李 遜,嚴(yán) 嬌,蔡順禮,陳華劍
400016 重慶,重慶市急救醫(yī)療中心:檢驗(yàn)科1,肝膽外科2
據(jù)最新全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)報(bào)告,肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的發(fā)病率居所有惡性腫瘤第6位,但致死率高居第3位。侵襲與轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致肝癌高死亡率的主要原因,然而當(dāng)前關(guān)于肝癌侵襲轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制仍沒(méi)有完全闡明。透明質(zhì)酸介導(dǎo)的細(xì)胞游走受體(hyaluronan-mediated motility receptor,HMMR)作為細(xì)胞外基質(zhì)重要組成成分透明質(zhì)酸的相關(guān)膜受體之一,在膠質(zhì)瘤、乳腺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、膀胱癌等多種人類(lèi)惡性腫瘤中高表達(dá),提示HMMR可能作為一個(gè)重要的腫瘤相關(guān)抗原參與并調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展。相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)HMMR在HCC中的表達(dá)水平也顯著增高,并且與HCC患者預(yù)后不良密切相關(guān),進(jìn)一步還發(fā)現(xiàn)HMMR高表達(dá)與HCC患者的臨床分期和病理分級(jí)呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,這些結(jié)果揭示了HMMR可能在HCC的侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著作用。但截至目前,HMMR在HCC侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮的具體作用及其分子機(jī)制仍不明了。因此本文旨在探究HMMR對(duì)HCC侵襲轉(zhuǎn)移的作用及其可能的生物學(xué)機(jī)制。
1.1.1 肝癌及癌旁組織樣本 12例肝癌及對(duì)應(yīng)癌旁組織的凍存樣本用于檢測(cè)HMMR的表達(dá)水平。樣本來(lái)源于2013年8月至2015年8月于重慶市急救醫(yī)療中心肝膽外科接受肝癌肝切除術(shù)的患者。肝癌組織樣本經(jīng)病理診斷證實(shí)為肝細(xì)胞癌。癌旁肝組織的獲取參照《原發(fā)性肝癌規(guī)范化病理診斷指南》(2015年版),取自距離腫瘤組織1 cm以上的肝臟組織。術(shù)后3年內(nèi)連續(xù)每年對(duì)患者進(jìn)行追蹤隨訪,經(jīng)B超、CT、MRI等影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)外轉(zhuǎn)移者即診斷為肝癌伴轉(zhuǎn)移。
1.1.2 細(xì)胞和動(dòng)物 肝癌細(xì)胞株MHCC97H購(gòu)自復(fù)旦IBS細(xì)胞資源中心。細(xì)胞株L02、SK-Hep-1、Huh7和PLC/PRF/5由本實(shí)驗(yàn)室傳代及保存。12只6周齡健康雄性裸鼠,體質(zhì)量(20.6±1.2)g,購(gòu)買(mǎi)并代養(yǎng)于重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。
1.1.3 試劑 高糖DMEM培養(yǎng)液、胎牛血清購(gòu)自Gibco公司。Lipofectamine 2000 轉(zhuǎn)染試劑購(gòu)自Thermo Fisher公司。Transwell小室購(gòu)自美國(guó)Corning。HMMR抗體、E-cadherin、N-cadherin、Vimentin和GAPDH抗體購(gòu)自Proteintech公司。MEK、p-MEK、ERK、p-ERK抗體購(gòu)自Bioworld公司。靶向HMMR的慢病毒購(gòu)自吉?jiǎng)P基因公司。MEK抑制劑U1026購(gòu)自MCE公司。靶向HMMR的siRNA由吉瑪基因公司設(shè)計(jì)并合成;相關(guān)引物均由上海生工合成。
1.2.1 細(xì)胞轉(zhuǎn)染和感染 常規(guī)用高糖DMEM、10%胎牛血清和1%青鏈霉素雙抗于37 ℃,5%CO孵箱中培養(yǎng)細(xì)胞。參照吉瑪公司提供的說(shuō)明書(shū)溶解siRNA,采用lipofectamine 2000轉(zhuǎn)染試劑將靶向HMMR的siRNA轉(zhuǎn)染至肝癌細(xì)胞構(gòu)建沉默HMMR的細(xì)胞模型(siHMMR-1組、siHMMR-2組),同時(shí)轉(zhuǎn)染與HMMR的序列無(wú)同源性的siRNA作為陰性對(duì)照(siNC組)。利用lipofectamine 2000轉(zhuǎn)染試劑將攜帶HMMR的pcDNA3.1質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至肝癌細(xì)胞構(gòu)建HMMR過(guò)表達(dá)細(xì)胞模型(HMMR組),同時(shí)轉(zhuǎn)染空白質(zhì)粒作為陰性對(duì)照(pcDNA3.1組)。另一方面,穩(wěn)定敲減HMMR細(xì)胞株(shHMMR組)的構(gòu)建則根據(jù)吉?jiǎng)P基因提供的慢病毒感染手冊(cè)進(jìn)行操作,病毒感染后72 h在細(xì)胞中加入終濃度1.5 μg/mL的嘌呤霉素進(jìn)行篩選,篩選7 d后將嘌呤霉素濃度減至1/4繼續(xù)維持。同時(shí)構(gòu)建空白敲減的細(xì)胞株作為陰性對(duì)照(shNC組)。
1.2.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測(cè) 適量TRIzol裂解細(xì)胞或組織樣本,利用天根公司RNA提取試劑盒提取總RNA。取1 μg所提RNA,通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄試劑盒獲得相應(yīng)cDNA。利用TaKaRa公司的SYBR Green試劑盒檢測(cè)HMMR的mRNA水平。HMMR上游引物為:5′-AGCAACAGGAGGAAGACT-3′,下游引物為:5′-ATAGAGGAGACGCCACTT-3′。GAPDH上游引物為:5′-TATGACAACAGCCTCAAGAT-3′,下游引物為:5′-AGTCCTTCCACGATACCA-3′。PCR程度為:95 ℃,2 min;95 ℃,15 s,60 ℃,20 s,72 ℃,20 s,40個(gè)循環(huán);72 ℃,5 min。相對(duì)定量PCR結(jié)果采用2法分析。關(guān)于組織樣本,以癌旁組織為對(duì)照,癌組織中HMMR的mRNA水平升高大于1.5倍的定義為HMMR高表達(dá),而降低大于1.5倍的則定義為HMMR低表達(dá)。
1.2.3 Western blot檢測(cè) 取30 μg細(xì)胞或組織總蛋白經(jīng)10% SDS-PAGE凝膠電泳,后轉(zhuǎn)膜至PVDF膜,5%牛奶封閉2 h,TBST洗膜3次后加入一抗(抗HMMR 1∶2 000,抗E-cadherin 1∶1 000, 抗N-cadherin;1∶1 000, 抗Vimentin 1:2 000,抗p-MEK 1∶1 000, 抗MEK 1∶2 000,抗p-ERK 1∶1 000,抗ERK 1∶2 000,GAPDH 1∶5 000),4℃搖床孵育過(guò)夜。次日洗膜后室溫孵育抗兔或抗鼠二抗,ECL顯影。
1.2.4 免疫組化實(shí)驗(yàn) 石蠟包埋肝癌及癌旁組織切片,55 ℃烤箱過(guò)夜。次日,取出切片,再置于95 ℃烤箱,10 min。然后依次經(jīng)歷脫蠟、抗原修復(fù)、透膜,內(nèi)源性過(guò)氧化物酶阻斷劑室溫封閉10 min。接著山羊工作血清室溫封閉1 h。滴加一抗(1∶100,TBS 稀釋)后于4 ℃暗盒孵育過(guò)夜。次日,TBS清洗3次后滴加生物素標(biāo)記二抗孵育1 h。DAB 顯色后,蘇木精復(fù)染,梯度酒精、二甲苯脫水后中性樹(shù)脂封片。顯微鏡下觀察并拍照。
1.2.5 細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn) 采用1 mg/mL絲裂霉素預(yù)處理細(xì)胞2 h,去除細(xì)胞增殖對(duì)遷移侵襲的影響。然后以30×10/孔接種至6孔板,次日細(xì)胞鋪滿整孔。10μL槍頭垂直并均勻的橫過(guò)細(xì)胞,造成“創(chuàng)口”。PBS清洗3次去除劃下的細(xì)胞,加入無(wú)血清培養(yǎng)基培養(yǎng),置于37 ℃,5%CO培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。按0、24 h取樣,隨機(jī)取5個(gè)視野拍照。根據(jù)公式計(jì)算:細(xì)胞遷移率 =(0 h 劃痕寬度-24 h劃痕寬度)/0 h 劃痕寬度×100%。
1.2.6 Transwell實(shí)驗(yàn) 沉默HMMR的MHCC97H細(xì)胞取8×10/小室,過(guò)表達(dá)HMMR以及10 μmol/L U1026處理48 h后的Huh7細(xì)胞分別取20×10/小室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。接種至小室前細(xì)胞經(jīng)絲裂霉素預(yù)處理,方法同前。①遷移:細(xì)胞用300 μL無(wú)血清培養(yǎng)基重懸后加入普通Transwell小室內(nèi),小室外加入800 μL常規(guī)培養(yǎng)基,置于孵箱中孵育;②侵襲:提前從-20 ℃冰箱取出含基質(zhì)膠的Transwell小室置于24孔板中,小室內(nèi)外加入適量無(wú)血清培養(yǎng)基后于孵箱中預(yù)熱小室30 min。吸棄孔內(nèi)外培養(yǎng)基,按照細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)的操作步驟加入細(xì)胞。24 h后從孵箱中取出小室,PBS清洗2次,輕柔地用棉簽擦凈小室內(nèi)膜的細(xì)胞,然后小室置于4%多聚甲醛中固定15 min。雙蒸水清洗2次后,用0.1%結(jié)晶紫溶液染色30 min。雙蒸水沖洗、晾干后,顯微鏡下拍照并隨機(jī)選取5個(gè)視野計(jì)數(shù)穿過(guò)小室的細(xì)胞數(shù)。
1.2.7 裸鼠尾靜脈肝癌肺轉(zhuǎn)移模型 12只裸鼠隨機(jī)分為2組,每組6只。穩(wěn)定敲減HMMR的MHCC97H細(xì)胞和空白敲減細(xì)胞,分別以滅菌生理鹽水重懸后以2×10/300 μL經(jīng)尾靜脈注射入裸鼠體內(nèi)。每3~5天觀察小鼠存活情況。8周后處死裸鼠,取出肺組織,4%多聚甲醛固定,石蠟包埋、切片和HE染色。
t
檢驗(yàn),兩組以上比較采用單因素方差分析。采用卡方檢驗(yàn)分析患者臨床病理特征與HMMR表達(dá)的相關(guān)性。P
<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用卡方檢驗(yàn)分析12例肝癌患者臨床病理特征與HMMR表達(dá)水平的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)HMMR的表達(dá)水平與肝癌TNM分期存在顯著的相關(guān)性(表1)。雖然5例伴有肺轉(zhuǎn)移患者癌組織中HMMR的表達(dá)均增高,但數(shù)據(jù)分析并未檢測(cè)到HMMR表達(dá)水平與肝癌肺轉(zhuǎn)移之間的相關(guān)性,考慮可能與樣本數(shù)偏少有關(guān)。
表1 12例肝癌患者不同臨床病理特征中HMMR的表達(dá)情況
HMMR的表達(dá)基本信息 數(shù)量P值高 (n=9)低 (n=3)性別 男8710.157 女422年齡/歲 ≤502110.371 >501082AFP/μg·mL-1 ≤4006420.505 >400651腫瘤大小/cm ≤55320.311 >5761肺轉(zhuǎn)移 有5500.091 無(wú)743TNM分期 Ⅰ+Ⅱ6330.046 Ⅲ+Ⅳ660
P
<0.05,圖1C、D),并且轉(zhuǎn)移組肝癌組織中HMMR的相對(duì)表達(dá)水平明顯高于非轉(zhuǎn)移組(P
<0.05,圖1E、F)。以上結(jié)果提示HMMR可能在肝癌中發(fā)揮了促癌轉(zhuǎn)移的作用。A:qRT-PCR檢測(cè)正常肝細(xì)胞和肝癌細(xì)胞中HMMR mRNA的表達(dá);B:Western blot檢測(cè)正常肝細(xì)胞和肝癌細(xì)胞中HMMR蛋白表達(dá)及半定量分析;C:肝癌和癌旁組織中HMMR mRNA的表達(dá);D:免疫組化觀測(cè)肝癌和癌旁組織中HMMR的蛋白表達(dá)和定位;E:肝癌和癌旁組織中HMMR蛋白的表達(dá) N:癌旁組織;T:癌組織;F:轉(zhuǎn)移組和非轉(zhuǎn)移組肝癌組織中HMMR mRNA的表達(dá)(n=6)
P
<0.01,圖2B),Transwell實(shí)驗(yàn)也顯示siHMMR-1組和siHMMR-2組細(xì)胞在有或無(wú)基質(zhì)膠小室底濾膜上的數(shù)量較siNC組減少(P
<0.01,圖2C)。提示HMMR表達(dá)降低后細(xì)胞遷移和侵襲能力減弱。另一方面,過(guò)表達(dá)HMMR后(圖2D),HMMR組 Huh7細(xì)胞的“愈合”率明顯高于pcDNA3.1組(P
<0.01,圖2E),Transwell實(shí)驗(yàn)也顯示HMMR組細(xì)胞穿透小室底膜的數(shù)量明顯多于pcDNA3.1組(P
<0.01,圖2F),提示HMMR過(guò)表達(dá)后細(xì)胞遷移及侵襲能力增強(qiáng)。A、D: Western blot檢測(cè)沉默或過(guò)表達(dá)HMMR后細(xì)胞中HMMR的表達(dá);B:沉默HMMR后劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果(100×);C:沉默HMMR后Transwell實(shí)驗(yàn)結(jié)果(200×);E:HMMR過(guò)表達(dá)后劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果(100×);F:HMMR過(guò)表達(dá)后Transwell實(shí)驗(yàn)結(jié)果(200×)
P
<0.05,圖3)。A: Western blot檢測(cè)沉默/過(guò)表達(dá)HMMR后細(xì)胞中EMT相關(guān)蛋白的表達(dá);B:沉默HMMR后細(xì)胞中EMT相關(guān)蛋白表達(dá)的灰度值;C:過(guò)表達(dá)HMMR后細(xì)胞中EMT相關(guān)蛋白表達(dá)的灰度值
P
<0.05,圖4B、C)。A: Western blot檢測(cè)穩(wěn)定沉默HMMR的細(xì)胞株中HMMR的表達(dá);B:HE染色觀察裸鼠肝癌細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移(200×);C:肺轉(zhuǎn)移計(jì)數(shù)
P
<0.01),但MEK和ERK的蛋白表達(dá)水平無(wú)明顯變化(P
>0.05)。采用MEK抑制劑U1026處理細(xì)胞48 h,結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理后的細(xì)胞中上調(diào)的p-MEK和p-ERK的蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào)(P
<0.01),但MEK和ERK的蛋白表達(dá)水平無(wú)明顯變化(P
>0.05)。并且抑制劑處理后的細(xì)胞其遷移侵襲能力也顯著降低(P
<0.01,圖5B),證實(shí)MEK/ERK信號(hào)通路介導(dǎo)了HMMR對(duì)肝癌細(xì)胞遷移侵襲的促進(jìn)作用。A: Western blot檢測(cè)MEK、p-MEK、ERK、p-ERK蛋白的表達(dá)及半定量分析;B:Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞遷移侵襲能力的變化(×200)
肝細(xì)胞癌是我國(guó)人民因癌癥死亡的主要病因之一,而導(dǎo)致HCC高致死率的最主要原因就是轉(zhuǎn)移和術(shù)后復(fù)發(fā)。現(xiàn)有的分子靶向藥物索拉菲尼等雖可一定程度延長(zhǎng)晚期肝癌患者的生命,但仍無(wú)法防治肝癌復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。因此,深入研究HCC侵襲轉(zhuǎn)移的發(fā)生機(jī)制,探索能夠預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)HCC轉(zhuǎn)移的潛在標(biāo)記物,甚至找到能夠有效延緩或終止肝癌轉(zhuǎn)移的方法,是解決目前肝癌治療難題的關(guān)鍵措施,對(duì)實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療,延長(zhǎng)患者生存時(shí)間具有重要意義。
研究報(bào)道HMMR通過(guò)參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)從而在多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在HCC中,王敏等和黃晨陽(yáng)等均報(bào)道HMMR在肝癌組織的表達(dá)水平顯著高于癌旁正常組織,并且高表達(dá)HMMR的肝癌患者預(yù)后較差。同時(shí),細(xì)胞水平的研究還發(fā)現(xiàn)HMMR可以促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖。然而,HMMR在HCC轉(zhuǎn)移中的作用尚不清楚。本研究首先在細(xì)胞層面證實(shí)HMMR在肝癌細(xì)胞系中高表達(dá),并且發(fā)現(xiàn)高侵襲性肝癌細(xì)胞中HMMR的表達(dá)量顯著高于低侵襲性肝癌細(xì)胞。接著,在臨床樣本中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)HMMR與轉(zhuǎn)移性HCC之間的潛在關(guān)系,提示HMMR可能在HCC的侵襲轉(zhuǎn)移中具有重要作用。鑒于肝癌的侵襲深度和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者預(yù)后差的關(guān)鍵因素,為了明確HMMR在HCC侵襲轉(zhuǎn)移中的作用,本研究分別以MHCC97H和Hun7細(xì)胞為研究對(duì)象進(jìn)行一系列體內(nèi)外實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉默HMMR可以抑制肝癌細(xì)胞的遷移侵襲和肺轉(zhuǎn)移,而過(guò)表達(dá)HMMR可以增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的遷移侵襲能力。另有研究發(fā)現(xiàn)HMMR在傷口愈合過(guò)程中增加并促進(jìn)細(xì)胞遷移,這一過(guò)程可能與EMT密切相關(guān)。ZHANG等研究發(fā)現(xiàn)HMMR通過(guò)激活TGF-β/Smad2信號(hào)通路誘導(dǎo)EMT并增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的干細(xì)胞特性。LU等報(bào)道在頭頸癌中高表達(dá)HMMR后下游富集最顯著的通路依次是KRAS信號(hào)路徑、EMT相關(guān)通路等。然而,在肝細(xì)胞癌中HMMR與EMT的關(guān)系尚不明確。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉默HMMR可以上調(diào)E-cadherin的表達(dá),同時(shí)下調(diào)N-cadherin和Vimentin的表達(dá);而過(guò)表達(dá)HMMR后E-cadherin的表達(dá)卻下降,N-cadherin和Vimentin表達(dá)增高,提示HMMR表達(dá)變化可以調(diào)控EMT,HMMR可能通過(guò)EMT進(jìn)程參與調(diào)控HCC的侵襲轉(zhuǎn)移。
透明質(zhì)酸與其受體相互作用引發(fā)的細(xì)胞內(nèi)一系列復(fù)雜的信號(hào)通路是透明質(zhì)酸參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)的主要機(jī)制。CD44和HMMR是細(xì)胞表面兩種主要的透明質(zhì)酸受體。既往研究圍繞CD44開(kāi)展的比較多,已有報(bào)道透明質(zhì)酸結(jié)合CD44可以通過(guò)激活SRC/MEK/ERK,PI3K/AKT/mTOR,以及PI3K-4EBP1-SOX2等信號(hào)通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞的干性、增殖、遷移和侵襲。而作為透明質(zhì)酸的主要受體之一的HMMR,現(xiàn)有研究對(duì)于其發(fā)揮生物學(xué)功能的分子機(jī)制卻報(bào)道極少。ASSMANN等發(fā)現(xiàn)HMMR可以與細(xì)胞內(nèi)的激酶、鈣調(diào)蛋白和細(xì)胞骨架微管蛋白結(jié)合,提示HMMR可能參與細(xì)胞骨架重組。MISSINATO等研究發(fā)現(xiàn)透明質(zhì)酸與HMMR結(jié)合后可通過(guò)激活SRC/FAK信號(hào)通路最終引起心外膜細(xì)胞EMT和遷移。以上這些研究提示HMMR被激活后可能也是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)來(lái)發(fā)揮生物學(xué)功能的。在前人研究的基礎(chǔ)上,本研究還發(fā)現(xiàn)在肝癌細(xì)胞內(nèi)HMMR的表達(dá)變化可以引起MEK/ERK信號(hào)通路活性的改變;且MEK抑制劑可以明顯減弱高表達(dá)HMMR所引起的細(xì)胞遷移侵襲能力的增加,以及MEK和ERK磷酸化水平的升高,證實(shí)HMMR可通過(guò)調(diào)控MEK/ERK信號(hào)通路參與調(diào)控肝癌細(xì)胞的遷移侵襲。MEK/ERK信號(hào)通路是絲裂原活化蛋白激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)的經(jīng)典通路,也是研究最多的激酶通路,其在腫瘤細(xì)胞的遷移和轉(zhuǎn)移過(guò)程中有著不可或缺的作用。本研究結(jié)果證實(shí)HMMR在肝癌侵襲轉(zhuǎn)移中的關(guān)鍵作用,同時(shí)也揭示HMMR促進(jìn)肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的潛在分子機(jī)制,為探索肝癌新型分子標(biāo)記物以及預(yù)防肝癌侵襲轉(zhuǎn)移新方法提供一定的理論依據(jù)。