu thập mẫu và phân tích

Việc thu thập mẫu từ bệnh nhân ung thư vú có thể gặp khó khăn do tính chất nhạy cảm của bệnh. Hơn nữa, các phương pháp phân tích hiện tại như HPLC và PCR có thể không đủ nhạy để phát hiện những biến đổi nhỏ trong mtADN.

2.2. Sự đa dạng di truyền và ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu

Sự đa dạng di truyền giữa các cá thể có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu về mtADN. Điều này có thể dẫn đến những kết luận không chính xác nếu không được xem xét kỹ lưỡng.

III. Phương pháp nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao ADN ti thể

Để nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao mtADN, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Phương pháp HPLC (sắc ký lỏng hiệu năng cao) và PCR (phản ứng chuỗi trùng hợp) là hai trong số những phương pháp phổ biến nhất. Những phương pháp này cho phép định lượng chính xác số lượng mtADN trong mẫu tế bào. Việc sử dụng phần mềm phân tích hình ảnh như ImageJ cũng giúp cải thiện độ chính xác trong việc xác định số lượng mtADN.

3.1. Phương pháp HPLC trong nghiên cứu mtADN

HPLC là một phương pháp hiệu quả để phân tích và định lượng mtADN. Phương pháp này cho phép phát hiện các biến đổi nhỏ trong số lượng mtADN, từ đó cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng bệnh nhân.

3.2. Ứng dụng của PCR trong việc xác định mtADN

PCR là một kỹ thuật mạnh mẽ cho phép khuếch đại mtADN từ mẫu tế bào. Kỹ thuật này giúp xác định chính xác số lượng bản sao mtADN, từ đó hỗ trợ trong việc chẩn đoán và theo dõi bệnh ung thư vú.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao mtADN ở bệnh nhân ung thư vú đã chỉ ra rằng có sự gia tăng đáng kể trong số lượng mtADN ở những bệnh nhân này. Điều này cho thấy rằng mtADN có thể đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ung thư vú. Các kết quả này có thể được ứng dụng trong việc phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị mới cho bệnh nhân ung thư vú.

4.1. Kết quả chính từ nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng số lượng bản sao mtADN ở bệnh nhân ung thư vú cao hơn so với nhóm đối chứng. Điều này cho thấy rằng mtADN có thể là một chỉ số quan trọng trong việc đánh giá tình trạng bệnh.

4.2. Ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các phương pháp chẩn đoán sớm và điều trị hiệu quả hơn cho bệnh nhân ung thư vú. Việc theo dõi số lượng mtADN có thể giúp đánh giá hiệu quả điều trị và tiên lượng bệnh.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu mtADN

Nghiên cứu về biến đổi số lượng bản sao mtADN ở bệnh nhân ung thư vú đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc hiểu rõ hơn về cơ chế phát triển của bệnh. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong việc chẩn đoán mà còn trong việc phát triển các phương pháp điều trị mới. Tương lai của nghiên cứu mtADN hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện sức khỏe cộng đồng.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu mtADN trong ung thư học

Nghiên cứu mtADN có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cơ chế phát triển của ung thư, từ đó giúp phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả hơn.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Cần tiếp tục nghiên cứu để xác định rõ hơn mối liên hệ giữa mtADN và ung thư vú. Việc phát triển các công nghệ mới trong phân tích mtADN sẽ giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả trong chẩn đoán và điều trị.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ti thể là bào quan quan trọng trong tế bào nhân chuẩn, chịu trách nhiệm chính trong quá trình tạo năng lượng thông qua phosphoryl oxy hóa, đồng thời là nguồn phát sinh các gốc oxy tự do (ROS) – tác nhân gây tổn thương ADN và liên quan đến ung thư. Mỗi tế bào chứa hàng trăm bản sao ADN ti thể (mtADN), với số lượng tương đối ổn định trong điều kiện sinh lý. Tuy nhiên, biến đổi về số lượng bản sao mtADN đã được chứng minh có liên quan mật thiết đến sự hình thành và tiến triển của nhiều loại ung thư như ung thư phổi, gan, dạ dày, đại trực tràng và đặc biệt là ung thư vú – loại ung thư phổ biến nhất ở phụ nữ toàn cầu.

Tỷ lệ mắc ung thư vú đang gia tăng nhanh chóng tại các nước châu Á, trong đó có Việt Nam. Mặc dù các phương pháp chẩn đoán và điều trị hiện đại đã cải thiện đáng kể tiên lượng, ung thư vú vẫn là nguyên nhân tử vong hàng đầu ở nữ giới. Nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao mtADN ở bệnh nhân ung thư vú có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ cơ chế bệnh sinh, đồng thời mở ra hướng phát triển các chỉ thị sinh học mới cho chẩn đoán và tiên lượng bệnh.

Luận văn tập trung nghiên cứu biến đổi số lượng bản sao mtADN ở bệnh nhân ung thư vú tại Việt Nam, sử dụng các phương pháp định lượng ADN hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và phân tích hình ảnh gel điện di bằng phần mềm ImageJ. Nghiên cứu được thực hiện trên mẫu mô u và mô lân cận của bệnh nhân ung thư vú, cùng mẫu máu và mô của bệnh nhân u xơ vú làm đối chứng, trong khoảng thời gian thu thập mẫu từ năm 2013 đến 2015 tại Bệnh viện K, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ vai trò của biến đổi số lượng bản sao mtADN trong ung thư vú, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng các kỹ thuật định lượng ADN trong chẩn đoán và theo dõi bệnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Cấu trúc và chức năng của ti thể: Ti thể chứa bộ gen riêng biệt (mtADN) có cấu trúc vòng sợi kép dài khoảng 16.569 bp, mã hóa 13 protein thành phần chuỗi hô hấp, 2 rARN và 22 tARN. Ti thể là trung tâm sản xuất ATP qua phosphoryl oxy hóa và điều hòa apoptosis, đồng thời là nguồn phát sinh ROS gây tổn thương ADN.

• Biến đổi mtADN và ung thư: Đột biến và biến đổi số lượng bản sao mtADN ảnh hưởng đến chức năng ti thể, làm thay đổi năng lượng tế bào, tăng sinh ROS và điều hòa apoptosis, góp phần vào quá trình hình thành và tiến triển ung thư.

• Mô hình định lượng mtADN: Sử dụng tỷ số mt/ACTB (β-actin – gen nhân giữ nhà) làm chỉ số đánh giá số lượng bản sao mtADN tương đối trong mẫu. Phương pháp PCR đa mồi kết hợp HPLC và phân tích hình ảnh gel điện di được áp dụng để định lượng chính xác.

Các khái niệm chính bao gồm: mtADN, số lượng bản sao mtADN, PCR đa mồi, HPLC, ImageJ, apoptosis, ROS, ung thư vú.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu mô u và mô lân cận u của 46 bệnh nhân ung thư vú, cùng 20 mẫu máu và mô của bệnh nhân u xơ vú làm đối chứng, được thu thập tại Bệnh viện K, Hà Nội. Mẫu được bảo quản ở -80°C và xử lý trong phòng thí nghiệm chuyên sâu.

• Tách chiết ADN: Sử dụng kit QIAamp DNA Mini Kit cho mẫu mô và GeneJET Whole Blood Genomic DNA Purification Mini Kit cho mẫu máu. Chất lượng ADN được kiểm tra bằng điện di gel agarose 0,8% và đo nồng độ bằng máy NanoDrop.

• Thiết kế primer PCR đa mồi: Hai cặp primer được thiết kế cho gen mtND1 (433 bp) và gen β-actin (107 bp) dựa trên dữ liệu NCBI và phần mềm Primer-BLAST, đảm bảo kích thước sản phẩm phù hợp cho phân tích HPLC.

• Phản ứng PCR đa mồi: Tối ưu chu kỳ PCR (chọn 28 chu kỳ) để đảm bảo sản phẩm PCR nằm trong pha tuyến tính, tránh bão hòa. Sản phẩm PCR được kiểm tra bằng điện di gel polyacrylamide 10% nhuộm bạc.

• Định lượng ADN bằng HPLC: Sử dụng hệ thống microHPLC Shimadzu với cột HotSep PLRP-S, phân tích các sản phẩm PCR để xác định diện tích đỉnh sắc ký tương ứng với mtADN và β-actin. Xây dựng đường chuẩn với ADN chuẩn 100 bp và 400 bp, cũng như plasmid chứa đoạn gen mt và ACTB tinh sạch.

• Phân tích hình ảnh bằng ImageJ: Sử dụng phần mềm miễn phí ImageJ để phân tích mật độ điểm ảnh của các băng ADN trên gel polyacrylamide, cung cấp dữ liệu bán định lượng bổ sung cho kết quả HPLC.

• Phân tích thống kê: Sử dụng phần mềm SPSS và Microsoft Excel, áp dụng kiểm định Mann-Whitney và Kruskal-Wallis để so sánh tỷ số mt/ACTB giữa các nhóm mẫu và phân tích mối liên quan với đặc điểm bệnh học.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và thực hiện thí nghiệm từ năm 2013 đến 2015, hoàn thiện phân tích và báo cáo kết quả trong năm 2015.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tách chiết ADN thành công và chất lượng cao: ADN tổng số được tách chiết từ 46 mẫu mô u và mô lân cận ung thư vú, cùng 20 mẫu máu và mô u xơ vú, với băng điện di sắc nét, ít đứt gãy, đảm bảo chất lượng cho các bước phân tích tiếp theo.

2. Thiết kế và tối ưu primer PCR đa mồi hiệu quả: Hai cặp primer mtND1 (433 bp) và β-actin (107 bp) được thiết kế phù hợp, sản phẩm PCR đa mồi rõ ràng trên gel agarose và polyacrylamide, chu kỳ PCR tối ưu là 28 chu kỳ để đảm bảo pha tuyến tính.

3. Xây dựng đường chuẩn HPLC chính xác: Đường chuẩn với ADN chuẩn 100 bp và 400 bp cho thấy mối tương quan tuyến tính cao (R² = 0,9998) trong khoảng tỷ số hàm lượng 0,1 đến 6,0, chứng tỏ phương pháp HPLC đủ nhạy và chính xác để định lượng mtADN.

4. Biến đổi số lượng bản sao mtADN ở bệnh nhân ung thư vú: Kết quả định lượng mt/ACTB bằng HPLC và phân tích hình ảnh cho thấy tỷ số mt/ACTB giảm đáng kể trong mô u so với mô lân cận và mẫu đối chứng u xơ vú. Tỷ số mt/ACTB giảm liên quan mật thiết với nhóm tuổi trên 50 và kích thước khối u lớn hơn 2 cm.

Thảo luận kết quả

Sự giảm số lượng bản sao mtADN trong mô u ung thư vú phản ánh sự suy giảm chức năng ti thể, phù hợp với giả thuyết Warburg về chuyển đổi chuyển hóa năng lượng trong tế bào ung thư từ phosphoryl oxy hóa sang đường phân. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế đã ghi nhận giảm mtADN trong ung thư biểu mô gan, phổi và đại trực tràng.

Việc giảm mtADN có thể làm giảm sản xuất ROS nội sinh, từ đó giảm tổn thương ADN và giúp tế bào ung thư tránh khỏi apoptosis, tạo điều kiện cho sự phát triển và bất tử của khối u. Mối liên hệ giữa giảm mtADN và các đặc điểm bệnh học như tuổi và kích thước khối u cho thấy biến đổi mtADN có thể là chỉ thị sinh học tiềm năng cho chẩn đoán và tiên lượng ung thư vú.

Phương pháp kết hợp HPLC và phân tích hình ảnh ImageJ cung cấp kết quả khách quan, toàn diện và có độ nhạy cao, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm trong nước. Biểu đồ đường chuẩn và hình ảnh gel điện di minh họa rõ ràng sự khác biệt về số lượng mtADN giữa các nhóm mẫu, hỗ trợ trực quan cho kết quả định lượng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng định lượng mtADN trong chẩn đoán sớm ung thư vú: Khuyến nghị các cơ sở y tế triển khai kỹ thuật PCR đa mồi kết hợp HPLC và phân tích hình ảnh để định lượng mtADN trong mẫu mô và máu, nhằm phát hiện sớm biến đổi sinh học liên quan ung thư vú trong vòng 1-2 năm tới.

2. Phát triển bộ kit xét nghiệm mtADN chuẩn hóa: Đề xuất nghiên cứu và sản xuất bộ kit PCR đa mồi chuẩn hóa, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm Việt Nam, nhằm nâng cao độ chính xác và tính khả thi trong thực tiễn.

3. Mở rộng nghiên cứu đa trung tâm và đa dạng mẫu: Khuyến khích thực hiện các nghiên cứu quy mô lớn, đa trung tâm, bao gồm các giai đoạn ung thư khác nhau và các nhóm đối tượng đa dạng để xác định giá trị tiên lượng và ứng dụng lâm sàng của mtADN.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ y tế: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật PCR đa mồi, HPLC và phân tích hình ảnh cho cán bộ phòng xét nghiệm nhằm đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của kết quả xét nghiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành sinh học phân tử, sinh học thực nghiệm: Luận văn cung cấp phương pháp nghiên cứu chi tiết về biến đổi mtADN, kỹ thuật PCR đa mồi, HPLC và phân tích hình ảnh, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng thực nghiệm.

2. Bác sĩ chuyên khoa ung bướu và y học phân tử: Tham khảo để hiểu rõ vai trò của mtADN trong ung thư vú, từ đó áp dụng các chỉ thị sinh học mới trong chẩn đoán và theo dõi bệnh nhân.

3. Phòng xét nghiệm y học và công nghệ sinh học: Hướng dẫn triển khai kỹ thuật định lượng mtADN bằng phương pháp kết hợp PCR đa mồi và HPLC, nâng cao năng lực xét nghiệm phân tử trong chẩn đoán ung thư.

4. Nhà hoạch định chính sách y tế và quản lý nghiên cứu: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chương trình nghiên cứu, đầu tư phát triển công nghệ xét nghiệm phân tử phục vụ phòng chống ung thư tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần định lượng số lượng bản sao mtADN trong ung thư vú?
   Định lượng mtADN giúp đánh giá chức năng ti thể và sự biến đổi chuyển hóa trong tế bào ung thư, từ đó hỗ trợ chẩn đoán sớm, tiên lượng và theo dõi tiến triển bệnh. Ví dụ, giảm mtADN liên quan đến kích thước khối u lớn hơn và tuổi bệnh nhân cao hơn.

2. Phương pháp PCR đa mồi kết hợp HPLC có ưu điểm gì?
   Phương pháp này cho phép định lượng chính xác hai đoạn gen cùng lúc (mtND1 và β-actin), với độ nhạy cao, sử dụng lượng mẫu nhỏ và cho kết quả khách quan, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm trong nước.

3. Phần mềm ImageJ được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   ImageJ phân tích mật độ điểm ảnh của các băng ADN trên gel điện di, cung cấp dữ liệu bán định lượng bổ sung cho kết quả HPLC, giúp đánh giá tương đối số lượng mtADN trong các mẫu.

4. Biến đổi số lượng mtADN ảnh hưởng thế nào đến quá trình apoptosis?
   Giảm mtADN có thể làm giảm sản xuất ROS và các yếu tố kích hoạt apoptosis, giúp tế bào ung thư tránh chết theo chương trình, từ đó tăng khả năng sống sót và phát triển khối u.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng trong thực tiễn lâm sàng như thế nào?
   Kỹ thuật định lượng mtADN có thể được phát triển thành xét nghiệm hỗ trợ chẩn đoán và theo dõi ung thư vú, đặc biệt trong phát hiện sớm và đánh giá hiệu quả điều trị, góp phần nâng cao chất lượng chăm sóc bệnh nhân.

Kết luận

• Đã thiết kế và tối ưu thành công kỹ thuật PCR đa mồi kết hợp HPLC và phân tích hình ảnh để định lượng số lượng bản sao mtADN trong mẫu mô và máu bệnh nhân ung thư vú.
• Phát hiện tỷ số mt/ACTB giảm đáng kể trong mô u ung thư vú so với mô lân cận và mẫu đối chứng, liên quan đến tuổi và kích thước khối u.
• Kết quả nghiên cứu khẳng định vai trò quan trọng của biến đổi số lượng bản sao mtADN trong cơ chế bệnh sinh ung thư vú.
• Phương pháp nghiên cứu có thể ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán và theo dõi ung thư vú tại Việt Nam.
• Đề xuất mở rộng nghiên cứu đa trung tâm và phát triển bộ kit xét nghiệm chuẩn hóa trong vòng 1-3 năm tới để nâng cao hiệu quả phòng chống ung thư.

Các nhà nghiên cứu và cơ sở y tế nên phối hợp triển khai kỹ thuật định lượng mtADN, đồng thời đẩy mạnh đào tạo và nghiên cứu ứng dụng để nâng cao chất lượng chẩn đoán và điều trị ung thư vú tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu, AGA và AGG không mã hóa cho arginine mà là bộ 3 kết thúc [20]. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Chức năng chính của ti thể Năng lượng và quá trình trao đổi chất Chức năng quan trọng nhất và đặc trƣng nhất của ti thể là sản xuất adenosine triphosphate (ATP) thông qua quá trình phosphoryl oxy hóa, đƣợc thực hiện bởi một loạt các phức hợp protein, đƣợc gọi chung là chuỗi hô hấp, đƣợc mã hóa bởi cả nADN và mtADN. Chuỗi hô hấp hoàn chỉnh chứa ít nhất 87 polypeptide, 13 trong số đó là mã hóa bởi mtADN.

Do đó, phần lớn các tiểu phần của chuỗi hô hấp mã hóa trong nhân và đƣợc đƣa vào ti thể sau khi đƣợc dịch mã trong nhân và đƣa ra bào tƣơng. Phosphoryl oxy hóa là một quá trình sinh hóa độc đáo đƣợc tạo ra từ sự phối hợp chặt chẽ của các protein sản phẩm từ hai bộ gen riêng biệt (nhân và ti thể). Tuy nhiên, quá trình này không phải là cách duy nhất để tạo ra năng lƣợng cho tế bào. Đƣờng phân cũng có thể tạo ra ATP và cung cấp cơ chế thay thế khi quá trình phosphoryl oxy hóa trở nên kém hiệu quả do chuỗi hô hấp có khiếm khuyết.

Khi các electron đƣợc vận chuyển thông qua chuỗi hô hấp trong quá trình hô hấp của ti thể, một số electron có thể trốn khỏi hoặc rò rỉ từ các phức hợp vận chuyển electron và phản ứng với oxy phân tử hình thành các gốc superoxide (O*2-). Dòng chảy electron này xảy ra chủ yếu tại khu phức hợp I và III [27]. Do vậy một đột biến mtADN nhất định có thể gây ra sự thay đổi các thành phần vận chuyển điện tử và tạo ra các gốc superoxide, sau đó chuyển đổi thành các dạng gốc oxy hóa tự do (ROS). Các đột biến mtADN và sự gia tăng quá trình oxy hóa đã đƣợc quan sát thấy trong các loại tế bào ung thƣ khác nhau ở nhiều nghiên cứu độc lập [9].

Tuy nhiên, liên hệ trực tiếp giữa đột biến mtADN và sự gia tăng hình thành ROS trong các tế bào ung thƣ vẫn chƣa đƣợc chứng minh bằng thực nghiệm. Ti thể đóng vai trò điều tiết các cơ chế trung gian quan trọng trong quá trình chuyển hóa carbohydrate, axid amin và axid béo. Chu trình acid tricarboxylic trong chất nền của ti thể là một ví dụ điển hình của một con đƣờng sinh hóa đòi hỏi nhiều cơ chế trung gian quan trọng [13]. Một phần chính của chu trình urê cũng xảy ra trong ti thể, nơi xảy ra quá trình xử lý các axid amin trung gian có chứa nitơ.

Axit béo đƣợc chia nhỏ thành các đơn vị hai carbon bởi một loạt các β-oxy hóa và tiếp tục xử lý để acetyl CoA trong chất nền của ti thể. Nhƣ vậy, chức năng chính của ti thể là tạo 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] ATP qua quá trình phosphoryl oxy hóa không phải là thiết yếu, ti thể lại không thể thiếu để các tế bào nhân chuẩn tham gia vào các quá trình trao đổi chất quan trọng khác, điều này giải thích tại sao trong một số tế bào có mất đoạn mtADN, lƣợng ti thể vẫn đƣợc duy trì mà không có các đoạn mtADN mã hóa các protein trong chuỗi hô hấp [12]. Apoptosis và sự tồn tại của tế bào Ti thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình apoptosis, một quá trình sinh học cơ bản của các tế bào chết theo chƣơng trình có kiểm soát. Một số nDNA mã hóa protein tham gia quá trình apoptosis bao gồm cytochrome c, yếu tố cảm ứng apoptosis (AIF), endonuclease G, và Smac/DIABLO đƣợc dự trữ trong ti thể.

Khi những yếu tố protein này đƣợc giải phóng khỏi ti thể, chúng sẽ tạo ra một loạt phản ứng các sinh hóa để kích hoạt những tín hiệu của thác apoptois. Đặc điểm nổi bật của sự khơi mào apoptosis là sự hoạt hóa caspase (một họ proteaza) bởi cytochrome c và apaf-1 với sự có mặt của ATP hoặc dATP [17]. Quá trình chuyển AIF từ ti thể tới nhân để gây apoptosis độc lập với caspase [26]. Quá trình apoptosis đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển bệnh ung thƣ và đáp trả lại tín hiệu của các tác nhân chống ung thƣ.

Tuy nhiên, vai trò chính xác của đột biến mtDNA trong phản ứng chết theo chƣơng trình của tế bào để đáp trả lại tín hiệu của các tác nhân chống ung thƣ vẫn chƣa đƣợc xác định. Những biến đổi ti thể và bệnh ung thƣ Khiếm khuyết chức năng ti thể từ lâu đã đƣợc cho là đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và tiến triển của ung thƣ. Hơn 70 năm trƣớc, Warburg tiên phong nghiên cứu sự biến đổi trong quá trình hô hấp của ti thể với bệnh ung thƣ và đề xuất cơ chế để giải thích ảnh hƣởng của ti thể trong quá trình gây ung thƣ. Ông đƣa ra giả thuyết rằng một sự kiện then chốt trong ung thƣ liên quan đến sự phát triển tổn thƣơng của bộ máy hô hấp, dẫn đến tăng sản xuất ATP trong quá trình đƣờng phân [34].

Cuối cùng, các tế bào ác tính sẽ đáp ứng nhu cầu năng lƣợng bằng cách sản xuất một phần lớn ATP thông qua quá trình đƣờng phân chứ không phải thông qua sự phosphoryl oxy hóa. Do hiệu suất của quá trình đƣờng phân thấp, điều này có thể giải 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] thích phần nào các tế bào ác tính có nhu cầu tiêu thụ glucose lớn để đáp ứng nhu cầu năng lƣợng. Điều này trái ngƣợc với các tế bào bình thƣờng, ƣu tiên sử dụng quá trình phosphoryl oxy hóa tạo ATP với hiệu quả cao. Sự khác biệt về trao đổi năng lƣơng giữa các tế bào bình thƣờng và ung thƣ là một cơ sở sinh hóa để phát triển chiến lƣợc điều trị để tiêu diệt tế bào ung thƣ có chọn lọc.

Kể từ khi ấn phẩm đầu tiên của Warburg ra đời hơn nửa thế kỷ trƣớc, đến nay nhiều khiếm khuyết của ti thể liên quan đến ung thƣ đã đƣợc xác định và mô tả. Những khiếm khuyết này bao gồm các thay đổi trong biểu hiện và hoạt động của các tiểu đơn vị trong chuỗi hô hấp và các enzym đƣờng phân và đột biến mtADN [10]. Hầu hết các protein ti thể đƣợc mã hóa bởi ADN nhân (nADN) và đƣa vào ti thể. Mặc dù các quá trình nhân bản của mtADN là không đồng bộ với quá trình nhân bản nADN, số lƣợng tổng thể của ti thể trong mỗi tế bào vẫn tƣơng đối ổn định trong các loại tế bào cụ thể trong quá trình tăng sinh, cho thấy rằng quá trình tạo ti thể quyết định phần lớn bởi các tín hiệu ngoài ti thể.

Sự sinh tổng hợp của ti thể có thể tiếp tục ngay cả khi mất mtADN. Nhƣ vậy, việc nhân bản ti thể không cần sự có mặt của mtADN và không chịu ảnh hƣởng của các đột biến trong mtADN, dẫn đến việc duy trì các khiếm khuyết của ti thể [5]. Đột biến gen ti thể và bệnh ung thư Hầu hết các tế bào của động vật có vú có chứa hàng chục, hàng trăm ti thể, mỗi ti thể lại có chứa 2-10 bản sao mtADN [25]. Trong một cá thể, tất cả các bản sao mtADN thƣờng giống hệt nhau (homoplasmy), nhƣng đột biến có thể phát sinh, duy trì và đƣợc khuếch đại, do đó các bản sao đột biến khác nhau cùng tồn tại với kiểu mtADN ban đầu (heteroplasmy).

Khi tế bào phân chia, bộ gen ti thể đƣợc phân bố ngẫu nhiên cho các tế bào con và do đó, mặc dù chỉ bắt đầu từ một trƣờng hợp heteroplasmy nhất định, nhƣng kết quả có thể tồn tại mức độ khác nhau của heteroplasmy và thậm chí có thể homoplasmy mtADN trong dòng tế bào khác nhau [14]. Bộ gen ti thể đƣợc đi truyền theo dòng mẹ; một vài ti thể từ tinh trùng có thể xâm nhập vào trứng trong quá trình thụ tinh sẽ bị loại bỏ bởi cơ chế phụ thuộc ubiquitin. Trong quá trình tạo trứng, chỉ có số lƣợng nhỏ phân tử mtADN đƣợc 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] khuếch đại và truyền tới thế hệ sau con [18]. Hiện tƣợng này giải thích tại sao một đột biến có thể trở thành dạng homoplasmy sau một hoặc một vài thế hệ.

Tỷ lệ biến đổi của mtADN nhanh hơn rất nhiều so với bộ gen nhân. Một trong những nguyên nhân là mtADN không đƣợc bảo vệ bởi protein (histone), thêm vào đó ti thể là nhà máy năng lƣợng của tế bào, nơi xảy ra các quá trình photphoryl oxi hóa và nhiều quá trình sinh hóa khác, các quá trình này tạo ra các gốc oxy hóa tự do ROS nên mtADN rất dễ bị tổn thƣơng. Mặt khác, ti thể lại không có các cơ chế sửa chữa ADN nhƣ nhân, theo một số công bố mtADN đột biến đột biến cao hơn nADN 10- 100 lần [22]. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh các đột biến và thay đổi trong mtADN đóng một vai trò quan trọng trong một số bệnh nhƣ bệnh thần kinh thị giác di truyền Leber, bệnh tiểu đƣờng di truyền theo dòng mẹ, hội chứng Leigh [8].

Bên cạnh các bệnh của ti thể là đột biến dòng mầm, các đột biến soma mtADN cũng đƣợc tìm thấy ở nhiều bệnh khác nhau, đặc biệt là ung thƣ. Với vai trò quan trọng của ti thể trong quá trình chuyển hóa ATP, trong tạo ra các gốc oxy hóa tự do và trong việc điều hòa quá trình apoptosis, đột biến ở mtADN có khả năng ảnh hƣởng đến năng lƣợng tế bào, gây ra tổn thƣơng ADN trung gian qua ROS và làm thay đổi phản ứng của tế bào cảm ứng apoptosis với các tác nhân chống ung thƣ. Ngày càng có nhiều nghiên cứu chứng minh ảnh hƣởng của đột biến mtADN đối với sự phát triển, di truyền và tiến triển của nhiều bệnh ung thƣ khác nhau. Hơn nữa, tần suất đột biến mtADN cao trong ung thƣ và sự xuất hiện của chúng trong giai đoạn sớm của bệnh có thể là chỉ thị để phát hiện sớm bệnh ung thƣ [19].

Ung thư đại trực tràng: Trong một nghiên cứu đã tiến hành trên mô thƣờng và mô u của 10 bệnh nhân ung thƣ đại trực tràng đã phát hiện 7 trong số 10 bệnh nhân có đột biến soma mtADN. Các đột biến đƣợc tìm thấy trên các gen 12S rRNA, 16S rRNA, ND1, ND4L, ND5, Cytochrome b, COXI, COXIIvà COXIII [23]. Phần lớn các đột biến là đột biến điểm soma ở vùng D-Loop không mã hóa trong đó A  T và G  C và các đột biến mất đoạn đƣợc phát hiện bằng cách kết hợp 2 phƣơng pháp phân tích sợi đôi tƣơng đồng heteroduplex và phƣơng pháp biến tính sợi đơn (SSCP) [1]. Một số nghiên cứu khác đã cho thấy mức độ biểu hiện tăng của mARN mã hóa 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.