孟繼明，唐紅娜，劉曉明，王朝陽,2，任學(xué)群,2,3

1. 河南大學(xué)淮河醫(yī)院 普外科，河南 開封 475000； 2. 河南大學(xué) 循證醫(yī)學(xué)中心，河南 開封 475000； 3. 河南大學(xué)淮河醫(yī)院 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心，河南 開封 475000

γ分泌酶抑制劑阻斷Notch信號(hào)通路對(duì)肝癌細(xì)胞增殖的影響

孟繼明1，唐紅娜1，劉曉明1，王朝陽1,2，任學(xué)群1,2,3

1. 河南大學(xué)淮河醫(yī)院 普外科，河南 開封 475000； 2. 河南大學(xué) 循證醫(yī)學(xué)中心，河南 開封 475000； 3. 河南大學(xué)淮河醫(yī)院 轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心，河南 開封 475000

〔目的〕 探索γ分泌酶抑制劑 MW167阻斷Notch信號(hào)通路對(duì)肝癌細(xì)胞增殖的影響?！卜椒ā?通過Western blotting 和RT-PCR方法檢測(cè)Notch受體各亞型的表達(dá)。用不同濃度(5、10、20μmol/L)MW167處理肝癌細(xì)胞，48h后用Western blotting法檢測(cè)Notch各蛋白的表達(dá)，采用RT-PCR法檢測(cè)Notch信號(hào)通路下游基因HES1 mRNA表達(dá)，MTT法測(cè)定細(xì)胞增殖?！步Y(jié)果〕 HepG2細(xì)胞中可檢測(cè)到Notch1～4 蛋白和mRNA的表達(dá)。不管是與培養(yǎng)基對(duì)照還是DMSO對(duì)照相比，不同濃度MW167對(duì)Notch1～4蛋白的表達(dá)沒有顯著影響。與相應(yīng)濃度的對(duì)照組相比，MW167處理組HES1 mRNA表達(dá)下降(P<0.05)。隨著MW167處理濃度升高，HES1 mRNA表達(dá)抑制率逐漸升高(P<0.05)。MTT法檢測(cè)結(jié)果顯示，MW167處理的細(xì)胞，其吸光度高于對(duì)照組(P<0.05)，且隨著MW167濃度的升高，細(xì)胞增殖率相應(yīng)升高?！步Y(jié)論〕HepG2細(xì)胞中可檢測(cè)到Notch1～4蛋白和mRNA的表達(dá)，MW167處理可降低HES1 mRNA表達(dá)，MW167處理可促進(jìn)細(xì)胞的增殖。

γ分泌酶抑制劑；MW167；Notch信號(hào)通路；肝細(xì)胞肝癌

Abstract: 〔Objective〕To explore the influence of blocking Notch signaling pathway by γ-secretase inhibitor on proliferation of HepG2 cells. 〔Methods〕The expression of Notch 1～4 was determined with Western blotting and RT-PCR methods. HepG2 cells were treated by 5, 10 and 20μmol/LMW167. 48h after treatment, protein expression of Notch 1～4 was determined. HES1 mRNA expression was measured by RT-PCR technology. Cell proliferation was determined with MTT method.〔Results〕The genetic and protein expressions of Notch 1～4 were observed in HepG2 cells. MW167 showed no influences on the expression of these proteins. Compared with corresponding control, HES1 mRNA expression was decreased (P<0.05).〔Conclusion〕The inhibition rates were increased as the concentration increased. MW167 treatment could improve the cell proliferation of HepG2 cells.

Keywords: γ-secretase inhibitor; MW167; Notch pathway; hepatocellular carcinoma (HCC)

肝細(xì)胞肝癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是最常見的惡性腫瘤之一，是嚴(yán)重威脅人類生命的重大疾病，是世界癌癥相關(guān)死亡的第二大病因。目前，對(duì)肝癌相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路的研究尚不明了，肝癌信號(hào)通路的深入研究對(duì)于肝癌的早期預(yù)防和治療具有關(guān)鍵作用。Notch信號(hào)通路，是進(jìn)化中高度保守的信號(hào)傳導(dǎo)通路，在胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖凋亡和腫瘤形成等過程中發(fā)揮重要作用[1-2]。近年來研究[3-4]顯示，Notch信號(hào)通路與肝癌的發(fā)生有密切關(guān)系。本文應(yīng)用γ分泌酶抑制劑MW167阻斷Notch信號(hào)通路，進(jìn)而研究對(duì)肝癌細(xì)胞增殖的影響。

1 材料與方法

1.1 細(xì)胞株與藥物

HepG2細(xì)胞株，購自中國科學(xué)院上海細(xì)胞生物所。γ分泌酶抑制劑MW167(Merck公司)；胎牛血清(Hyclone公司)；DMEM高糖培養(yǎng)基(Gibco公司)；RT-PCR試劑盒(TaKaRa公司)；引物(上海生工生物工程有限公司合成)；TRIzol(Invitrogen公司)；Notch1～4單克隆抗體(Cell signaling technology公司)；GAPDH單克隆抗體(上海康成生物工程公司)；HRP標(biāo)記的羊抗大鼠二抗、羊抗兔二抗及羊抗小鼠二抗(上海威奧生物科技公司)；細(xì)胞裂解液(碧云天生物公司)；PVDF膜和ECL發(fā)光試劑盒(碧云天生物公司)。

1.2 細(xì)胞培養(yǎng)

將細(xì)胞密度為1×105/mL的HepG2細(xì)胞接種到含有體積分?jǐn)?shù)為10%FBS的高糖型DMEM培養(yǎng)基中(5 mL)，在37 ℃、體積分?jǐn)?shù)為5% CO2、完全飽和濕度條件下培養(yǎng)。倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞生長(zhǎng)狀況。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.3 Western blotting檢測(cè)Notch各受體蛋白表達(dá)

收集HepG2細(xì)胞，提取總蛋白，進(jìn)行SDS-PAGE電泳、轉(zhuǎn)膜，分別接Notch1～4單克隆一抗進(jìn)行孵育、洗膜，接相應(yīng)二抗進(jìn)行孵育。實(shí)驗(yàn)中，一抗按1∶1 000比例稀釋，二抗按1∶2 000比例稀釋。加ECL發(fā)光，凝膠成像儀(Bio-Rad)拍照。

1.4 RT-PCR檢測(cè)Notch1～4的表達(dá)

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期HepG2細(xì)胞約1×106個(gè)，提取總RNA，分光光度計(jì)檢測(cè)基因濃度與純度。引物序列見表1。反轉(zhuǎn)錄條件：30 ℃，10 min；42 ℃，30 min；99 ℃，5 min。RT-PCR操作按說明書進(jìn)行。Notch1、Notch3的退火溫度設(shè)定為60 ℃，Notch2退火溫度設(shè)定為56 ℃，Notch4退火溫度設(shè)定為58 ℃。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的瓊脂糖凝膠電泳對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)。凝膠成像系統(tǒng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

1.5 Western blotting 檢測(cè)MW167對(duì)Notch1～4蛋白表達(dá)的影響

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期HepG2細(xì)胞接種6孔板，每個(gè)孔內(nèi)15×104個(gè)。70%的細(xì)胞融合后，用無血清培養(yǎng)基，饑餓培養(yǎng)24 h，加含不同濃度MW167(5、10、20μmol/L)的無血清培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，二甲基亞砜(DMSO)處理設(shè)定為對(duì)照組。48 h后提取蛋白，進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳，操作同1.3。Quantity-One軟件分析條帶吸光度。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.6 RT-PCR檢測(cè)MW167對(duì)Notch下游基因HES1表達(dá)的影響

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期HepG2細(xì)胞接種6孔板，每個(gè)孔內(nèi)15×104個(gè)。70%的細(xì)胞融合后，用無血清培養(yǎng)基，饑餓培養(yǎng)24 h，加含不同濃度MW167(5、10、20 μmol/L)的無血清培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。48 h后提取總RNA，然后進(jìn)行RT-PCR操作。HES1引物序列(表1)：5’-CCCTCCTCCTAAACTCCC-3’(上游引物)和5’-AATACAAAGGCGCAATCC-3’(下游引物)。擴(kuò)增條件為94 ℃，30 s；58 ℃，30 s；72 ℃，1 min。28個(gè)循環(huán)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的瓊脂糖凝膠電泳對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，凝膠成像系統(tǒng)分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值進(jìn)行分析。

1.7 MTT測(cè)定細(xì)胞增殖

取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期HepG2細(xì)胞，細(xì)胞密度調(diào)整為1×104個(gè)/mL，接種于96孔板。每孔中加入200 μL細(xì)胞懸液。細(xì)胞貼壁后，換無血清培養(yǎng)基饑餓培養(yǎng)24 h，加含不同濃度MW167(5、10、20 μmol/L)的無血清培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。每個(gè)濃度設(shè)對(duì)照組(DMSO處理)，空白調(diào)零組(只加培養(yǎng)基)，每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。在MW167處理培養(yǎng)48 h后，每孔分別加20 μL MTT溶液(5g/L)，繼續(xù)孵育4 h，每孔加入150 μL DMSO，震蕩溶解甲瓚后，設(shè)置酶標(biāo)儀波長(zhǎng)為490 nm，測(cè)定吸光度。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取均值。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。t檢驗(yàn)進(jìn)行各組間均值比較，多組間比較采用單因素方差分析，P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

2.1 Notch受體蛋白各亞型在HepG2細(xì)胞的表達(dá)

Western blotting 實(shí)驗(yàn)顯示，HepG2細(xì)胞中可檢測(cè)到Notch受體蛋白各亞型的表達(dá),見圖1。RT-PCR實(shí)驗(yàn)證明，HepG2細(xì)胞中可檢測(cè)到Notch1～4 mRNA的表達(dá)，見圖2。

表1 引物序列

圖1 HepG2細(xì)胞中Notch1～4蛋白的表達(dá)

1.Marker;2.GAPDH;3.Notch1;4.Noth2;5.Notch3;6.Notch4圖2 RT-PCR法測(cè)定HepG2細(xì)胞Notch1～4 mRNA的表達(dá)量

2.2 γ分泌酶抑制劑MW167對(duì)Notch1～4 表達(dá)的影響

從圖3可看出，不管是與培養(yǎng)基還是DMSO對(duì)照相比，不同濃度MW167對(duì)Notch1～4蛋白的表達(dá)沒有顯著影響。

2.3 MW167對(duì)Notch下游基因HES1表達(dá)的影響

MW167處理HepG2細(xì)胞后，RT-PCR法測(cè)定HES1 mRNA 的表達(dá)，與相應(yīng)濃度的對(duì)照組相比，MW167處理組HES1 mRNA表達(dá)下降(P<0.05)。隨著MW167處理濃度升高，HES1 mRNA表達(dá)抑制率逐漸升高(P<0.05)。見圖4。

1.培養(yǎng)基對(duì)照；2.DMSO對(duì)照；3、4、5分別為5、10、20 μmol/L MW167加藥組圖3 不同濃度MW167作用下HepG2細(xì)胞中Notch1～4蛋白的表達(dá)

1、3、5分別為5、10、20 μmol/L M167處理；2、4、6分別為相應(yīng)處理濃度的對(duì)照組圖4 不同濃度MW167對(duì)Notch下游基因HES1表達(dá)的影響

2.4 MW167對(duì)HepG2細(xì)胞增殖的影響

MTT法檢測(cè)結(jié)果顯示，MW167處理的細(xì)胞，其吸光度高于對(duì)照組(P<0.05)，且隨著MW167濃度的升高，細(xì)胞增殖率相應(yīng)升高,見表2。

3 討論

自1917年Morgan發(fā)現(xiàn)Notch基因以來，對(duì)Notch功能與結(jié)構(gòu)的研究不斷深入。從組織自我更新，胚胎發(fā)育到腫瘤的發(fā)生，Notch都發(fā)揮重要作用。在對(duì)腫瘤的研究[5]中發(fā)現(xiàn)，血液系統(tǒng)腫瘤及大部分器官的實(shí)體腫瘤，Notch基因的作用得到了認(rèn)同。

表2 不同濃度MW167對(duì)HepG2細(xì)胞增殖的影響

注：*表示與對(duì)照組相比，存在顯著差異(P<0.05)；#表示與5μmol/L相比，存在顯著差異(P<0.05)。

Notch信號(hào)通路，通過相鄰細(xì)胞間的相互作用，對(duì)細(xì)胞分化潛能可進(jìn)行精確調(diào)控。相鄰細(xì)胞通過Notch受體與配體的結(jié)合，傳遞Notch信號(hào)，從而擴(kuò)大細(xì)胞間分子差異，對(duì)細(xì)胞命運(yùn)起決定作用，最終影響器官的形成和形態(tài)發(fā)生。Notch信號(hào)，是相鄰細(xì)胞之間的通訊，對(duì)細(xì)胞發(fā)育進(jìn)行調(diào)控的重要通路。多種惡性腫瘤中，都可發(fā)現(xiàn)Notch信號(hào)通路調(diào)節(jié)異常。通過小RNA或γ分泌酶抑制劑技術(shù)阻斷Notch1的活化，可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。多項(xiàng)研究[6-8]表明，在非小細(xì)胞肺癌組織中存在Notch1蛋白高表達(dá)，并認(rèn)為Notch1的高表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生及預(yù)后密切相關(guān)。

Notch信號(hào)通路可作用于肝內(nèi)外膽管形態(tài)發(fā)育、肝內(nèi)血管生成和肝細(xì)胞發(fā)育、再生等過程，同時(shí)可促進(jìn)肝癌的發(fā)生和演變[9]。Notch1表達(dá)量在肝癌組織中明顯高于正常和癌旁組織，且其與腫瘤的靜脈侵犯、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤分化密切相關(guān)。同時(shí)，研究[10-11]顯示，肝癌組織中Notch 3 和Notch 4表達(dá)量上調(diào)，而肝炎組織和正常肝組織中未檢測(cè)到其表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)通過γ分泌酶抑制劑MW167處理正常培養(yǎng)的HepG2細(xì)胞，結(jié)果顯示，MW167可部分阻斷Notch信號(hào)通路，并可促進(jìn)HepG2細(xì)胞的增殖。由此可知，Notch在肝癌中發(fā)揮抑癌作用。這與先前研究結(jié)果一致。還有專家研究[12]表明, Notch信號(hào)在體外和體內(nèi)均能抑制腫瘤的生長(zhǎng)，并且可能與肝癌細(xì)胞凋亡和周期停滯相關(guān)。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HepG2細(xì)胞中可檢測(cè)到Notch1～4蛋白和mRNA的表達(dá)，MW167處理可降低HES1 mRNA表達(dá)，MW167處理可促進(jìn)細(xì)胞的增殖。

[1] Aleinik A N, Kondakova I V. The Notch signaling system and oncogenesis [J]. Vopr Onkol, 2012,58 (5):593-597．

[2] Dang T P. Notch, apoptosis and cancer [J]. Adv Exp Med Biol, 2012, 727: 199-209．

[3] Geisler F, Strazzabosco M. Emerging roles of Notch signaling in liver disease [J]. Hepatology, 2015,61(1):382-392．

[4] Sun L, Sun G, Yu Y, et al. Is Notch Signaling a Specific Target in Hepatocellular Carcinoma[J]. Anticancer Agents Med Chem, 2015,15(7):809-815.

[5] Koch U, Radtke F. Notch and cancer: a double-edged sword [J]. Cell Mol Life Sci, 2007,64(21):2746-762.

[6] 周敏, 馬佳韻, 郭雪君. Notchl 受體蛋白在成人肺癌中的表達(dá)[J]. 臨床醫(yī)學(xué)研究, 2010,27(3):398-401．

[7] Westhoff B, Colaluca I N, D'Ario G, et al. Alterations of the Notch pathway in lung cancer [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2009,106(52):22293-22298．

[8] 姜昕,周建華,鄧征浩,等.非小細(xì)胞肺癌中Notch1、HIF-1、VEGF蛋白及Notch1 mRNA的表達(dá)及意義[J].臨床與實(shí)驗(yàn)病理學(xué)雜志,2008,24(3):276-279．

[9] Geisler F, Strazzabosco M． Emerging roles of Notch signaling in liver disease [J]. Hepatology, 2015,61:382-392．

[10] Zhang Q, Lu C, Fang T, et al． Notch3 functions as a regulator of cell self-renewal by interacting with the beta-catenin pathway in hepatocellular carcinoma [J]. Oncotarget, 2015,6(6):3669-3679．

[11] Gao J, Song Z, Chen Y, et al．Deregulated expression of Notch receptors in human hepatocellular carcinoma [J]. Dig Liver Dis, 2008,40(2):114-121．

[12] Qi R, An H, Yu Y, et al. Notch1 signaling inhibits growth of human hepatocellular carcinoma through induction of cell cycle at rest and apoptosis [J]. Cancer Res, 2003,63(23):8323-8329.

[責(zé)任編輯時(shí)紅]

TheinfluenceofblockingNotchsignalingpathwaybyγ-secretaseinhibitoronproliferationofHepG2cells

MENG Jiming1, TANG Hongna1, LIU Xiaoming1, WANG Chaoyang1,2, REN Xuequn

1. Department of Surgery, Huaihe Hospital of Henan University, Henan Kaifeng 475000, China; 2. Center for Evidence-Based Medicine, Henan University, Henan Kaifeng 475000, China; 3. Center for Translational Medicine, Huaihe Hospital of Henan University, Henan Kaifeng 475000, China.

R73-3

A

1672-7606(2017)03-0187-04

2016-11-17

孟繼明(1971- )，男，河南睢縣人，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：普外科疾病的診斷與治療。