唐寧寧 楊艷艷 張杰 劉少燕 于濤
[摘要]目的探究PP2對C6神經(jīng)膠質瘤細胞增殖和遷移的影響及其機制。方法根據(jù)處理情況將C6神經(jīng)膠質瘤細胞分為空白對照組、50 μg/L成纖維細胞生長因子2(FGF2)處理組(簡稱FGF2處理組)、50 μg/L FGF2和0.02 mol/L PP2共處理組(簡稱共處理組)。采用Transwell小室和EdU實驗檢測PP2對C6神經(jīng)膠質瘤細胞增殖和遷移的影響,采用蛋白質印跡方法檢測酪氨酸蛋白激酶(Src)通路相關蛋白及核蛋白的表達。結果不同濃度PP2處理均可抑制C6神經(jīng)膠質瘤細胞的存活(F=10.25~56.18,P<0.05、0.01)。與FGF2處理組相比,共處理組細胞增殖率明顯降低(F=32.23,P<0.01),細胞遷移數(shù)量顯著減少(F=22.15,P<0.01)。共處理組磷酸化成纖維細胞生長因子受體1(FGFR1)表達水平較FGF2處理組明顯降低,差異有統(tǒng)計學意義(F=20.21,P<0.01)。在相同處理時間,F(xiàn)GF2處理組Src通路相關蛋白及核蛋白表達水平與共處理組比較差異均有顯著性(F=10.17~278.11,P<0.05、0.01)。結論PP2可通過靶向FGFR1和Src發(fā)揮抗腫瘤作用,這可能為研發(fā)神經(jīng)膠質瘤的新型治療藥物提供一個新思路。
[關鍵詞]神經(jīng)膠質瘤;蛋白酪氨酸激酶類;受體,成纖維細胞生長因子;細胞增殖;細胞運動
[中圖分類號]R730.264;R329.25[文獻標志碼]A[文章編號] 2096-5532(2019)04-0383-05
[ABSTRACT]ObjectiveTo explore the effect of PP2 on the proliferation and migration of C6 glioma cells and its mechanism. MethodsAccording to the treatment, C6 glioma cells were divided into blank control group, 50 g/L fibroblast growth factor 2 (FGF2) treatment group (FGF2 treatment group for short) and 50 g/L FGF2 with 0.02 mol/L PP2 co-treatment group (co-treatment group for short). Transwell chamber assay and EdU assay were used to evaluate the effect of PP2 on the proliferation and migration of C6 glioma cells. Western blotting was used to measure the expression levels of proteins involved in the tyrosine protein kinase (Src) pathway and nucleoproteins. ResultsPP2 treatment at different concentrations inhibited the survival of C6 glioma cells (F=10.25-56.18,P<0.05,0.01). Compared with the FGF2 treatment group, the co-treatment group showed a significant decrease in cell proliferation rate (F=32.23,P<0.01) and a significant decrease in the number of migrating cells (F=22.15,P<0.01). The expression level of phosphorylated fibroblast factor receptor 1 (FGFR1) was significantly lower in the co-treatment group than in the FGF2 treatment group (F=20.21,P<0.01). During the same treatment time, the expression levels of Src pathway-related proteins and nucleoproteins were significantly different between the FGF2 treatment group and the co-treatment group (F=10.17-278.11,P<0.05,0.01). ConclusionPP2 can exert an anti-tumor effect by targeting FGFR1 and Src, which may provide a new idea for the development of novel therapeutic drugs for glioma.
[KEY WORDS]glioma; protein-tyrosine kinases; receptor, fibroblast growth factor; cell proliferation; cell movement
神經(jīng)膠質瘤是大腦中最常見的原發(fā)性腫瘤,占所有惡性腦腫瘤的80%[1]。目前,綜合療法已被廣泛用于治療神經(jīng)膠質瘤,但是療效不佳,病人存活率較低,所以需要進一步探究神經(jīng)膠質瘤發(fā)生和發(fā)展的調節(jié)機制,尋找潛在的治療靶點。有文獻報道,成纖維細胞生長因子受體1(FGFR1)在神經(jīng)膠質瘤細胞中高表達,而且FGFR1 是酪氨酸蛋白激酶(Src)的上游調節(jié)因子,可以激活Src通路[2]。PP2是Src家族激酶信號通路的抑制劑,可以通過調節(jié)不同類型細胞的遷移和增殖來調節(jié)各種疾病[3-5]。然而,PP2在神經(jīng)膠質瘤細胞中的作用尚不清楚。本研究旨在探討PP2對C6神經(jīng)膠質瘤細胞增殖和遷移的影響及其分子機制。
1材料和方法
1.1主要材料
PP2購自美國Selleckchem公司;成纖維細胞生長因子2(FGF2)購自美國Peprotech公司;胎牛血清(FBS)購自美國ExCell Bio公司;DMEM培養(yǎng)液購自美國Gibco公司;EdU試劑盒購自美國RiboBio公司;Transwell小室購自BD Biosciences公司;MTT試劑盒購自Sigma公司;RIPA緩沖液購自北京索萊寶公司;磷酸化Src(p-Src)、FGFR1、磷酸化FGFR1(p-FGFR1)、P65、c-jun、磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)、磷酸化細胞外調節(jié)激酶(p-ERK)、磷酸化信號轉導和轉錄激活因子1(p-STAT1)一抗及二抗購自美國Cell Signaling Technology公司。
1.2細胞培養(yǎng)
C6大鼠神經(jīng)膠質瘤細胞購上海中國科學院細胞庫,用含體積分數(shù)0.10 BSA的DMEM培養(yǎng)液在培養(yǎng)箱(37 ℃,含體積分數(shù)0.05 CO2)中培養(yǎng)。
1.3細胞存活率測定
將C6神經(jīng)膠質瘤細胞以每孔108/L的密度接種于96孔板,37 ℃培養(yǎng)12 h后,分別用0、0.002 5、0.005 0、0.010 0、0.030 0、0.040 0 mol/L的PP2進行處理(均設3個平行復孔)。分別在孵育48、72和96 h時,按MTT試劑盒說明書,使用酶標儀(Biohit,Helsinki,F(xiàn)inland)在595 nm波長處檢測吸光度(A)值。實驗重復3次。
1.4EdU實驗檢測細胞增殖
將C6神經(jīng)膠質瘤細胞以每孔108/L的密度接種于96孔板,37 ℃培養(yǎng)12 h。將細胞分為空白對照組(A組)、50 μg/L FGF2處理組(簡稱FGF2處理組,B組)、50 μg/L FGF2和0.02 mol/L PP2共處理組(簡稱共處理組,C組),并進行相應處理。處理24 h后,根據(jù)EdU試劑盒說明書對細胞進行染色,使用熒光顯微鏡(Zeiss,LSM510,META)拍照并用圖像處理工具ImageJ v1.8.0分析數(shù)據(jù)。實驗重復3次。
1.5Transwell小室實驗檢測細胞遷移
將200 μL含有2.5×108/L細胞的無血清細胞懸液接種于Transwell小室的上室,下室加500 μL 含體積分數(shù)0.10 FBS的DMEM培養(yǎng)液。將細胞按1.4所述進行分組并處理。處理后24 h,棄上清,用磷酸鹽緩沖液濕潤的棉棒輕輕擦去殘留在膜上側的細胞。然后用40 g/L多聚甲醛固定細胞30 min,在室溫下用1 g/L結晶紫染色30 min。使用熒光顯微鏡(Zeiss,LSM510,META)拍照,選擇5個隨機區(qū)域來計數(shù)細胞。實驗重復3次。
1.6蛋白質印跡方法檢測Src通路相關蛋白表達
取含有108/L C6神經(jīng)膠質瘤細胞的細胞懸液2 mL接種于6孔板中,將細胞按1.4所述進行分組并處理,在處理后5、10、20、30、60 min時快速收集細胞。將收集的細胞沉淀置于含有0.1 mmo/L苯基甲基磺酰氟和10 g/L蛋白酶抑制劑混合物的RIPA緩沖液中,在冰上裂解10 min,4 ℃溫度下以12 000 r/min離心15 min。采用蛋白質印跡方法[6]檢測FGFR1、p-FGFR1、p-Src、p-Akt、p-ERK和p-STAT1蛋白的表達水平。實驗重復3次。
1.7蛋白質印跡方法檢測核蛋白表達
將神經(jīng)膠質瘤細胞按照1.4所述進行分組并處理,快速收集細胞,將其重懸于300 μL細胞裂解緩沖液中,在冰上裂解30 min,4 ℃下以1 000 r/min離心20 min。將收集的細胞沉淀重懸于200 μL核裂解緩沖液中,在冰上裂解30 min(每5 min振蕩1次)。4 ℃下以12 000 r/min離心10 min,所得上清即為核蛋白。采用蛋白質印跡方法[6]檢測核蛋白P65、c-jun的表達水平。實驗重復3次。
1.8統(tǒng)計學處理
使用GraphPad Prism 5軟件進行統(tǒng)計學處理,計量資料數(shù)據(jù)以±s表示,多組比較采用one way ANOVA檢驗,組間兩兩比較采用t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2結果
2.1PP2對神經(jīng)膠質瘤細胞存活率的影響
在相同處理時間,C6神經(jīng)膠質瘤細胞存活率隨著PP2濃度的升高而降低;相同濃度 PP2處理,C6神經(jīng)膠質瘤細胞存活率隨著處理時間延長而降低,差異均有統(tǒng)計學意義(F=10.25~56.18,P<0.05、0.01)。見圖1。
2.2PP2對神經(jīng)膠質瘤細胞增殖的影響
EdU實驗結果顯示,F(xiàn)GF2處理組細胞增殖率較空白對照組明顯增加,而共處理組細胞增殖率較FGF2處理組明顯降低,差異具有統(tǒng)計學意義(F=32.23,P<0.01)。見表1。
2.3PP2對神經(jīng)膠質瘤細胞遷移的影響
Transwell實驗結果顯示,F(xiàn)GF2處理組細胞遷移數(shù)量較空白對照組明顯增加,而共處理組細胞遷移數(shù)量較FGF2處理組明顯降低,差異具有統(tǒng)計學意義(F=22.15,P<0.01)。見表1。
2.4PP2對神經(jīng)膠質瘤細胞中Src通路相關蛋白表達的影響
空白對照組、FGF2處理組和共處理組細胞p-FGFR1/FGFR1分別為0、0.632±0.029和0.133±0.015,F(xiàn)GF2處理組較空白對照組明顯升高,而共處理組較FGF2處理組明顯降低,差異具有統(tǒng)計學意義(F=20.21,P<0.05)。在藥物處理5 min時,共處理組p-Src、p-AKT、p-ERK和p-STAT1蛋白表達水平較FGF2處理組均降低;藥物處理10 min時,共處理組p-AKT、p-ERK和p-STAT1蛋白表達水平較FGF2處理組升高;藥物處理30、60 min時,共處理組p-AKT、p-ERK和p-STAT1蛋白表達水平較FGF2處理組降低,差異均具有顯著性(F=15.33~156.38,P<0.05、0.01)。見表2。
2.5PP2對神經(jīng)膠質瘤細胞中核蛋白表達的影響
在相同處理時間,與FGF2處理組相比,共處理組細胞P65和c-jun蛋白表達水平降低,差異具有顯著意義(F=10.17~278.11,P<0.05、0.01)。在不同處理時間中,以藥物處理60 min時FGF2處理組與共處理組P65和c-jun蛋白表達水平差異最明顯。見表3。
3討論
神經(jīng)膠質瘤沒有明顯的邊界,難以完整手術切除?;熀头暖煂ι窠?jīng)膠質瘤細胞的特異性低而且具有許多副作用和明顯的毒性反應,治療效果較差。但目前化療仍是最常用的治療方法[1,7]。傳統(tǒng)抗癌藥物(如替莫唑胺、洛莫司汀和替尼泊苷)存在很多缺點,如選擇性差、副作用嚴重、血-腦脊液屏障穿越等[8-9]。因此,神經(jīng)膠質瘤的治療迫切需要基于分子生物學和基因療法的新型治療策略。
文獻報道,F(xiàn)GFRs屬于跨膜受體酪氨酸蛋白激酶,包括FGFR1、FGFR2、FGFR3和FGFR4[10]。其中,F(xiàn)GFR1是αFGF、βFGF和FGF5的高親和力受體[11]。FGFs/FGFRs的異常誘導和持續(xù)活化可導致神經(jīng)膠質瘤等多種腫瘤的發(fā)生[9,12-13]。有研究表明,F(xiàn)GFR1在C6神經(jīng)膠質瘤細胞中高表達[2]。在病理狀態(tài)下神經(jīng)膠質瘤細胞FGFR1的磷酸化水平較高,F(xiàn)GF2刺激也可以使C6神經(jīng)膠質瘤細胞中p-FGFR1水平升高[3,14]。因此,本研究用50 μg/LFGF2刺激C6神經(jīng)膠質瘤細胞模擬病理條件。作為受體酪氨酸激酶,F(xiàn)GFR1包含細胞外配體結合結構域、單個跨膜區(qū)和蛋白酪氨酸激酶核。FGFR1與配體結合后其酪氨酸殘基會快速自磷酸化,活化的蛋白激酶和轉錄因子進入細胞核會調節(jié)細胞周期和細胞轉化,從而促進細胞增殖[15]。同時,F(xiàn)GFR1還是Src蛋白的上游調節(jié)因子,可以激活Src通路,故抑制FGFR1磷酸化可以阻止Src活化。而激活的Src可以調節(jié)多條信號途徑,包括絲裂原活化蛋白激酶、PI3K/Akt、STAT和PLC途徑[15-17]。本研究結果表明,PP2可顯著影響Src信號通路相關蛋白(包括p-ERK、p-AKT和p-STAT1)的表達,且Src通路相關蛋白的磷酸化水平隨著PP2作用時間的延長而發(fā)生變化,這符合信號通路調控的時間規(guī)律。有研究表明,F(xiàn)GF2刺激后,一些重要的核轉錄因子如NF-κB和AP-1蛋白可以轉移到細胞核中[18]。文獻報道,核內轉錄因子P65和c-jun是調節(jié)Src信號通路的重要轉錄因子[9]。本文研究結果顯示,與FGF2處理組相比,共處理組細胞P65和c-jun蛋白表達水平降低,差異具有統(tǒng)計學意義,表明PP2可能是通過靶向FGFR1調節(jié)P65和c-jun信號傳導途徑而表現(xiàn)出抗癌作用。目前,一些通過激活替代信號傳導途徑,或者通過靶向細胞內酪氨酸激酶結構域的ATP結合位點來抑制FGFR的藥物已經(jīng)被開發(fā)應用,例如普納替尼、瑞格非尼、帕唑帕尼、尼達尼布和樂伐替尼等已被美國食品和藥物管理局批準用于治療癌癥[19-21]。然而,這些藥物有較多的副作用,說明上述靶向抑制藥物仍然存在一些問題,需要進行更深入的研究。基于此背景,應該盡快將PP2抑制劑的研究推向動物水平研究。
總之,本文結果表明,PP2可通過靶向FGFR1和Src發(fā)揮抗腫瘤作用,這可能為研發(fā)神經(jīng)膠質瘤的新型治療藥物提供一個新思路。
[參考文獻]
[1]LIU C A, CHANG C Y, HSUEH K W, et al. Migration/invasion of malignant gliomas and implications for therapeutic treatment[J]. ?International Journal of Molecular Sciences, 2018,19(4):1115.
[2]LIU L, TIAN K, ZHU Y, et al. Delta opioid receptor antagonist, ICI 174,864, is suitable for the early treatment of uncontrolled hemorrhagic shock in rats[J]. ?Anesthesiology, 2013,119(2):379-388.
[3]SELTANA A, GUEZGUEZ A, LEPAGE M, et al. Src family kinase inhibitor PP2 accelerates differentiation in human intestinal epithelial cells[J]. ?Biochemical and Biophysical Research Communications, 2013,430(4):1195-1200.
[4]BARTSCHT T, LEHNERT H, GIESELER F, et al. The Src family kinase inhibitors PP2 and PP1 effectively block TGF-beta1-induced cell migration and invasion in both established and primary carcinoma cells[J]. ?Cancer Chemother Pharmacol, 2012,70(2):221-230.
[5]EOM K Y, CHO B J, CHOI E J, et al. The effect of chemoradiotherapy with SRC tyrosine kinase inhibitor, PP2 and temozolomide on malignant glioma cells in vitro and in vivo[J]. ?Cancer Research and Treatment, 2016,48(2):687-697.
[6]WANG Jianxun, LI Qian, LI Peifeng. Apoptosis repressor with caspase recruitment domain contributes to chemotherapy resistance by abolishing mitochondrial fission mediated by dynamin-related protein-1[J]. ?Cancer Research, 2009,69(2):492-500.
[7]PERKINS A, LIU G. Primary brain tumors in adults:diagnosis and treatment[J]. ?American Family Physician, 2016,93(3):211-217.
[8]YIN J H, YANG D I, CHOU H, et al. Inducible nitric oxide synthase neutralizes carbamoylating potential of 1,3-bis (2-chloroethyl)-1-nitrosourea in c6 glioma cells[J]. ?Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 2001,297(1):308-315.
[9]HELSTEN T, SCHWAEDERLE M, KURZROCK R. Fibroblast growth factor receptor signaling in hereditary and neoplastic disease: biologic and clinical implications[J]. ?Cancer and Metastasis Reviews, 2015,34(3):479-496.
[10]TOUAT M, ILEANA E, POSTEL-VINAY S, et al. Targeting FGFR signaling in cancer[J]. ?Clinical Cancer Research, 2015,21(12):2684-2694.
[11]PENAULT-LLORCA F, BERTUCCI F, ADELAIDE J, et al. Expression of FGF and FGF receptor genes in human breast cancer[J]. ?International Journal of Cancer, 1995,61(2):170-176.
[12]NAYAK S, GOEL M M, MAKKER A, et al. Fibroblast growth factor (FGF-2) and its receptors FGFR-2 and FGFR-3 may be putative biomarkers of malignant transformation of potentially malignant oral lesions into oral squamous cell carcinoma[J]. ?PLoS One, 2015,10(10):e0138801.
[13]DESAI A, ADJEI A A. FGFR signaling as a target for lung cancer therapy[J]. ?Journal of Thoracic Oncology, 2016,11(1):9-20.
[14]REN Mingqiang, QIN Haiyan, REN Ruizhe, et al. Src activation plays an important key role in lymphomagenesis induced by FGFR1 fusion kinases[J]. ?Cancer Research, 2011,71(23):7312-7322.
[15]TUNG W H, LEE I T, HSIEH H L, et al. EV71 induces COX-2 expression via c-Src/PDGFR/PI3K/Akt/p42/p44 MAPK/AP-1 and NF-kappa B in rat brain astrocytes[J]. ?Journal of Cellular Physiology, 2010,224(2):376-386.
[16]MOON S H, KIM D K, CHA Y, et al.?PI3K/Akt and Stat3 signaling regulated by PTEN control of the cancer stem cell population, proliferation and senescence in a glioblastoma cell line[J]. ?International Journal of Oncology, 2013,42(3):921-928.
[17]KIM H S, YUMKHAM S, CHOI J H, et al. Serotonin stimulates GnRH secretion through the c-Src-PLC gamma 1 pathway in GT1-7 hypothalamic cells[J]. ?Journal of Endocrinology, 2006,190(3):581-591.
[18]LEE J G, HEUR M. Interleukin-1 beta enhances cell migration through AP-1 and NF-kappa B pathway-dependent FGF2 expression in human corneal endothelial cells[J]. ?Biology of the Cell, 2013,105(4):175-189.
[19]KASPER B, SLEIJFER S, LITIERE S, et al. Long-term responders and survivors on pazopanib for advanced soft tissue sarcomas:subanalysis of two European Organisation for Research and Treatment of Cancer (EORTC) clinical trials 62 043 and 62 072[J]. ?Annals of Oncology, 2014,25(3):719-724.
[20]DEMETRI G D, REICHARDT P, KANG Y K, et al. Efficacy and safety of regorafenib for advanced gastrointestinal stromal tumours after failure of imatinib and sunitinib (GRID): an international, multicentre, randomised, placebo-controlled, phase 3 trial[J]. ?Lancet, 2013,381(9863):295-302.
[21]MULHALL A, COLE A, PATEL S. Efficacy and safety of nintedanib in idiopathic pulmonary fibrosis. Cytisine versus nicotine for smoking cessation, and FACED score for non-cystic fibrosis bronchiectasis[J]. ?American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 2015,192(2):249-251.
(本文編輯 馬偉平)