謝健*,曾德華
(1福建醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院預(yù)防科,福州350002;2福建醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)學(xué)院,福州350004;3福建省口腔醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建醫(yī)科大學(xué),福州350004; 4中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九〇〇醫(yī)院病理科,福州350000)
涎腺腺樣囊性癌(salivary adenoid cystic carcinoma)是一個(gè)發(fā)生率較低的頭頸部腫瘤,發(fā)病率約為1%[1]。涎腺腺樣囊性癌常發(fā)生于腮腺和小唾液腺,也可發(fā)生于下頜下腺[2]。其進(jìn)展較緩慢,患者的5年生存率約為60%,但該疾病存在嗜神經(jīng)性和早期遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的特點(diǎn),并且遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶常為肺部,所以患者常易出現(xiàn)神經(jīng)癥狀并出現(xiàn)早期轉(zhuǎn)移[3-5]。目前腺樣囊性癌的治療還是以手術(shù)伴或者不伴局部放療為主,還沒有標(biāo)準(zhǔn)的全身系統(tǒng)性化療方案[6]。該疾病復(fù)發(fā)率較高,30%的復(fù)發(fā)患者是遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶的復(fù)發(fā),遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶復(fù)發(fā)時(shí)可以伴隨或不伴隨原發(fā)灶復(fù)發(fā)[7]。
鈣粘蛋白(cadherin,CDH)家族是鈣依賴性的親同性細(xì)胞黏附分子,依賴于二價(jià)的鈣離子發(fā)生作用。它存在機(jī)體的各個(gè)地方,目前已發(fā)現(xiàn)的有30多個(gè)家族成員[8]。鈣粘蛋白主要功能是介導(dǎo)細(xì)胞間連接、增強(qiáng)細(xì)胞間黏附、參與正常組織形成與分化、調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移運(yùn)動(dòng)和相關(guān)通路等。不僅如此,鈣粘蛋白被發(fā)現(xiàn)與多種腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展有關(guān)[9-13]。哺乳動(dòng)物中常見的鈣粘蛋白分子為CDH1基因編碼的E鈣粘蛋白、CDH2和CDH12基因編碼的N鈣粘蛋白、CDH4編碼的R鈣粘蛋白(R-cadherin,R-cad)和CDH5編碼的VE鈣粘蛋白等。E鈣粘蛋白主要存在于著床前的胚胎、上皮細(xì)胞中;P鈣粘蛋白主要分布于心,肺,小腸以及胚胎滋養(yǎng)層;N鈣粘蛋白主要分布于神經(jīng)系統(tǒng)、心和肺中;R-cad主要存在于視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞[14-17]。此外,很多研究表明鈣粘蛋白家族和癌癥的發(fā)生發(fā)展存在著千絲萬縷的聯(lián)系[18-21]。
目前關(guān)于涎腺腺樣囊性癌的靶向治療藥物有伊馬替尼,西妥昔單抗等,但是效果不佳,效果較好的有靶向血管內(nèi)皮因子受體(VEGFR)的藥物,緩解率為11%~16%和9.17%,但是目前還在臨床二期實(shí)驗(yàn)中。因?yàn)镽-cad本身在多種腫瘤中被發(fā)現(xiàn)存在顯著功能,在實(shí)驗(yàn)組的前期研究中也發(fā)現(xiàn)R-cad可能和涎腺腺樣囊性癌的侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān),但具體的作用尚不明確,所以深入研究R-cad和涎腺腺樣囊性癌的關(guān)系,研究其作為治療靶點(diǎn)的可行性,具有積極的意義[22]。
涎腺腺樣囊性癌樣本30例和癌旁正常涎腺組織樣本22例,均由中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九〇〇醫(yī)院病理科提供。
高轉(zhuǎn)移涎腺腺樣囊性癌細(xì)胞系(SACC-LM)從北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院獲得。細(xì)胞在含有15%胎牛血清(Gibco BRL, Grand Island, NY)的1640培養(yǎng)基(Gibco BRL,Grand Island,NY)中,在37 ℃、5% CO2、濕潤空氣培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞用于分析。
為了靶向下調(diào)R-cad的表達(dá),設(shè)計(jì)并合成R-cad特異siRNA(siRNA-1和sRNA-2)和對(duì)照siRNA(siRNA-NC)(上?;蛑扑幱邢薰荆┣玫虲DH4表達(dá),序列信息見表1。使用Lipofectamine RNAi-MAX轉(zhuǎn)染法將相應(yīng)siRNA轉(zhuǎn)染到SACC-LM細(xì)胞。
表1 R-cad siRNA及對(duì)照siRNA序列Tab.1 The sequences of R-cad siRNA and its control siRNA
收集6孔板中培養(yǎng)的SACC-LM細(xì)胞(每孔約有5×105個(gè)細(xì)胞),使用Trizol試劑(Invitrogen,USA)提取其總RNA。使用PrimeScript? RT reagent Kit試劑盒(Takara,日本),將提取的RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。用Terra qPCR Direct TB Green? Premix(Takara,日本)進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)分析。R-cad的對(duì)應(yīng)基因CDH4和內(nèi)參基因GAPDH的引物序列見表2。qRT-PCR反應(yīng)如下: 95 ℃變性2 min,然后在 95 ℃ 變性 15 s,60 ℃ 變性 30 s,95 ℃變性15 s,如此循環(huán)40次。
表2 實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR引物序列Tab.2 The sequences of real-time RT-PCR primers
10% SDS-PAGE分離提取的總蛋白(30 μg)并將其轉(zhuǎn)移至PVDF膜(Amersham Biosciences)。1%牛血清白蛋白封閉30 min之后,將膜與兔抗R-cad抗體(1∶100;Abnova,美國)和小鼠抗GAPDH(1∶1000;Santa Cruz,美國)抗體4 ℃孵育過夜。TBST洗滌后,堿性磷酸酶偶聯(lián)的羊抗兔IgG(1∶1000;博士地德,武漢)或小鼠IgG(1∶5000;博士德,武漢)室溫孵育1 h, CDP-Star試劑(Roche,USA)顯影,凝膠成像系統(tǒng)(Biorad ChemiDoc MP,美國)成像。
采用SP法免疫組織化學(xué)技術(shù)對(duì)SACC癌組織和癌旁正常涎腺組織(對(duì)照)進(jìn)行R-cad染色。組織切片經(jīng)脫蠟和酒精梯度脫水后將切片在3%雙氧水中孵育10 min以抑制內(nèi)源性過氧化物酶活性。之后將切片在10 mmol/L檸檬酸鈉緩沖液(pH 6.0)中煮沸10 min修復(fù)抗原。在PBS清洗3次后,切片用通用封閉試劑(Maxin,美國)室溫下封閉10 min。封閉結(jié)束后,切片用兔抗R-cad一抗(1∶100)室溫孵育1 h。PBS洗3次,用生物素偶聯(lián)羊抗兔IgG(1∶200;Maxin,美國)室溫孵育30 min, PBS洗3次。滴加鏈霉素親和素-過氧化物酶(1∶100;子科生物, 中國)室溫孵育30 min,PBS洗3次。二氨基聯(lián)苯胺四鹽酸鹽(DAB)(Maxin,美國)呈色,蘇木精(Dako,丹麥)復(fù)染, 脫水、透明、封固后顯微鏡檢查。全部載玻片由兩名病理醫(yī)生獨(dú)立審查。按以下3步對(duì)染色結(jié)果進(jìn)行評(píng)分:①根據(jù)陽性染色強(qiáng)弱進(jìn)行評(píng)分——陰性染色為0分,弱陽性染色為1分,陽性染色為2分,強(qiáng)陽性染色為3分;②以陽性染色占細(xì)胞的面積評(píng)分——無染色為0分,染色面積≤30%為1分; 30% <染色面積≤50%為2分;染色面積>50%為3分;③將陽性染色強(qiáng)度得分陽性面積得分的乘積作為免疫反應(yīng)性強(qiáng)弱評(píng)分——0為陰性;0<評(píng)分≤3,弱陽性;3<評(píng)分≤6,陽性;6 <分?jǐn)?shù)≤9,強(qiáng)陽性。
為了評(píng)估R-cad的表達(dá)水平與SACC-LM細(xì)胞遷移、侵襲的關(guān)系,使用底部沒有鋪滿金屬基質(zhì)膠(8 μm孔徑,BD Sciences,USA)的24孔遷移小室和底部鋪滿金屬基質(zhì)膠的24孔侵襲小室進(jìn)行細(xì)胞遷移和侵襲能力測(cè)定。細(xì)胞在無血清培養(yǎng)基中饑餓過夜,消化收集在含0.1% 胎牛血清的1640培養(yǎng)基中。將7×104個(gè)細(xì)胞和500 μL含0.1% 胎牛血清的1640培養(yǎng)基的懸液加入上室,將800 μL含10% 胎牛血清的1640培養(yǎng)液加入下室,放入37 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)。48 h后,用棉簽擦去上室中的細(xì)胞并對(duì)通過上室進(jìn)入到下室的細(xì)胞進(jìn)行染色、計(jì)數(shù)和拍照。
將用有效敲低CDH4的siRNAR構(gòu)建的慢病毒(吉?jiǎng)P基因,上海)感染SACC-LM細(xì)胞構(gòu)建了R-cad穩(wěn)定下調(diào)的穩(wěn)定感染細(xì)胞株,以感染siRNA-NC慢病毒的SACC-LM細(xì)胞為對(duì)照。選取4周齡的BALB/C雌性裸鼠10只(福建醫(yī)科大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室提供),將200 μL含有5×105個(gè)細(xì)胞的混懸液注入裸鼠尾靜脈,10周后使用摘眼球去血+頸部脫臼的方式處死小鼠,取肺組織,固定、石蠟包埋、切片,選取最大切面肺組織切片行HE染色,掃描儀(MOTIC-VIM1000,中國)掃描全切片,計(jì)數(shù)肺轉(zhuǎn)移灶數(shù)量進(jìn)。
采用Prism 9.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,計(jì)量資料用±s表示,免疫組織化學(xué)染色評(píng)分采用卡方檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果、侵襲小室遷移實(shí)驗(yàn)和侵襲小室侵襲實(shí)驗(yàn)采用單因素方差分析;肺轉(zhuǎn)移灶的數(shù)量統(tǒng)計(jì)使用t檢驗(yàn)。以P<0.05及以下為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
對(duì)33例涎腺腺樣囊性癌組織和22例正常涎腺組織進(jìn)行R-cad免疫組織化學(xué)染色顯示,涎腺腺樣囊性癌組織中R-cad免疫反應(yīng)性顯著低于正常涎腺組織:涎腺腺樣囊性癌組織中R-cad陽性率為33.3%(10/30),其中陽性僅2例,弱陽性8例;而正常涎腺組織中R-cad陽性率高達(dá)100%,其中強(qiáng)陽性高達(dá)81.8%(18/22)(圖1,表3)。
表3 涎腺腺樣囊性癌組織和癌旁正常涎腺組織中R鈣粘蛋白免疫反應(yīng)性統(tǒng)計(jì)學(xué)分析Tab.3 Statistical analysis of R-cadherin immunoreactivity in the salivary adenoid cystic carcinoma tissues and the normal salivary gland tissue adjacent to carcinoma
圖1 R鈣粘蛋白在涎腺腺樣囊性癌組織和癌旁正常腮腺組織中表達(dá)的免疫組織化學(xué)檢測(cè)。A/A’—C/C’,涎腺腺樣囊性癌組織;D/D’,癌旁正常腮腺組織;A’、B’、C’和D’分別為A、B、C和D中方框的放大圖。比例尺:A—D,100 μm,A’—D’,50 μmFig.1 Immunohistochemical examination of R-cadherin immunoreactivity in the salivary adenoid cystic carcinoma and the adjacent normal tissues.A/A’ to C/C’, salivary adenoid cystic carcinoma tissues; D/D’, normal parotid gland tissue adjacent to the cancer; A’, B’, C’ and D’, the enlarged images of the boxes in A, B, C and D, respectively.Scale bar, A to D, 100 μm, A’ to D’, 50 μm
Western blot(圖2A)和qRT-PCR(圖2B)檢測(cè)顯示,siRNA-1和siRNA-2均能有效敲低R-cad表達(dá)。Transwell遷移實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),以siRNA-1或siRNA-2敲低R-cad表達(dá)的SACC-LM細(xì)胞,其遷移能力較轉(zhuǎn)染對(duì)照siRNA的SACC-LM細(xì)胞明顯增強(qiáng)(圖2C、2D)。
圖2 敲低R-cad對(duì)SACC-LM細(xì)胞遷移的影響。A,R-cad siRNA下調(diào)R-cad表達(dá)效率的代表性Western blot檢測(cè);B,R-cad siRNA下調(diào)R-cad表達(dá)效率的qRT-PCR檢測(cè);C,敲低R-cad對(duì)SACC-LM細(xì)胞遷移影響的代表性Transwell分析;比例尺,500 μm;D,敲低R-cad對(duì)SACC-LM細(xì)胞遷移影響的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析; ****P<0.0001Fig.2 Effect of knocking down R-cad on SACC-LM cell migration.A, representative Western blot analysis for the efficiency of down-regulation of R-cad expression by R-cad siRNA; B, qRT-PCR detection for the efficiency of down-regulating of R-cad expression by R-cad siRNA; C, representative Transwell analysis for the effect of knocking down R-cad on SACC-LM cell migration; scale, 500 μm; D, statistical analysis of the effect of knocking down R-cad on SACC-LM cell migration; ****P<0.0001
Transwell侵襲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),以siRNA-1或siRNA-2敲低SACC-LM細(xì)胞R-cad表達(dá)后,SACC-LM細(xì)胞的侵襲能力較轉(zhuǎn)染siRNA- NC的SACC-LM細(xì)胞明顯增強(qiáng)(圖3A、3B)。
圖3 敲低R-cad對(duì)SACC-LM細(xì)胞侵襲能力的影響。A,敲低R-cad對(duì)SACC-LM細(xì)胞侵襲能力影響的代表性Transwell分析;比例尺,500μm;D,敲低R-cad對(duì)SACC-LM細(xì)胞侵襲能力影響的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析; ****P<0.0001Fig.3 Effect of knocking down R-cad on SACC-LM cell invasion.C, representative Transwell analysis for the effect of knocking down R-cad on SACCLM cell invasion; scale, 500 μm; D, statistical analysis for the effect of knocking down R-cad on SACC-LM cell invasion; ****P<0.0001
將穩(wěn)定低表達(dá)R-cad的SACC-LM細(xì)胞(圖4A)在裸鼠尾靜脈注射,模擬涎腺腺樣囊性癌遠(yuǎn)處肺轉(zhuǎn)移;10周后,取肺組織,進(jìn)行石蠟包埋、切片及HE染色,統(tǒng)計(jì)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移灶個(gè)數(shù)。統(tǒng)計(jì)分析顯示,相對(duì)于注射siRNA-NC的對(duì)照組,注射R-cad穩(wěn)定下調(diào)的SACC-LM細(xì)胞的裸鼠肺內(nèi)形成的轉(zhuǎn)移灶明顯增多(圖4B、4C)。說明在SACC-LM細(xì)胞中,R鈣粘蛋白下調(diào),細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng),更容易發(fā)生肺轉(zhuǎn)移(圖4B、4C)。
圖4 敲低R-cad表達(dá)對(duì)SACC-LM細(xì)胞肺轉(zhuǎn)移的影響。A,穩(wěn)定感染R-cad siRNA慢病毒的SACC-LM細(xì)胞中R-cad水平的代表性Western blot檢測(cè);B,穩(wěn)定低表達(dá)R-cad的SACC-LM細(xì)胞裸鼠肺內(nèi)轉(zhuǎn)移能力的HE染色檢測(cè);比例尺,4000 μm;C,穩(wěn)定低表達(dá)R-cad的SACCLM細(xì)胞裸鼠肺內(nèi)轉(zhuǎn)移灶統(tǒng)計(jì)學(xué)分析;****P<0.0001Fig.4 Effect of knocking down R-cad expression on lung metastasis of SACC-LM cells.A, representative Western blot detection of R-cad level in SACC-LM cells stably infected with R-cad siRNA lentivirus; B, HE staining analysis for intrapulmonary metastatic ability of SACC-LM sells with stable low expression of R-cad in the nude mice; scale bar, 4000 μm; C, statistical analysis of intrapulmonary metastatic foci of SACC-LM cells with stable low expression of R-cad in the nude mice; ****P<0.0001
CDH4基因是鈣粘蛋白家族基因4,編碼R-cad,位于染色體20q13.3,全長6528bp,存在3種mRNA剪接異構(gòu)體[23]。R-cad在視網(wǎng)膜、腎臟、橫紋肌和腦神經(jīng)的分化中起重要作用,也與多種腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移有關(guān)。一部分研究認(rèn)為R-cad促進(jìn)癌癥的發(fā)生發(fā)展。編碼R-cad的基因CDH4和編碼N鈣粘蛋白的基因CDH2會(huì)在一定條件下形成異構(gòu)二聚體?;谶@個(gè)特性,在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中有研究發(fā)現(xiàn),CDH4和CDH2基因之間發(fā)生類似于EMT的鈣粘蛋白之間的轉(zhuǎn)換,使腫瘤細(xì)胞的惡性程度大幅提升且致瘤潛能增強(qiáng)[24];而在宮頸癌中,R-cad可以通過激活宮頸癌中的GTP酶,增強(qiáng)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性[25];在橫紋肌肉瘤中也發(fā)現(xiàn)R-cad的表達(dá),而在正常的肌細(xì)胞中該蛋白不表達(dá)[26];而在骨肉瘤細(xì)胞中, R-cad通過JNK途徑激活c-jun以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[27];并且在腎細(xì)胞癌中,也發(fā)現(xiàn)R-cad在腫瘤組織中的表達(dá)要高于正常腎組織[28]。
而另一部分研究支持R-cad在有些腫瘤中起抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展作用。在結(jié)直腸癌、胃癌、肺癌中發(fā)現(xiàn)編碼R-cad的基因CDH4發(fā)生啟動(dòng)子甲基化或在這些腫瘤組織中出現(xiàn)R-cad表達(dá)較正常組織下調(diào)的情況[29-31]。在早期結(jié)直腸癌患者的糞便中檢測(cè)出CDH4的啟動(dòng)子甲基化,認(rèn)為可以作為早期結(jié)腸癌的篩查標(biāo)志物[29]。在胃癌中,通過臨床組織病理發(fā)現(xiàn),癌組織中的CDH4的啟動(dòng)子發(fā)生甲基化而失活,而正常組織并未出現(xiàn)該現(xiàn)象,推斷可能是因?yàn)镃DH4抑制腫瘤,失活后導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[30]。在肺癌中,相對(duì)于正常肺組織,R-cad在肺癌組織中明顯降低[31]。在乳腺癌中有一個(gè)奇特的現(xiàn)象,R-cad在乳腺癌中隨著腫瘤的進(jìn)展表達(dá)量下調(diào),在原位癌中的表達(dá)量相對(duì)于侵襲轉(zhuǎn)移的導(dǎo)管癌呈高表達(dá),并且發(fā)現(xiàn)R-cad可抑制促進(jìn)乳腺癌肺轉(zhuǎn)移的環(huán)氧酶2(cyclooxygenase-2, COX2)、金屬機(jī)制蛋白酶1(matrix metalloproteinase-1, MMP1)和金屬機(jī)制蛋白酶2(matrix metalloproteinase-1, MMP2)的表達(dá)[32]。
涎腺腺樣囊性癌常見于腮腺和腭部的小唾液腺,其次是下頜下腺。其最大特征是浸潤性極強(qiáng),和周圍組織邊界不清,并且容易迅速浸潤至周邊血管,而且該腫瘤極易侵入血管,并且40%造成早期血行轉(zhuǎn)移,其中轉(zhuǎn)移的部位主要以肺轉(zhuǎn)移為主。很多患者在就診時(shí)就已經(jīng)有了轉(zhuǎn)移,在手術(shù)原發(fā)灶切除之后,很多患者會(huì)在原發(fā)灶不復(fù)發(fā)的情況下發(fā)生轉(zhuǎn)移。
在本課題組的前期研究中發(fā)現(xiàn),在涎腺腺樣囊性癌細(xì)胞株中相對(duì)于低轉(zhuǎn)移能力的涎腺腺樣囊性細(xì)胞株SACC-83,R-cad在高轉(zhuǎn)移能力的SACC-LM細(xì)胞株中的表達(dá)量更低。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)R-cad可以抑制涎腺腺樣囊性癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在下調(diào)R-cad表達(dá)的同時(shí),CDH1編碼的E鈣粘蛋白也一致下調(diào),并且通過臨床組織樣本的免疫組化也證明了這一相關(guān)性。在多種腫瘤包括腺樣囊性癌中E鈣粘蛋白都被認(rèn)為是抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的蛋白。所以認(rèn)為R-cad和E鈣粘蛋白共同作用抑制腫瘤的增殖和運(yùn)動(dòng)[33]。
本研究中,我們通過細(xì)胞遷移和侵襲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在體外細(xì)胞中R-cad抑制細(xì)胞的遷移和侵襲能力。并且通過裸鼠體內(nèi)構(gòu)建涎腺腺樣囊性癌的肺轉(zhuǎn)移模型,模擬涎腺腺樣囊性癌細(xì)胞血行轉(zhuǎn)移,發(fā)現(xiàn)在R-cad表達(dá)量下調(diào)后,裸鼠肺轉(zhuǎn)移模型中形成的肺部轉(zhuǎn)移灶的數(shù)量明顯增多,由此進(jìn)一步證實(shí)了R-cad表達(dá)量下調(diào)后,細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移能力明顯增強(qiáng)。立足于涎腺腺樣囊性癌的特征和復(fù)發(fā)特性,該實(shí)驗(yàn)有效地證實(shí)了R-CAD表達(dá)量下調(diào),涎腺腺樣囊性癌更易發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,也證明R-cad在涎腺腺樣囊性癌中具有抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的功能。