SH2B1對肝癌細胞增殖、凋亡及Akt/mTOR通路的影響

周 正,鄭 偉

(中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院腫瘤科，沈陽 110000)

肝癌是我國常見、危害極大的惡性腫瘤，以原發(fā)性肝癌較為常見，其病因及確切分子機制尚不完全明確[1-2]。肝癌早期癥狀不明顯，多數(shù)一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即為晚期，研究肝癌發(fā)生、發(fā)展分子學機制對于肝癌的診治具有重要意義[3]。Src同源性2 b銜接蛋白1(Src homology 2 binding protein 1，SH2B1)是含有SH2和PH結(jié)構域的信號接頭蛋白，在代謝平衡、免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用，與多種惡性腫瘤的增殖、遷移過程有關。研究發(fā)現(xiàn)，SH2B1在非小細胞肺癌、肺腺癌等惡性腫瘤患者癌組織中高表達，但在肝癌中研究較少[4-6]。本研究重點探討肝癌細胞株HepG2中SH2B1表達水平異常情況及沉默SH2B1表達對肝癌細胞增殖、凋亡以及蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(protein kinase B/mammalian target of rapamycin,Akt/mTOR)通路的影響，為臨床治療肝癌提供新的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料 人正常肝細胞株QSG-7701、肝癌細胞株HepG2均購自中國科學院細胞庫；慢病毒載體系統(tǒng)、Lipofectamine 2000購自美國Invitrogen公司；Trizol、二喹啉甲酸提取試劑盒購自南京凱基生物科技發(fā)展有限公司；改良杜氏伊格爾培養(yǎng)基(Dulbecco′s modified eagle medium，DMEM)、RPMI(Roswell Park Memorial Institute)1640培養(yǎng)基購自南通市百奧邁科生物技術有限公司；細胞計數(shù)試劑盒-8(cell counting Kit-8，CCK-8)實驗相關試劑購自美國Promega公司；鼠源一抗[SH2B1、Bax、Bcl-2、caspase-3、p-Akt、Akt、mTOR、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH)]、二抗(辣根過氧化物酶標記的山羊抗鼠)購自美國Cell Signal Technology。

1.2方法

1.2.1熒光實時定量聚合酶鏈反應法檢測肝癌細胞中SH2B1 mRNA表達情況 采用熒光實時定量聚合酶鏈反應法測定正常肝細胞株QSG-7701、肝癌細胞株HepG2及重組轉(zhuǎn)染后各組細胞中SH2B1 mRNA相對表達量。根據(jù)SH2B1序列設計mRNA引物，以GAPDH為內(nèi)參，并交由生工生物工程(上海)股份有限公司合成，SH2B1引物序列為5′-GCGCATCGTTACCATCATCACG-3′，3′-TTCTTCCTCTGTCCGACGGTCT-5′，GAPDH引物序列為5′-ATTGGAAC-GATACAGAGAAGATT-3′，3′-GGAACGCTTCACGAATTTG-5′。通過Trizol試劑盒提取細胞總RNA，并將2 μg RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA。配置實時定量聚合酶鏈反應體系，完成后將其放入熒光定量聚合酶鏈反應儀上進行反應，程序設定為：95 ℃預處理5 s，95 ℃ 15 s，60 ℃ 30 s，72 ℃ 15 s，以上3個步驟共循環(huán)40次。反應結(jié)束后對Ct值進行數(shù)據(jù)分析，采用2-ΔΔCt算法[7]計算SH2B1 mRNA相對表達量。

1.2.2細胞培養(yǎng) 從液氮罐中取出裝有人正常肝細胞株QSG-7701、肝癌細胞株HepG2細胞的凍存管，于37 ℃水浴鍋中快速解凍，待其完全解凍后置于離心管內(nèi)，離心半徑10 cm,1 000 r/min離心5 min，棄上清，加1 mL DMEM培養(yǎng)基懸垂細胞，吹打混勻，吸入無菌培養(yǎng)瓶，加入4 mL培養(yǎng)基混勻，置于溫度為37 ℃、體積分數(shù)為5% CO2的恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)24 h。按照實驗室方法進行細胞傳代，取第3代進行細胞接種。

1.2.3重組慢病毒轉(zhuǎn)染HepG2細胞獲得穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細胞株 針對SH2B1基因利用軟件設計合成兩條單鏈DNA Oligos，將兩條DNA oligos退火配對產(chǎn)生雙鏈，與慢病毒載體GV248連接，構建重組慢病毒載體[SH2B1-短發(fā)夾RNA(short hairpin RNA，shRNA)-綠色熒光蛋白(green fluorescent protein，GFP)-GV248作為SH2B1 shRNA組、NC-shRNA-GFP-GV248作為NC shRNA組]，同時以一段不針對任何基因的無關序列作為空白組，采用DMEM培養(yǎng)基(10%胎牛血清)培養(yǎng)293T細胞至細胞密度為70%，用Lipofectamine 2000將重組慢病毒載體與輔助質(zhì)粒轉(zhuǎn)染293T細胞，培養(yǎng)6 h，更換新鮮培養(yǎng)基，48 h后在4 ℃環(huán)境中放置15 min,以離心半徑10 cm，1 500 r/min 離心5 min，棄去細胞碎片，收集上清(包含病毒)，-80 ℃保存。取對數(shù)生長期的HepG2細胞于轉(zhuǎn)染前1 d接種于12孔板，每孔5×104個細胞，37 ℃，5% CO2條件下培養(yǎng)，按感染復數(shù)值感染細胞(感染復數(shù)為50)，加入5 μg/mL的聚凝膠。24 h后更換為含胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)基，此后每隔2天換液一次，當轉(zhuǎn)染效率達到80%以上時，加入嘌呤霉素進行壓力篩選出穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細胞株。

1.2.4免疫印跡法(Western blot法)檢測SH2B1蛋白及Akt/mTOR通路相關蛋白表達 取1.2.3中各組細胞，加入RIPA(Radio Immunoprecipitation Assay Lysis Buffer)裂解液，使用超聲波在室溫下勻漿，4 ℃離心半徑10 cm，10 000 r/min離心15 min，取上清液。使用BCA蛋白試劑盒測定細胞中總蛋白含量，制備電泳凝膠，進行聚丙烯酰胺凝膠電泳，轉(zhuǎn)移蛋白至聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)膜，0.01 mol/L的磷酸緩沖鹽溶液洗膜(5 min×3次)，封閉。封閉完成后加入適宜濃度一抗(SH2B1，Bax、caspase-3、Bcl-2、p-AKT，AKT，mTOR，1∶1 000)，4 ℃封閉過夜，24 h后棄去一抗，清洗PVDF膜，加入相應二抗(辣根過氧化物酶偶聯(lián)的山羊抗鼠)，37 ℃封閉2 h，棄去二抗，清洗PVDF膜，滴加電化學發(fā)光顯色液，通過凝膠成像系統(tǒng)捕獲蛋白條帶圖，使用Tanon 600圖像分析系統(tǒng)拍照并進行定量分析，以GAPDH為內(nèi)參。

1.2.5CCK-8法檢測細胞增殖能力 各組培養(yǎng)0、24、48、72、96 h時吸光度值，按照1.2.3分組，取對數(shù)生長期SH2B1細胞放入離心管內(nèi)，以離心半徑10 cm，1 000 r/min離心5 min棄上清，加入含10%胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)基，吹打混勻，制成細胞懸液，取10 μL細胞懸液，加入含1 mL RPMI 1640的微量離心管內(nèi)，吹打混勻，取10 μL稀釋細胞懸液，細胞計數(shù)板計數(shù)，以1.0×105個/mL細胞密度接種于12孔板，每孔100 μL，每組3個復孔。在37 ℃、5% CO2、飽和濕度條件下分別培養(yǎng)24、48、72、96 h，每孔加入10 μL濃度為1.5 mg/mL的CCK-8，在培養(yǎng)箱內(nèi)孵育4 h后，讀取吸光度值(A)，繪制細胞生長曲線，測定時以未接種細胞只加培養(yǎng)基孔的A值為空白對照調(diào)零。

1.2.6雙染流式細胞術檢測細胞凋亡能力 使用磷脂酰絲氨酸蛋白抗體/碘化丙啶(phosphatidylserine protein antibody/propidium iodide，Annexin V/PI)細胞凋亡檢測試劑盒及流式細胞儀檢測細胞凋亡情況。3組細胞缺氧培養(yǎng)48 h，胰酶消化收集細胞，預冷磷酸緩沖鹽溶液洗滌2次，離心棄上清液，配制成1×106個/mL的細胞懸液，100 μL細胞懸液加入5 μL磷脂酰絲氨酸蛋白抗體-異硫氰酸熒光素(phosphatidylserine protein antibody/fluorescein isothiocyanate，Annexin V-FITC)和5 μL磷脂酰絲氨酸混勻，室溫避光孵育15 min，流式細胞儀檢測凋亡率。實驗重復3次。

2 結(jié) 果

2.1肝癌細胞中SH2B1表達情況 與正常肝細胞相比，肝癌細胞中SH2B1 mRNA、SH2B1蛋白相對表達量顯著升高(P<0.05)。見圖1、表1。

2.2HepG2細胞慢病毒轉(zhuǎn)染后SH2B1表達變化 各組SH2B1 mRNA、SH2B1蛋白表達比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，與空白組、NC shRNA組相比，SH2B1 shRNA組SH2B1 mRNA、SH2B1蛋白表達顯著降低(P<0.05)。見圖2、表2。

a:正常肝細胞；b:肝癌細胞圖1 兩組肝細胞中SH2B1蛋白表達情況表1 兩組肝細胞中SH2B1 mRNA、SH2B1蛋白相對表達情況比較

組別nSH2B1/GAPDHmRNA蛋白正常肝細胞31.10±0.210.35±0.06肝癌細胞 31.59±0.411.04±0.19t值2.6068.483P值0.026<0.001

SH2B1：Src同源性2b銜接蛋白1；GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶

a：空白組；b：NC shRNA組；c：SH2B1 shRNA組圖2 慢病毒轉(zhuǎn)染后HepG2細胞SH2B1蛋白表達情況

2.3沉默SH2B1表達對HepG2細胞增殖的影響 各組轉(zhuǎn)染24 h、48 h、72 h、96 h后OD值呈下降趨勢

組別nSH2B1/GAPDHmRNA蛋白空白組31.06±0.211.03±0.18NC shRNA組31.04±0.191.02±0.17SH2B1 shRNA組30.57±0.09ab0.64±0.10abF值15.67612.481P值<0.0010.001

NC：陰性對照組；shRNA：短發(fā)夾RNA；SH2B1：Src同源性2b銜接蛋白1；GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；a與空白組比較，P<0.05；b與NC shRNA組比較，P<0.05

(P<0.05)；與空白組相比，NC shRNA組各時間點OD值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；與NC shRNA組和空白組相比，SH2B1 shRNA組轉(zhuǎn)染48 h、72 h、96 h后OD值顯著降低(P<0.05)；各組在組間、時點間、組間和時點間交互作用比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3。

組別nOD值(450 nm)0 h24 h48 h72 h96 h空白組30.13±0.030.33±0.061.05±0.211.54±0.301.73±0.28NC shRNA組30.16±0.030.35±0.071.16±0.231.59±0.311.81±0.29SH2B1 shRNA組30.15±0.030.34±0.070.64±0.03ab0.96±0.14ab1.16±0.04ab 組間F=6.357 P=0.015 時點間F=5.023 P=0.026 組間·時點間F=4.126 P=0.034

NC：陰性對照組；shRNA：短發(fā)夾RNA；SH2B1：Src同源性2b銜接蛋白1；a與空白組比較，P<0.05；b與NC shRNA組比較，P<0.05

2.4沉默SH2B1表達對HepG2細胞凋亡的影響 空白組、NC shRNA組、SH2B1 shRNA組凋亡率分別為(13.21±2.13)%、(17.62±2.18)%和(30.62±4.16)%，各組比較差異有統(tǒng)計學意義(F=27.725,P<0.001)，空白組與NC shRNA組細胞凋亡率比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，與空白組、NC shRNA組相比，SH2B1 shRNA組細胞凋亡率顯著升高(P<0.05)。

2.5沉默SH2B1表達對HepG2細胞凋亡相關蛋白的影響 各組Bax、Bcl-2、caspase-3蛋白水平比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，空白組與NC shRNA組Bax、Bcl-2、caspase-3蛋白水平比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，與空白組、NC shRNA組相比，SH2B1 shRNA組細胞中Bax、caspase-3蛋白水平顯著上升(P<0.05)，Bcl-2蛋白水平下降(P<0.05)。見圖3、表4。

a：空白組；b：NC shRNA組；c：SH2B1 shRNA組圖3 免疫印跡檢測凋亡相關蛋白表達表4 各組凋亡相關蛋白表達情況比較

組別nBax/GAPDHBcl-2/GAPDHcaspase-3/GAPDH空白組30.32±0.060.54±0.110.33±0.07NC shRNA組30.34±0.070.51±0.100.32±0.06SH2B1 shRNA組30.73±0.15ab0.34±0.02ab0.85±0.17abF值15.51310.92022.115P值0.0040.010<0.01

NC：陰性對照組；shRNA：短發(fā)夾RNA；SH2B1：Src同源性2b銜接蛋白1；GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；a與空白組比較，P<0.05；b與NC shRNA組比較，P<0.05

2.6沉默SH2B1表達對Akt/mTOR通路的影響 各組p-Akt、mTOR蛋白表達比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，空白組與NC shRNA組比較p-Akt、mTOR蛋白表達差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，與空白組和NC shRNA組比較，SH2B1 shRNA組p-AKT、mTOR蛋白水平明顯降低(P<0.05)。見圖4、表5。

a:空白組；b:NC shRNA組；c:SH2B1 shRNA組圖4 Akt/mTOR通路相關蛋白表達情況表5 各組Akt/mTOR通路相關蛋白表達情況比較

組別np-Akt/AktmTOR/GAPDH空白組31.33±0.330.87±0.21NC shRNA組31.31±0.320.86±0.21SH2B1 shRNA組30.64±0.15ab0.29±0.06abF值5.93710.807P值0.0380.010

NC：陰性對照組；shRNA：短發(fā)夾RNA；SH2B1：Src同源性2b銜接蛋白1；Akt：蛋白激酶B；mTOR：哺乳動物雷帕霉素靶蛋白；GAPDH：甘油醛-3-磷酸脫氫酶；a與空白組比較，P<0.05；b與NC shRNA組比較，P<0.05

3 討 論

SH2B1屬于SH2B家族，包含SH2和PH區(qū)域，在生長發(fā)育、免疫調(diào)節(jié)、代謝平衡中發(fā)揮重要作用[6]。SH2B1過往研究多集中在脂肪調(diào)控、血糖控制等代謝類疾病方面[7-8]，近年來研究發(fā)現(xiàn)SH2B1在胃癌、肺癌等惡性腫瘤中存在異常表達[9-10]。Liu等[9]研究表明，SH2B1在胃癌中高表達，且參與胃癌增殖、侵襲、遷移過程。Zhang等[10]研究表明，SH2B1在非小細胞肺癌組織及非小細胞肺癌細胞株中高表達。本研究中，SH2B1在肝癌細胞株HepG2中表達顯著高于人正常肝細胞株，推測SH2B1高表達可能與肝癌的發(fā)生、發(fā)展相關。借助慢病毒載體轉(zhuǎn)染SH2B1后，HepG2細胞中SH2B1 mRNA、SH2B1蛋白表達量顯著降低，提示本研究轉(zhuǎn)染效率較高。

癌細胞增殖能力強是癌癥發(fā)展迅速的原因之一[11]。本研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)染SH2B1 shRNA 24 h，HepG2細胞增殖緩慢，且3組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，48 h后SH2B1 shRNA組OD值顯著低于空白組及NC shRNA組，提示沉默SH2B1表達對肝癌細胞增殖有一定抑制作用。研究表明，下調(diào)胃癌細胞中SH2B1表達后，胃癌細胞凋亡率顯著升高[12]。本研究中流式細胞術檢測顯示，沉默SH2B1表達后細胞凋亡率顯著升高，與在胃癌中表達一致，此外促凋亡相關蛋白Bax、凋亡執(zhí)行蛋白caspase-3表達增加，抑制凋亡蛋白Bcl-2表達下降，提示沉默SH2B1表達可促進細胞凋亡相關蛋白表達和HepG2細胞凋亡，控制肝癌細胞生長速度。

Akt/mTOR信號通路參與控制細胞自噬、運動、增殖、生長及存活等多種細胞過程，其激活異常與人類多種疾病有關，大量研究發(fā)現(xiàn)，其在腫瘤細胞的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[12-14]。研究表明Akt/mTOR信號通路在肝癌中存在異常激活，阻斷Akt/mTOR信號通路是治療肝癌的新思路[15-17]。Akt是細胞存活的主要調(diào)節(jié)因子，通過直接抑制促凋亡蛋白或抑制由轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生促凋亡信號參與調(diào)解細胞存活[18]。mTOR底物磷酸化可增強合成代謝或限制分解代謝，從而促進細胞生長[19]。本研究中，沉默SH2B1表達后，Akt磷酸化、mTOR蛋白水平顯著降低，提示沉默SH2B1表達可能抑制Akt磷酸化、mTOR蛋白表達，推測一方面Akt磷酸化降低可直接促進促凋亡蛋白Bax、caspase-3表達，促進肝癌細胞凋亡，另一方面Akt磷酸化引起級聯(lián)反應，抑制mTOR蛋白表達，抑制肝癌細胞的增殖，具體機制有待進一步研究。

綜上所述，SH2B1在肝癌中高表達，沉默SH2B1表達可抑制肝癌細胞增殖，促進細胞凋亡，其機制可能是通過抑制Akt/mTOR信號通路活性發(fā)揮作用的。提示SH2B1可能作為治療肝癌的靶點，具有一定的應用前景。但本研究也存在不足，SH2B1通過Akt/mTOR信號通路抑制肝癌細胞增殖、促進凋亡的相關機制有待進一步探究。