拉毛卓瑪, 孫智娜, 張曉巖, 何秀琴, 才德吉
(青海省紅十字醫(yī)院, 青海 西寧 810000)
肺癌致死率在所有腫瘤中排名第一,全球每年大約有170萬人死于肺癌,并且發(fā)病率還在逐年增加[1-2]。無早期特異性診斷方法及較易發(fā)生轉(zhuǎn)移是肺癌致死的主要原因。由于無有效的早期診斷方法,大部分肺癌被證實(shí)時(shí)已處于晚期,極易發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此,在診斷方法未取得重大進(jìn)展之前,抑制肺癌轉(zhuǎn)移成為延長(zhǎng)肺癌患者生存時(shí)間,降低肺癌致死率的主要治療手段。但轉(zhuǎn)移機(jī)制的復(fù)雜性給抑制肺癌轉(zhuǎn)移的治療帶來了巨大挑戰(zhàn),因此,闡明肺癌轉(zhuǎn)移機(jī)制將對(duì)肺癌的診治具有重大意義。
神經(jīng)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化基因1(neuroepithelial cell transforming gene-1,NET-1)是小G蛋白R(shí)hoA特異的鳥苷酸交換因子,通過激活RhoA信號(hào)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、細(xì)胞周期和細(xì)胞骨架重排,具有類似原癌基因的功能。目前已發(fā)現(xiàn),NET-1的表達(dá)與子宮頸癌、肺癌、胃癌、肝癌和膠質(zhì)細(xì)胞瘤等多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展有關(guān)[3]。作為原癌基因,NET-1在腫瘤中的異常激活可促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、遷移、黏附、血管生成以及抗凋亡等[4-5]。有研究顯示NET-1在宮頸癌[6]、皮膚鱗癌[4]和肝癌[7-8]等腫瘤中的表達(dá)均與轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。作為治療腫瘤的候選靶點(diǎn)之一,NET-1與肺鱗癌轉(zhuǎn)移的關(guān)系及其相關(guān)分子機(jī)制尚未見報(bào)道,本研究將首次探索NET-1對(duì)肺鱗癌轉(zhuǎn)移的影響及分子機(jī)制,為肺鱗癌轉(zhuǎn)移治療尋找有效的靶蛋白。
HEK293細(xì)胞、人肺鱗癌細(xì)胞系H226、H1703、H2170、SK-MES-1、H520和YTMLC-90細(xì)胞及正常肺上皮細(xì)胞系BEAS-2B購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)細(xì)胞庫(kù)。
臨床病理檢材選取我院2016年1月~2017年6月期間的53例肺鱗癌(lung squamous cell carcinoma,LSC)、24例正常肺上皮(normal lung epithelium,NLE)及27例肺鱗狀上皮內(nèi)病變(lung squamous intraepithelial lesion,SIL)。53例肺鱗癌患者年齡25~88歲,中位年齡49歲,男30例,女23例。臨床TNM分期按國(guó)際抗癌聯(lián)盟(UICC)2009標(biāo)準(zhǔn)分為,Ⅰ期12例,Ⅱ期13例,Ⅲ期19例,Ⅳ期9例;高中分化23例,低分化30例;有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者21例,無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者32例。所有患者取標(biāo)本前均未行放、化療,臨床資料完整。所有患者均知情同意,并經(jīng)我院醫(yī)院倫理委員審議批準(zhǔn)。
空病毒載體Ad-control和Ad-NET-siRNA(含靶向抑制NET-1基因的NET-siRNA重組腺病毒)由上海生工構(gòu)建完成;DMEM高糖培養(yǎng)液購(gòu)自Gibco;胎牛血清(fetal bovine serun,F(xiàn)BS)購(gòu)自北京四季青生物科技有限公司;胰蛋白酶、SP9001免疫組化試劑盒、RIPA裂解液、超敏型ECL檢測(cè)試劑、SDS-PAGE凝膠配制試劑盒、SDS-PAGE蛋白上樣緩沖液、SDS-PAGE電泳液以及蛋白質(zhì)印跡轉(zhuǎn)膜液均購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;抗NET-1、E-cadherin、vimentin、Snail1抗體均屬于兔單克隆抗體,皆購(gòu)自Abcam;HRP標(biāo)記的山羊抗兔IgG購(gòu)自CST;TRIzol、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒和實(shí)時(shí)定量PCR試劑盒購(gòu)自TaKaRa;引物由TaKaRa合成,E-cadherin的上游引物序列為 5’-CCTACGATTTCCCATCACCA-3’,下游引物序列為 5’-GTCCACGGTCTCCTGTCTGT-3’;vimentin的上游引物序列為 5’-GGATTTCTCTGCCTCTTCCA-3’;下游引物序列為 5’- CACCTGTCCGTCTCTGGTTT-3’;β-actin的上游引物序列為 5’-AGGGAAATCGTGCGTGACAT-3’,下游引物序列為 5’- GAACCGCTCATTGCCGATAG-3’。
3.1免疫組化實(shí)驗(yàn) 將烘烤過的組織切片脫蠟至水,微波-酸抗原修復(fù)后,用3%過氧化氫室溫孵育10 min,消除內(nèi)源性過氧化物酶的活性。PBS沖洗3次,每次3 min。山羊血清室溫封閉15 min。滴加適量1∶200稀釋的 I 抗,4 ℃過夜。PBS沖洗3次,每次3 min。將SP試劑盒中生物素標(biāo)記的 II 抗滴加適量于切片的組織上37 ℃孵育30 min。PBS沖洗3 次,每次3 min。將辣根過氧化物酶標(biāo)記的鏈霉卵白素工作液滴加適量于切片的組織上,37 ℃孵育10 min。PBS 沖洗3次,每次3 min。DAB室溫顯色5 min,在顯微鏡下觀察,至顯色程度適宜,以自來水沖洗,終止反應(yīng)。蘇木素復(fù)染2 min,用自來水沖洗切片。將切片在0.5%的鹽酸乙醇中浸蘸一下即取出,用自來水沖洗浸泡3 min后浸入PBS中3 min。將切片脫水后二甲苯透明,中性樹膠封片,晾干后保存,拍照分析。根據(jù)切片的陽(yáng)性細(xì)胞百分比及陽(yáng)性信號(hào)強(qiáng)度(棕黃色)進(jìn)行評(píng)分,隨機(jī)選取每張切片的5個(gè)高倍鏡視野,陽(yáng)性細(xì)胞所占的百分比計(jì)分:陰性為0分,陽(yáng)性細(xì)胞<25%為1分,25%~50%為2分,50%~75%為3分,>75%為4分,同時(shí)對(duì)每個(gè)視野中陽(yáng)性細(xì)胞的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)分:無色為0分,淺黃色為1分,棕黃色為2分,棕褐色為3分;二者乘積>3者為陽(yáng)性(+),反之為陰性(-)。
3.2細(xì)胞培養(yǎng) 將HEK293細(xì)胞、YTMLC-90細(xì)胞和BEAS-2B細(xì)胞均用含有10%胎牛血清的DMEM高糖培養(yǎng)液,置于37 ℃、5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),待細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)至80%~90%的融合度時(shí)傳代。
3.3重組腺病毒的擴(kuò)增及最佳感染效價(jià)的篩選 在對(duì)數(shù)增殖期的YTMLC-90細(xì)胞中加入Ad-control(1 μL)或Ad-NET-siRNA(1 μL)病毒原液進(jìn)行病毒擴(kuò)增,待細(xì)胞變圓呈串珠樣,約60%漂浮起來后離心收集細(xì)胞,液氮冷凍15 min,37 ℃水浴融解并振蕩處理1 min,如此反復(fù)凍融3次;4 ℃、11 950 ×g離心5 min;取上清液(含病毒)加入HEK293細(xì)胞反復(fù)感染。通過以上步驟反復(fù)擴(kuò)增,最終獲得高效價(jià)的Ad-NET-siRNA和Ad-control重組腺病毒。 測(cè)定病毒效價(jià),最后計(jì)算重組腺病毒效價(jià)為5×1016pfu/L。取生長(zhǎng)良好的YTMLC-90細(xì)胞接種于24孔板中,待細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)至50%的融合度時(shí)進(jìn)行重組腺病毒的感染;共設(shè)6組細(xì)胞,分別加入0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 和1.1 μL重組腺病毒[感染復(fù)數(shù)(multiplicity of infection,MOI)分別為5、15、25、35、45和55],每組設(shè)置4個(gè)復(fù)孔;分別在24、48和72 h時(shí)觀察記錄細(xì)胞中熒光表達(dá)情況及細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài);以感染率>70%,且不影響細(xì)胞狀態(tài)為最佳感染效價(jià)(MOI = 25)。剩余的病毒分裝于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
3.4重組腺病毒感染 YTMLC-90細(xì)胞傳代培養(yǎng),待貼壁細(xì)胞增殖至50%~60%融合度時(shí),分別加入相應(yīng)最佳感染濃度的腺病毒,于24 h后觀察記錄各組細(xì)胞熒光表達(dá)情況。實(shí)驗(yàn)分組如下:(1)BEAS-2B組:BEAS-2B細(xì)胞;(2)空白對(duì)照(blank)組:未用任何病毒處理的YTMLC-90細(xì)胞;(3)Ad-control組:感染空載體腺病毒Ad-control的YTMLC-90細(xì)胞;(4)Ad-NET-siRNA組:感染重組腺病毒Ad-NET-siRNA的YTMLC-90細(xì)胞。
3.5qPCR實(shí)驗(yàn) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期YTMLC-90細(xì)胞,加入Ad-control空載體和Ad-NET-siRNA載體,處理24 h,加入1.5 mL TRIzol于冰上吹打細(xì)胞,室溫靜置5 min,13 000 r/min離心5 min,吸取上清,加入氯仿,靜置離心,吸取上清加入異丙醇,靜置離心,棄去上清,75%乙醇清洗沉淀,離心棄上清,保留沉淀并干燥處理,用DEPC水溶解。然后按照反應(yīng)試劑盒依次經(jīng)過去除基因組DNA反應(yīng)、反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和qPCR進(jìn)行擴(kuò)增,擴(kuò)增程序?yàn)?預(yù)變性 95 ℃ 10 min,1循環(huán)數(shù);擴(kuò)增 95 ℃ 15 s、60 ℃ 15 s、72 ℃ 30 s,40個(gè)循環(huán)數(shù)。
3.6侵襲實(shí)驗(yàn) 取4 ℃放置30 min 的24 孔板和Transwell小室。在超凈工作臺(tái)上,將Transwell小室放入24孔板,用4 ℃無血清DMEM培養(yǎng)基稀釋Matrigel基質(zhì)膠(培養(yǎng)基 ∶膠=8 ∶1),取50 μL稀釋好的基質(zhì)膠鋪于Tranwell小室微孔膜的上表面,放入培養(yǎng)箱1 h,使膠凝固。同時(shí)將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的各組細(xì)胞,胰蛋白酶消化,用無血清 DMEM培養(yǎng)基吹打成單細(xì)胞懸液,細(xì)胞密度為4×108/L。取出24孔板,下室中加入600 μL含有20% FBS的DMEM培養(yǎng)基,上室中加入400 μL配制好的單細(xì)胞懸液,蓋上蓋子,放入37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h后,取出小室,小心吸棄培養(yǎng)基,PBS漂洗,甲醇固定30 min后,用棉簽輕輕拭去未遷移過去的細(xì)胞,0.1%結(jié)晶紫染色2 min,PBS反復(fù)漂洗至未結(jié)合染料全部洗去,顯微鏡下觀察遷移情況,每個(gè)濃度選取不同視野拍照記錄。
3.7Western blot實(shí)驗(yàn) 取各組細(xì)胞,PBS洗滌后,加入RIPA裂解液在冰上裂解細(xì)胞,待細(xì)胞裂解后收集于離心管中,繼續(xù)裂解30 min,13 000 r/min離心,收集上清,測(cè)定蛋白濃度,加入4×上樣緩沖液,煮沸5 min,充分變性,-20 ℃保存?zhèn)溆?。制?0%分離膠和5%濃縮膠;按蛋白濃度確定上樣量;然后經(jīng)過電泳,轉(zhuǎn)膜,封閉,I 抗孵育過夜(其中NET-1、E-cadherin以及vimentin以1 ∶1 000稀釋,Snail1以及β-actin以1 ∶800稀釋),PBS洗滌,II 抗室溫孵育1.5 h(以1 ∶2 000稀釋),PBS洗滌,ECL發(fā)光液顯色,X射線片顯影,拍照,用Image Pro Plus軟件對(duì)灰度值進(jìn)行分析。
數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,不同臨床病理學(xué)特征間的同一指標(biāo)比較采用2檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05;3組間2檢驗(yàn)采用卡方分割,檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.0167。多組比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
利用免疫組化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)NLE、SIL及LSC中NET-1的蛋白表達(dá),各組中NET-1陽(yáng)性表達(dá)率見表1。由表1可知LSC組中NET-1陽(yáng)性表達(dá)率為50.94%,顯著高于NLE組的12.5%和SIL組的22.22%(P<0.05),NLE組和SIL組NET-1陽(yáng)性表達(dá)率的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性,見圖1、表1。
Figure 1. NET-1 positive expression in NLE, SIL and LSC tissues (×100).
圖1 NLE、SIL和LSC 3組組織中NET-1陽(yáng)性表達(dá)情況
表1 NLE、SIL和LSC 3組中NET-1陽(yáng)性表達(dá)分布的差異
Table 1.The differences in NET-1 positive expression distribution among NLE, SIL and LSC groups
GroupnNET-1 expression+-Positive rate(%)NLE2432112.50?SIL2762122.22?LSC53272650.94
*P<0.05vsLSC group.
表2 NET-1表達(dá)與肺鱗癌臨床病理特征的關(guān)系
NET-1表達(dá)量由高到低的細(xì)胞排列依次為YTMLC-90、H2170、H226、SK-MES-1、H520和H1703,見圖2。
與BEAS-2B組相比,YTMLC-90細(xì)胞blank組和Ad-control組的NET-1蛋白含量顯著上升;與Ad-control組相比,Ad-NET-siRNA組的NET-1蛋白含量顯著下降(P<0.05),見圖3。
與BEAS-2B組相比,YTMLC-90細(xì)胞blank組和Ad-control組的侵襲能力顯著提高;與Ad-control組相比,Ad-NET-siRNA組的侵襲能力顯著下降(P<0.05),見圖4。
Figure 2.The protein expression of NET-1 in different cell lines. Mean±SD.n=3.
圖2 NET-1在不同細(xì)胞株中的表達(dá)情況
Figure 3.The effect of Ad-NET-siRNA transfection on the protein expression of NET-1 in the YTMLC-90 cells. Mean±SD.n=3.*P<0.05vsBEAS-2B group;#P<0.05vsAd-control group.
圖3 轉(zhuǎn)染Ad-NET-siRNA對(duì)YTMLC-90細(xì)胞中NET-1蛋白表達(dá)的影響
與BEAS-2B組相比,YTMLC-90細(xì)胞blank組和Ad-control組E-cadherin的mRNA和蛋白表達(dá)顯著下降,與Ad-control組相比,Ad-NET-siRNA組細(xì)胞E-cadherin的mRNA和蛋白表達(dá)顯著上升;與正常BEAS-2B組相比,YTMLC-90細(xì)胞的blank組和Ad-control組vimentin的mRNA和蛋白表達(dá)顯著上升,與Ad-control組相比,Ad-NET-siRNA組vimentin的mRNA和蛋白表達(dá)顯著下降(P<0.05),見圖5。
與正常BEAS-2B組相比,YTMLC-90細(xì)胞blank組和Ad-control組的Snail1蛋白含量顯著上升,與Ad-control組相比,Ad-NET-siRNA組的Snail1蛋白含量顯著下降(P<0.05),見圖6。
肺癌是源于呼吸道上皮細(xì)胞的惡性腫瘤,依據(jù)組織學(xué)特點(diǎn)將其分為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)和小細(xì)胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC),其中NSCLC占肺癌患者總數(shù)的85%,而NSCLC又可分為腺癌(占40%),鱗癌(占30%),大細(xì)胞癌(占10%)[9-11],吸煙和遺傳易感性是肺鱗癌的主要致病因素[12-13]。中國(guó)吸煙者數(shù)目龐大、煙齡長(zhǎng)以及吸煙者人均吸煙量大導(dǎo)致肺鱗癌在國(guó)內(nèi)發(fā)病率和致死率極高[14]。轉(zhuǎn)移是肺鱗癌致死的主要原因之一,闡明促進(jìn)轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制將為肺鱗癌的抗轉(zhuǎn)移治療提供理論基礎(chǔ)和潛在的分子靶點(diǎn)。已有研究表明作為原癌基因,NET-1在多種腫瘤中表達(dá)上調(diào),具有促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移的作用[3-5]。本研究通過對(duì)臨床標(biāo)本中NET-1的表達(dá)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)肺鱗癌中NET-1蛋白的陽(yáng)性表達(dá)率顯著高于肺正常上皮組織和肺鱗狀上皮內(nèi)病變組織,提示NET-1在肺鱗癌中表達(dá)普遍上調(diào)。進(jìn)一步對(duì)比不同臨床病理資料分類的肺鱗癌患者中NET-1陽(yáng)性患者的比例發(fā)現(xiàn)低分化、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及TNM分期 Ⅲ~Ⅳ的患者中NET-1陽(yáng)性患者比例均顯著高于中、高分化、無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及TNM分期Ⅰ~Ⅱ期的患者,提示NET-1表達(dá)上調(diào)與肺鱗癌的惡性程度呈正相關(guān)性,其可能促進(jìn)肺鱗癌的發(fā)生、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移。
Figure 4.The effect of Ad-NET-siRNA transfection on the invasive ability of YTMLC-90 cells(×400). Mean±SD.n=3.*P<0.05vsBEAS-2B group;#P<0.05vsAd-control group.
圖4 轉(zhuǎn)染Ad-NET-siRNA對(duì)YTMLC-90細(xì)胞侵襲能力的影響
腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)失去組織性的“脫分化”,同時(shí)獲得侵襲、轉(zhuǎn)移特性的過程[15-16],因此分化程度、有無轉(zhuǎn)移和TNM分期均為反映腫瘤惡性程度的指標(biāo)。大量研究提示“脫分化”過程在上皮癌中表現(xiàn)的尤為突出,其分子機(jī)制在于上皮間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)[17-18]。研究發(fā)現(xiàn)EMT過程在腫瘤獲得轉(zhuǎn)移特性的過程中扮演重要作用。在肺鱗癌中,NET-1是否可通過激活EMT過程促進(jìn)肺鱗癌轉(zhuǎn)移,本研究在體外選取肺鱗癌細(xì)胞做了進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。首先本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與BEAS-2B細(xì)胞相比,YTMLC-90細(xì)胞中NET-1蛋白高表達(dá),同時(shí)具有較高的侵襲能力;YTMLC-90細(xì)胞中高表達(dá)的NET-1被沉默后,YTMLC-90細(xì)胞侵襲能力顯著下降,以上提示在YTMLC-90細(xì)胞NET-1高表達(dá),并促進(jìn)YTMLC-90細(xì)胞侵襲,與YTMLC-90細(xì)胞的侵襲能力直接相關(guān)。進(jìn)一步在分子水平發(fā)現(xiàn),與BEAS-2B細(xì)胞相比,YTMLC-90細(xì)胞中E-cadherin的mRNA和蛋白低表達(dá),vimentin的mRNA和蛋白高表達(dá); 敲減NET-1表達(dá)的YTMLC-90細(xì)胞E-cadherin的mRNA和蛋白表達(dá)升高,vimentin的mRNA和蛋白表達(dá)降低。E-cadherin與vimentin的變化與EMT直接相關(guān),其中E-cadherin是維持細(xì)胞間連接的重要蛋白,vimentin是維持細(xì)胞形態(tài),參與細(xì)胞有絲分裂、分化的重要骨架蛋白[19-20]。在分子生物學(xué)層面上,E-cadherin表達(dá)下降,vimentin表達(dá)上升是細(xì)胞間連接下降、極性消失,發(fā)生EMT的重要標(biāo)志。多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子參與E-cadherin基因表達(dá)的調(diào)控,其中Snail、Twist和Slug等轉(zhuǎn)錄因子可與E-cadherin基因啟動(dòng)子相結(jié)合,抑制E-cadherin蛋白表達(dá),導(dǎo)致細(xì)胞間連接減弱,啟動(dòng)EMT[21-23]。本研究發(fā)現(xiàn)與正常BEAS-2B細(xì)胞相比,YTMLC-90細(xì)胞的Snail1蛋白含量顯著上升,敲減NET-1表達(dá)后, YTMLC-90細(xì)胞的Snail1蛋白含量顯著下降,提示YTMLC-90細(xì)胞中NET-1的高表達(dá)可導(dǎo)致Snail1蛋白含量升高,從而促進(jìn)YTMLC-90細(xì)胞EMT,致使YTMLC-90細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力升高。
Figure 5.The effect of Ad-NET-siRNA transfection on the expression of E-cadherin and vimentin at protein and mRNA levels in the YTMLC-90 cells. A: the results of Western blot for determining the protein levels; B: the quantitative analysis of mRNA expression. Mean±SD. n=3. *P<0.05 vs BEAS-2B group; #P<0.05 vs Ad-control group.
Figure 6.The effect of Ad-NET-siRNA transfection on the protein expression of Snail1 in the YTMLC-90 cells. Mean±SD. n=3. *P<0.05 vs BEAS-2B group; # P<0.05 vs Ad-control group.
綜上所述,在肺鱗癌中NET-1蛋白高表達(dá),且這種高表達(dá)與肺鱗癌的分化程度呈負(fù)相關(guān),與TNM分期、有淋巴轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)NET-1可通過促進(jìn)肺鱗癌細(xì)胞中Snail1蛋白的表達(dá),啟動(dòng)EMT,提高肺鱗癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力。