王斐斐,李煒,賀禮琴,白昌儒,董明清,王娟毅*
1.西安交通大學(xué)附屬三二〇一醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科,陜西 漢中 723000
2.空軍軍醫(yī)大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,陜西 西安 710032
胃癌是我國(guó)發(fā)病率第5 位的腫瘤,也是導(dǎo)致腫瘤相關(guān)死亡的第3 大原因[1]。超過(guò)90%的胃癌患者在診斷時(shí)已出現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[2]。放療、化療、靶向治療是出現(xiàn)轉(zhuǎn)移胃癌的主要治療方法,但化療藥物特異性較低,且不良反應(yīng)明顯[3-4]。因此,尋找更為安全高效的治療藥物具有重要意義。
氧化苦參堿是從苦參干燥根、果實(shí)中提取的一種醌類(lèi)生物堿,是苦參堿的主要有效成分,具有抗炎、抗腫瘤等多種藥理作用[5-6]。研究表明,氧化苦參堿是一種天然抗癌藥物,能夠顯著抑制癌細(xì)胞增殖、影響多種惡性腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展[6]。已證實(shí),氧化苦參堿可對(duì)胃癌BGC-823 細(xì)胞及胃癌HGC-27細(xì)胞裸鼠移植瘤模型發(fā)揮抑制生長(zhǎng)作用[7-8]。課題組組前期也報(bào)道了苦參堿可通過(guò)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子-C(VEGF-C)/血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體3(VEGFR3)和核因子-κB(NF-κB)/Toll 樣受體4(TLR4)信號(hào)通路保護(hù)大鼠的胃黏膜損傷[9]。最近研究表明,氧化苦參堿可以通過(guò)調(diào)節(jié)microRNA(miRNA)的表達(dá)來(lái)發(fā)揮其抗腫瘤作用[10-11]。miRNA 是內(nèi)源性單鏈非編碼RNA,與靶miRNA 的3 個(gè)非翻譯區(qū)域結(jié)合,可以在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因表達(dá)。研究表明,miR-155-5p 在肝癌、食管癌等消化系統(tǒng)腫瘤中高度表達(dá),并且與預(yù)后不良相關(guān)[12-13]。然而,目前尚不清楚miR-155-5p 是否在胃癌中過(guò)度表達(dá),以及氧化苦參堿是否可通過(guò)調(diào)節(jié)miR-155-5p 在胃癌中的表達(dá)以抑制腫瘤進(jìn)展。基于此,本研究探討了氧化苦參堿對(duì)胃癌細(xì)胞中miR-155-5p 表達(dá)、胃癌細(xì)胞生物學(xué)行為及miR-155-5p 靶基因?qū)Ψ忾]蛋白1(Claudin 1)、半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)和c-Myc 表達(dá)的影響,為胃癌治療的新藥物研發(fā)和新靶點(diǎn)的確立提供參考。
人胃癌細(xì)胞系SGC7901、MGC803 和正常胃黏膜GES-1、AGS 細(xì)胞系購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞庫(kù)。錯(cuò)義序列siRNA、miR-155-5p-模擬物和miR-155-5p-抑制劑由寶日醫(yī)生物技術(shù)(北京)有限公司合成。RNA 分子序列如下:miR-155-5p 模擬物,5’-UUAAUGCUAAUCGUGAUAGGGGU-3’,miR-155-5p 抑制劑,5’-ACCCCUAUCACAUUAGCAUU AA-3’,錯(cuò)義序列 siRNA,5’-CCCUAUCACAAUUA GCAUUAAUU-3’。氧化苦參堿購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司,貨號(hào)A111285,純度為分析標(biāo)準(zhǔn)品。
MTT 和0.1%結(jié)晶紫溶液染色購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司,胎牛血清購(gòu)自美國(guó)Gibco 公司。Claudin 1 抗體(貨號(hào)ab211737)、c-Myc 抗體(貨號(hào)ab32072)、Cyclin D1 抗體(貨號(hào)ab16663)、抗B 細(xì)胞淋巴瘤/白血病基因2(Bcl-2)抗體(貨號(hào)ab203516)、抗胱天蛋白酶3(Caspase-3)抗體(貨號(hào)ab184787)購(gòu)自Abcam 公司。ECL 試劑盒和Annexin V-FITC/碘化丙啶(PI)凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自美國(guó)Becton Dickinson 公司。4%多聚甲醛購(gòu)自廣州碩譜生物科技有限公司。LipofectAMINE 2000 轉(zhuǎn)染試劑、Trizol 試劑購(gòu)自美國(guó)Invitrogen 公司,Transwell 小室、Matrigel 基質(zhì)膠購(gòu)自美國(guó)Corning公司。
Image-Pro Plus 數(shù)碼醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)購(gòu)自北京麥克奧迪儀器儀表公司,CKX53 光學(xué)顯微鏡購(gòu)自日本Olympus 公司,F(xiàn)ACSCanto 流式細(xì)胞儀購(gòu)自買(mǎi)美國(guó)BD 公司。
收集2020 年1 月—2022 月12 月西安交通大學(xué)附屬三二O 一醫(yī)院進(jìn)行外科手術(shù)切除的50 例胃癌組織標(biāo)本和健康癌旁組織,包括36 例男性和14 例女性,所有患者術(shù)前均未接受放療、化療、靶向治療或其他抗癌治療。組織保存于液氮中備測(cè)。本研究經(jīng)西安交通大學(xué)附屬三二O 一醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批號(hào)IRB20200017),患者均知情同意。
人胃癌細(xì)胞系SGC7901、MGC803 和正常胃黏膜上皮GES-1、AGS 細(xì)胞在含10%胎牛血清的RPMI 1640 完全養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),每3 天更換1 次培養(yǎng)液,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
將細(xì)胞分為空白組、轉(zhuǎn)染錯(cuò)義序列siRNA 組、miR-155-5p 模擬物組、miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制物組。
根據(jù)操作說(shuō)明,使用TRIzol 法提取組織標(biāo)本和細(xì)胞系的總RNA,使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒生成cDNA,并以此為模板進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)靶基因的表達(dá)。使用靶基因Ct值法對(duì)基因相對(duì)表達(dá)進(jìn)行定量。使用U6 作為內(nèi)參分析miR-155-5p 的表達(dá)。miR-155-5p 引物序列為5’-TTAATGCTAATCGTGA TAGGGGT-3’,U6 引物序列為5’-CTCGCTTCGGC AGCACATATACT-3’。
分別用miR-155-5p 模擬物轉(zhuǎn)染SGC7901、MGC803、GES-1、AGS 細(xì)胞,然后使用qRT-PCR篩選miR-155-5p 相對(duì)表達(dá)水平最高的細(xì)胞系進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。并用不同濃度(25、50、100、200 μmol/L)氧化苦參堿干預(yù)轉(zhuǎn)染 miR-155-5p 模擬物的MGC803 細(xì)胞,在孵育24 h 后利用qRT-PCR 篩選出最佳氧化苦參堿干預(yù)濃度。
根據(jù)LipofectAMINE 2000 轉(zhuǎn)染試劑說(shuō)明,分別將轉(zhuǎn)染錯(cuò)義序列siRNA、miR-155-5p 模擬物、miR-155-5p 抑制劑轉(zhuǎn)染MGC803 細(xì)胞。氧化苦參堿+miR-155-5p 模擬物組細(xì)胞為轉(zhuǎn)染miR-155-5p 模擬物的MGC803 細(xì)胞與氧化苦參堿孵育24 h 后進(jìn)行測(cè)定。將空白組、轉(zhuǎn)染錯(cuò)義序列siRNA 組、miR-155-5p 模擬物組、miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制物組生長(zhǎng)良好的細(xì)胞接種到96 孔板(3 000 個(gè)細(xì)胞/孔)中。將0.1 mg/mL MTT 試劑加入到培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)4 h。之后向細(xì)胞中加入DMSO(150 μL/孔),搖震10 min后,使用酶標(biāo)儀測(cè)量490 nm 處吸光度(A)值,并計(jì)算細(xì)胞抑制率。
將空白組、錯(cuò)義序列組、miR-155-5p 模擬物組、miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制物組的細(xì)胞接種在100 mm 培養(yǎng)皿(2 000 個(gè)細(xì)胞/皿)中,給藥同1.5 項(xiàng)下。每3天更換1 次培養(yǎng)基,并使細(xì)胞生長(zhǎng)12 d 以形成菌落。細(xì)胞集落通過(guò)4%多聚甲醛固定,后用0.1%結(jié)晶紫溶液染色,計(jì)數(shù)細(xì)胞數(shù)>50 的集落。
收集各組細(xì)胞并在4 ℃下使用PBS 漂洗2 遍。根據(jù)Annexin V-FITC/PI 凋亡試劑盒操作說(shuō)明,將各組細(xì)胞懸浮在100 μL Annexin V 緩沖液中,并將加入5 μL Annexin V-FITC 和5 μL 碘化丙啶染色液到細(xì)胞懸液中。在室溫下于黑暗中孵育20 min,然后使用FACSCanto 流式細(xì)胞儀分析細(xì)胞凋亡情況。
在8 μm 濾膜孔的Transwell 小室中測(cè)量細(xì)胞侵襲作用。侵襲作用檢測(cè):Transwell 過(guò)程按照操作說(shuō)明進(jìn)行,在包含Matrigel 基質(zhì)膠的Transwell 上室添加200 μL 細(xì)胞,上室和下室中分別加入200 μL無(wú)血清培養(yǎng)基和600 μL 20% FBS 的培養(yǎng)基并在37 ℃下孵育24 h。用PBS 洗滌后,用4%多聚甲醛固定1 h,并用0.1%結(jié)晶紫溶液染色15 min。沖洗掉多余的染料,并在400倍的顯微鏡下隨機(jī)選擇5~10 個(gè)區(qū)域?qū)?xì)胞進(jìn)行拍照。遷移實(shí)驗(yàn)時(shí)不添加Matrigel 基質(zhì)膠。
收集各組細(xì)胞,分別提取總蛋白質(zhì),并用BCA法測(cè)定蛋白水平。其中蛋白質(zhì)樣品(20 μg)通過(guò)8%SDS-PAGE 分離,后恒流轉(zhuǎn)至PVDF 膜上。再在室溫用5%脫脂牛奶封封閉條帶3 h,之后分別加入Claudin 1 抗體(1∶1 000)、Caspase-3 抗體(1∶1 000)、Bcl-2 抗體(1∶1 000)、c-Myc 抗體(1∶1 000)和GAPDH(1∶1000)在4 ℃下孵育過(guò)夜,然后與辣根過(guò)氧化物酶偶聯(lián)的二抗(1∶2 000)在室溫下孵育1 h。以GAPDH 灰度值為內(nèi)參,用Image J 軟件對(duì)不同蛋白的相對(duì)表達(dá)量進(jìn)行定量分析。
研究數(shù)據(jù)使用SPSS 22 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量數(shù)據(jù)采用進(jìn)行,多組間差異使用ANOVA方差分析進(jìn)行,兩兩比較使用SNK 法。
qRT-PCR 結(jié)果顯示,與癌旁組織和胃黏膜細(xì)胞(GES-1 和AGS 細(xì)胞)相比,在胃癌組織和胃癌細(xì)胞系MGC803 中miR-155-5p 相對(duì)表達(dá)量顯著升高(P<0.001),見(jiàn)圖1A、B。由于MGC803 細(xì)胞中miR-155-5p 相對(duì)表達(dá)量最高,因此后續(xù)研究使用此細(xì)胞進(jìn)行。不同濃度氧化苦參堿與轉(zhuǎn)染miR-155-5p模擬物的MGC803 細(xì)胞培養(yǎng)24 h 后,miR-155-5p的表達(dá)隨著氧化苦參堿劑量增加而降低(P<0.05、0.01、0.001),見(jiàn)圖1C。經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn),氧化苦參堿干預(yù)MGC803 細(xì)胞的最佳濃度為100 μmol/L,此濃度下細(xì)胞抑制率為(47.34±2.44)%。
圖1 miR-155-5p 在胃癌組織、癌旁組織和不同細(xì)胞系中的表達(dá)差異(,n =3)Fig.1 miR-155-5p Expression differences in gastric cancer tissues,paracancer tissues,and different cell lines (,n =3)
MTT 實(shí)驗(yàn)表明,與空白組、轉(zhuǎn)染錯(cuò)義序列siRNA 組相比,miR-155-5p 模擬物的轉(zhuǎn)染后MGC803 細(xì)胞活力顯著增加(P<0.05);而miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制劑組均可顯著抑制胃癌細(xì)胞和轉(zhuǎn)染miR-155-5p 模擬物細(xì)胞活力(P<0.01、0.001),見(jiàn)圖2A。
圖2 氧化苦參堿對(duì)胃癌細(xì)胞增殖的影響Fig.2 Effect of oxymatrine on proliferation of gastric cancer cells
細(xì)胞集落形成實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),miR-155-5p 模擬物轉(zhuǎn)染后MGC803 細(xì)胞集落生成增加,而miR-155-5p抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制劑組處理后的胃癌細(xì)胞與miR-155-5p 模擬物的轉(zhuǎn)染后MGC803 細(xì)胞相比,集落顯著被抑制,見(jiàn)圖2B。
流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡結(jié)果顯示,與轉(zhuǎn)染錯(cuò)義序列siRNA 組相比,miR-155-5p 模擬組胃癌細(xì)胞凋亡率降低(P<0.01),而miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制劑組可顯著增加胃癌細(xì)胞凋亡比例,同樣可以增加轉(zhuǎn)染miR-155-5p-模擬物的胃癌細(xì)胞凋亡(P<0.01、0.001),見(jiàn)圖3。
圖3 氧化苦參堿對(duì)胃癌細(xì)胞的凋亡作用Fig.3 Effect of oxymatrine on apoptosis of gastric cancer cells
Transwell 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與空白組、轉(zhuǎn)染錯(cuò)義序列siRNA 組相比,miR-155-5p-模擬物組的細(xì)胞遷移和侵襲細(xì)胞數(shù)顯著增加(P<0.001),而miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組、氧化苦參堿+miR-155-5p 抑制劑組細(xì)胞遷移和侵襲細(xì)胞數(shù)量降低(P<0.001),見(jiàn)圖4。
圖4 Transwell 法檢測(cè)氧化苦參堿對(duì)MGC803 細(xì)胞的遷移和侵襲的影響(×400)Fig.4 Effects of oxymatrine on migration and invasion of MGC803 cells by Transwell assay (×400)
使用蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)分析顯示,與空白組、錯(cuò)義序列組相比,miR-155-5p 模擬組的Claudin 1、c-Myc、Cyclin D1、Bcl-2 相對(duì)表達(dá)量增加,而Caspase-3 相對(duì)表達(dá)量降低(P<0.01、0.001)。miR-155-5p 抑制劑組、氧化苦參堿組和氧化苦參堿+miR-155-5p 模擬組的Claudin 1、c-Myc、Cyclin D1和Bcl-2 表達(dá)較miR-155-5p 模擬組下降,Caspase-3 表達(dá)增加(P<0.001),見(jiàn)圖5。
圖5 氧化苦參堿對(duì)MGC803 細(xì)胞中miR-155-5p 靶基因蛋白的表達(dá)Fig.5 Expression of miR-155-5p target gene protein in MGC803 cells induced by oxymatrine
胃癌是一種發(fā)病機(jī)制相對(duì)復(fù)雜的惡性腫瘤,其中遺傳因素涉及原癌基因激活、抑癌基因失活,以及相關(guān)信號(hào)通路的異常調(diào)節(jié)等多個(gè)方面[3]。對(duì)胃癌進(jìn)展的機(jī)制研究有利于闡明其發(fā)病原因,并對(duì)開(kāi)發(fā)更有效的新藥以提高療效具有重要意義。氧化苦參堿是一種多靶點(diǎn)抗腫瘤藥物,越來(lái)越多的研究已經(jīng)表明了其在不同腫瘤類(lèi)型中的抗腫瘤作用[5,14-15]。目前已經(jīng)在體內(nèi)和體外研究中均證實(shí)了氧化苦參堿可抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)、降低細(xì)胞的存活率、誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞的凋亡[7-8]。近年來(lái)研究表明,苦參堿衍生物可在肝細(xì)胞癌中通過(guò)磷脂酰肌醇-3-羥激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)通路抑制細(xì)胞生長(zhǎng),促進(jìn)細(xì)胞凋亡[16]。還可通過(guò)Wnt/β-連環(huán)蛋白(Wnt/βcatenin)信號(hào)通路增加肺癌細(xì)胞的放療敏感性[17]。然而,氧化苦參堿能否直接抑制胃癌中的miR-155-5p 的表達(dá)仍未知。
人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近3 000 種miRNA,根據(jù)推測(cè)miRNA 可能調(diào)節(jié)人類(lèi)一半以上的基因表達(dá)。在過(guò)去的幾十年里,miRNA 在癌癥生物學(xué)中的作用得到了廣泛的研究。一些miRNA 參與腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移,而一些miRNA 則與癌癥患者的預(yù)后密切相關(guān),因此miRNA 已經(jīng)成為腫瘤診斷和干預(yù)靶點(diǎn)的研究熱點(diǎn)[18]。本研究中探討了氧化苦參堿通過(guò)調(diào)節(jié)胃癌中的miR-155-5p 表達(dá)水平,干預(yù)胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為作用。通過(guò)比較miR-155-5p 在胃癌組織和癌旁組織、胃癌細(xì)胞系和正常胃黏膜細(xì)胞系中表達(dá)可見(jiàn),胃癌細(xì)胞中miR-155-5p 表達(dá)顯著升高,這與既往研究類(lèi)似[19]。本研究選用了胃癌細(xì)胞系中miR-155-5p 表達(dá)最高的MGC803 細(xì)胞進(jìn)行了后續(xù)研究。
加速細(xì)胞周期進(jìn)程是大多數(shù)實(shí)體瘤的共同特征。為了證明miR-155-5p 過(guò)表達(dá)可以加速細(xì)胞周期,本研究分析過(guò)表達(dá)或抑制miR-155-5p 表達(dá)對(duì)胃癌細(xì)胞影響可見(jiàn),miR-155-5p 過(guò)表達(dá)可促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,并抑制細(xì)胞凋亡。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,miR-155-5p 可能在胃癌細(xì)胞中作為腫瘤啟動(dòng)子起作用[19]。而使用氧化苦參堿干預(yù)后發(fā)現(xiàn),氧化苦參堿可降低胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。此外氧化苦參堿可以降低miR-155-5p 模擬物對(duì)胃癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為。
參考相關(guān)文獻(xiàn)后,本研究選擇了miR-155-5p 3個(gè)候選靶基因,即Claudin 1、Caspase-3、c-Myc。Claudin 1 是細(xì)胞緊密連接的重要組成部分,在許多不同的腫瘤中異常表達(dá)。在肝細(xì)胞癌中,角蛋白8和角蛋白18 的缺失通過(guò)上調(diào)Claudin 2 表達(dá)促進(jìn)HepG1 細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[20]。c-Myc 作為轉(zhuǎn)錄因子,在控制細(xì)胞生長(zhǎng)、活力、凋亡和細(xì)胞轉(zhuǎn)化中起著重要的作用[21]。此外,細(xì)胞周期蛋白D1 在癌癥發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用,其上調(diào)表達(dá)驅(qū)動(dòng)不受控制的細(xì)胞增殖[22]。在本研究結(jié)果中,與空白組相比,miR-155-5p 模擬物組中Claudin、cyclin D、c-Myc 的表達(dá)水平上調(diào),表明miR-155-5p 在細(xì)胞周期的啟動(dòng)和進(jìn)展中起重要作用。當(dāng)c-Myc 表達(dá)受到抑制時(shí),細(xì)胞生長(zhǎng)受阻,細(xì)胞在細(xì)胞周期的G0/G1期積累,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡加速。細(xì)胞凋亡是一個(gè)平衡細(xì)胞存活和死亡的穩(wěn)態(tài)過(guò)程[23]。Caspase-3 的激活是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵過(guò)程,Caspase-3 活性增加被認(rèn)為是細(xì)胞凋亡的標(biāo)志物。Bcl-2 參與凋亡途徑,在控制細(xì)胞凋亡和增強(qiáng)細(xì)胞存活率方面具有一定意義[23]。本研究表明,氧化苦參堿可通過(guò)miR-155-5p 調(diào)節(jié)可抑制c-Myc、Caspase-3、Bcl-2 表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。
綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)了胃癌細(xì)胞中miR-155-5p 中過(guò)度表達(dá),氧化苦參堿可能通過(guò)miR-155-5p分子靶點(diǎn)發(fā)揮抗腫瘤作用。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突