丙泊酚對乳腺癌MCF-7細胞CXCR4/CXCR7表達和體外遷移的影響*

楊陶波， 易 寒， 宋 娟， 陳 菲， 朱 瑩， 王壽勇

(重慶醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院麻醉科，兒童發(fā)育疾病教育部重點實驗室，兒科學重慶市重點實驗室，兒童發(fā)育重大疾病國家國際科技合作基地，重慶 400014)

丙泊酚(propofol,P)是目前臨床上最常使用的全身麻醉藥物之一。研究表明，丙泊酚能夠抑制包括乳腺癌在內的多種腫瘤的復發(fā)和轉移[1-3]，但其機制目前尚不完全清楚。與此同時，趨化因子及其受體與腫瘤復發(fā)和轉移的密切關系已經得到證實，CXC趨化因子受體(CXC-chemokine receptor，CXCR)4/CXCR7介導的信號轉導被認為在腫瘤轉移和復發(fā)中起著重要作用[4-6]。丙泊酚是否能夠通過CXCR4/CXCR7信號途徑而影響腫瘤細胞的轉移，值得關注。本研究擬以人乳腺癌MCF-7細胞為研究對象，觀察臨床濃度的丙泊酚對其CXCR4/CXCR7表達和體外遷移能力的影響。

材 料 和 方 法

1 細胞和主要試劑

MCF-7細胞株由本院中心實驗室保存。丙泊酚(AstraZeneca)；脂肪乳(lipid emulsion,E；購自四川科倫)；胎牛血清(杭州四季青)；DMEM培養(yǎng)基(Gibco)；兔抗人CXCR7多克隆抗體(GeneTex)；兔抗人CXCR4多克隆抗體(北京博奧森)；鼠源GAPDH的 I 抗及辣根過氧化物酶標記的鼠抗兔IgG抗體(北京中杉金橋)；重組人基質細胞衍生因子1α(stromal cell derived factor 1α,SDF-1α;購自Peprotech)；Transwell小室(Corning)；TRIzol和逆轉錄試劑盒(TaKaRa)；實時熒光定量試劑盒(北京天根)；結晶紫染液購于碧云天生物研究所；MTT試劑盒購自北京索萊寶公司；PCR引物由上海生工合成。

2 主要方法

2.1 細胞培養(yǎng)及分組 在37 ℃、5% CO2條件下，用含10%胎牛血清、1%青霉素和鏈霉素的DMEM培養(yǎng)細胞，2 d換液 1 次。將處于對數(shù)生長期的細胞接種在6 cm培養(yǎng)皿中，隨機分成4組：對照組(control,C組)、脂肪乳組(E組)、丙泊酚3 mg/L組(P1組)和丙泊酚8 mg/L組(P2組)。

2.2 細胞處理 待細胞長到80%融合時，更換無血清培養(yǎng)基饑餓細胞12 h，然后P1組和P2組分別更換含有終濃度為3 mg/L和8 mg/L丙泊酚的培養(yǎng)基，E組更換含有脂肪乳的培養(yǎng)基，C組更換新鮮普通培養(yǎng)基。

2.3 劃痕實驗檢測細胞的橫向遷移能力 將細胞接種于6孔板，待細胞長到80%左右時，換無血清培養(yǎng)基，饑餓細胞12 h，用200 μL槍頭在每孔相同的位置做線性劃痕，用PBS輕輕沖洗3次，每孔加入含有濃度為100 μg/L SDF-1α的DMEM完全培養(yǎng)基2 mL，在倒置顯微鏡下拍照，并沿劃痕邊緣等間距取3處測量劃痕寬度，取平均值，記為0 h劃痕寬度。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后取出6孔板，在相同觀察點測量劃痕寬度，計算劃痕愈合率：劃痕愈合率(%)=(0 h劃痕寬度-24 h劃痕寬度)/0 h劃痕寬度×100%。

2.4 Tanswell小室檢測細胞的縱向遷移能力 各組細胞采用預熱至37℃的磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline，PBS)洗滌2次，重懸于無血清培養(yǎng)基中，采用Countstar細胞計數(shù)儀調整其濃度為5×108/L。Transwell上室每孔加入細胞懸液200 μL，下室加入含100 μg/L SDF-1α的完全培養(yǎng)基800 μL，以不含SDF-1α的完全培養(yǎng)基為空白對照。在37 ℃、5% CO2平衡的恒溫箱內培養(yǎng)細胞24 h后取出，無水甲醇固定20 min，結晶紫染色30 min，棉簽抹去上層未遷移的細胞，隨機取6個視野(×400)在倒置顯微鏡下拍照，計算MCF-7細胞趨化指數(shù)(chemotactic index,CI)：CI=各觀察孔趨化至下室的細胞總數(shù)/空白對照孔趨化至下室的細胞總數(shù)。

2.5 RT-qPCR測定CXCR4和CXCR7的mRNA水平 根據(jù)NCBI Genebank中的CXCR4、CXCR7和β-actin序列設計引物，見表1。細胞加藥處理24 h后采用TRIzol法提取細胞中的總RNA，經純化后逆轉錄獲取cDNA，然后采用實時熒光定量PCR測定CXCR4和CXCR7的mRNA水平，操作步驟嚴格按照試劑盒說明書進行，并同時測定β-actin水平為內參照，目的基因表達水平使用2-ΔΔCt法分析。反轉錄條件設定為37℃ 15 min、85 ℃ 5 s。實時熒光定量PCR反應條件為：95 ℃ 15 min;95 ℃ 10 s、60 ℃ 32 s，共40個循環(huán)。

表1 RT-qPCR引物序列

2.6 Western blot 檢測CXCR4和CXCR7蛋白表達水平 細胞加藥處理24 h后參照蛋白提取細胞試劑盒說明書提取總蛋白，BCA法測定全蛋白濃度，加緩沖液煮沸5 min變性。以30 μg蛋白上樣行SDS-PAGE，將分離膠上的蛋白濕轉到PVDF膜上，用10%脫脂奶粉封閉1 h，加入特異性抗CXCR4和CXCR7抗體，4 ℃孵育過夜，TBST洗膜3次；加入辣根過氧化物酶標記的 II抗，室溫孵育1 h，TBST洗滌3次，每次10 min。以GAPDH為內參照，ECL曝光顯影，結果采用Bio-Rad quantity One軟件進行分析。

2.7 MTT法測定細胞活力 細胞培養(yǎng)至對數(shù)生長期后，每孔4 000個細胞接種于96孔培養(yǎng)板中，每組設置3個復孔，同時設置脂肪乳和空白對照。P1和P2組細胞培給予相應濃度丙泊酚處理，對照組分別給予等體積脂肪乳或培養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)細胞24 h,小心吸去上清，加入90 μL新鮮培養(yǎng)液和10 μL MTT溶液，繼續(xù)培養(yǎng)4 h。去除細胞培養(yǎng)液，每孔加入二甲基亞砜溶液110 μL，待結晶物溶解后，用酶標儀檢測490 nm處吸光度(A)值,計算細胞的存活率：細胞存活率(%)=(實驗組A值-空白對照組A值)/(對照組A值-空白對照組A值)×100%。

3 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學分析，Graph Pad Prism 7.0繪圖。計量資料以均數(shù)±標準差(mean±SD)表示，多組間的比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA)，組間兩兩比較采用Bonferroni法，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1 丙泊酚對MCF-7細胞橫向遷移能力的影響

劃痕實驗結果顯示，C組、E組、P1組和P2組4組細胞24 h劃痕愈合率分別為39.42%±2.21%、37.72%±1.64%、20.01%±1.48%和18.36%±1.80%, E組劃痕愈合率與C組的差異無統(tǒng)計學顯著性，P1和P2組愈合率較C組下降(P<0.05)；與E組相比， P1和P2組愈合率下降(P<0.05)；P1組與P2組比較，差異無統(tǒng)計學顯著性，見圖1。

Figure 1. The effects of propofol on the migration ability of MCF-7 cells detected by wound-healing assay (×100). Mean±SD.n=3.#P<0.05vsC group;*P<0.05vsE group.

圖1 丙泊酚對MCF-7細胞劃痕愈合率的影響

2 丙泊酚對MCF-7細胞縱向遷移力的影響

SDF-1α趨化實驗結果顯示，C組、E組、P1組和P2組4組趨化指數(shù)分別為1.68±0.13、1.49±0.08、1.09±0.06和1.00±0.05。E組趨化指數(shù)較C組差異無統(tǒng)計學意義，P1和P2組趨化指數(shù)較C組降低(P<0.05)；與E組相比，P1與P2組趨化指數(shù)下降(P<0.05)；P1與P2組比較，差異無統(tǒng)計學顯著性，見圖2。

3 丙泊酚對MCF-7細胞CXCR4/CXCR7 mRNA表達的影響

RT-qPCR結果顯示，各組CXCR4/CXCR7的mRNA表達水平的差異無統(tǒng)計學顯著性，見圖3。

4 丙泊酚對MCF-7細胞CXCR4/CXCR7 蛋白表達的影響

Western blot檢測結果顯示，E組CXCR4/CXCR7 的蛋白表達水平較C組差異無統(tǒng)計學顯著性，P1和P2組表達水平較C組降低(P<0.05)；與E組相比，P1、P2組CXCR4/CXCR7的蛋白表達降低(P<0.05)；P2組CXCR4/CXCR7 蛋白表達水平較P1組差異無統(tǒng)計學顯著性，見圖4。

Figure 2. The effects of propofol on the migration ability of MCF-7 cells detected by Transwell assay (×400).Mean±SD.n=3.#P<0.05vsC group;*P<0.05vsE group.

圖2 丙泊酚對MCF-7細胞趨化能力的影響

Figure 3. The effects of propofol on the mRNA expression of CXCR4/CXCR7 in the MCF-7 cells. Mean±SD.n=3.

圖3 丙泊酚對MCF-7細胞CXCR4/CXCR7 mRNA表達的影響

Figure 4. The effects of propofol on the protein expression of CXCR4/CXCR7 in the MCF-7 cells. Mean±SD.n=3.#P<0.05vsC group;*P<0.05vsE group.

圖4 丙泊酚對MCF-7細胞CXCR4/CXCR7蛋白表達水平的影響

5 丙泊酚對MCF-7細胞活力的影響

MTT實驗結果顯示，與C組相比，P1和P2組MCF-7細胞活力無顯著改變，見圖5 。

Figure 5. The effects of propofol on the viability of MCF-7 cells. Mean±SD.n=3.

圖5 丙泊酚對MCF-7細胞活力的影響

討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚對人乳腺癌MCF-7細胞株CXCR4/CXCR7 mRNA表達水平和細胞活力無顯著影響，但可顯著降低其CXCR4/CXCR7蛋白的表達水平，抑制體外培養(yǎng)的MCF-7細胞遷移能力。

腫瘤細胞的遷移能力反映其侵襲能力，臨床上表現(xiàn)為手術后腫瘤的轉移和復發(fā)，后者是目前惡性腫瘤外科治療上面臨的最嚴峻的挑戰(zhàn)。有研究表明，接受丙泊酚麻醉的患者，其術后腫瘤的轉移、復發(fā)風險有所降低，無復發(fā)生存時間延長[1-3]，但相關研究結論仍然存在爭議[7-8]，這表明對丙泊酚影響腫瘤遷移能力的現(xiàn)象，還需從多種可能的機制進行廣泛探討。CXCR4和CXCR7同為C-X-C趨化因子受體亞家族，屬于典型的具有7次跨膜區(qū)段的G蛋白偶聯(lián)受體，與SDF-1構成經典的生物信號軸，在胚胎發(fā)育、病毒感染、干細胞歸巢以及腫瘤細胞轉移等廣泛生物學過程中起著重要作用[9-11]。有研究表明，SDF-1/CXCR4信號通路激活，可以促進腫瘤細胞基質金屬蛋白酶及調控血管細胞間黏附分子-1和整合素β1等表達，從而促進腫瘤細胞的侵襲和轉移[12-14]。本研究發(fā)現(xiàn)，經丙泊酚處理后，MCF-7乳腺癌細胞株的CXCR4和CXCR7蛋白表達水平受到抑制，細胞對SDF-1的趨化能力明顯下降；這表明丙泊酚可能通過影響SDF-1/CXCR4(CXCR7)信號通路抑制MCF-7細胞的遷移能力，提示對于臨床上采用手術治療的乳腺癌患者，有可能通過采用丙泊酚全身麻醉而優(yōu)化治療效應，降低手術后惡性腫瘤的轉移和復發(fā)風險；也提示CXCR4和CXCR7受體拮抗劑可能在抑制惡性腫瘤轉移方面具有臨床價值。與此同時，本研究還發(fā)現(xiàn)3和8 mg/L丙泊酚對體外培養(yǎng)的MCF-7細胞活性沒有明顯影響，提示其對細胞遷移能力的抑制，并非通過降低細胞活性所致[15]。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)丙泊酚在抑制CXCR4和CXCR7蛋白表達水平的同時，其mRNA表達并未發(fā)生明顯改變，其機制值得思考。有研究顯示，丙泊酚可以在不改變基因表達水平的情況下，通過抑制泛素復合酶體的降解而提高小鼠心肌小窩蛋白3的表達水平，從而產生心肌保護效應[16]；也可通過激活泛素復合酶體的活性而加速PTEN蛋白的降解，活化AKT信號途徑而緩解缺血性腦損傷[17]。在本研究中，丙泊酚在未改變CXCR4/CXCR7 mRNA水平的情況下，引起了其蛋白表達水平的變化，從而導致體外培養(yǎng)的MCF-7細胞遷移能力下降，是否是由于丙泊酚通過前述類似機制引起CXCR4/CXCR7蛋白降解加快，或在基因轉錄后水平發(fā)揮了調節(jié)作用所致，值得進一步研究。

作為目前臨床上最常用的全身麻醉藥，丙泊酚的臨床麻醉濃度為3～8 mg/L[18]，本研究以人源MCF-7乳腺癌細胞為實驗對象，證實上述臨床麻醉濃度的丙泊酚能明顯抑制MCF-7細胞遷移能力。同時，前述2種濃度的丙泊酚對MCF-7細胞體外遷移能力的抑制程度相似，提示在臨床濃度范圍內，丙泊酚對MCF-7細胞的影響程度沒有顯著差異。但更高或更低濃度的丙泊酚，以及其不同作用時間的抑制效應如何，值得進一步研究。

此外，包括乳腺癌在內的惡性腫瘤的轉移和術后復發(fā)涉及復雜的信號網絡途徑，本研究結果僅提示CXCR4/CXCR7信號途徑參與其中，其重要性到底如何，以及它與其它信號途徑之間如何協(xié)同和相互影響，尚需要進一步探索。并且惡性腫瘤細胞的體內復發(fā)和轉移所面臨的生物學環(huán)境與離體培養(yǎng)實驗存在巨大差異，本研究結果能否在活體動物實驗或臨床上獲得證實，尚有待進一步研究。

綜上所述，臨床麻醉濃度的丙泊酚對體外培養(yǎng)的MCF-7人乳腺癌細胞的遷移能力具有抑制作用，其機制與抑制CXCR4/CXCR7信號轉導途徑有關，與抑制細胞活性無關。