李 志 冷 羽 蔡 濤 吳雪峰 (貴州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院肛腸科,貴陽 550001)
結(jié)直腸癌是威脅我國人口生命安全的惡性腫瘤之一,其早期臨床癥狀較為隱匿導(dǎo)致大部分患者失去最佳治療時(shí)機(jī)[1]。不能接受根治性手術(shù)的患者需要接受藥物治療,中草藥具有毒副作用小、效果好等優(yōu)勢(shì),并可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖及轉(zhuǎn)移,促進(jìn)細(xì)胞凋亡[2-3]。紫檀芪為芪類化合物,且屬于白藜蘆醇天然二甲基化類似物,廣泛存在于藍(lán)莓、葡萄中,具有抗癌、抗氧化作用[4]。LncRNA ELFN1-AS1 在結(jié)直腸癌細(xì)胞中表達(dá)水平升高,其可通過調(diào)節(jié)miR-4644/TRIM44促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和遷移[5]。生物信 息學(xué)分 析 顯示 ELFN1-AS1 與 miR-1205存在結(jié)合位點(diǎn),miR-1205在結(jié)直腸癌細(xì)胞中表達(dá)水平降低,研究表明,LncRNA ZEB2-AS1 通過miR-1205/CRKL 途徑促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移[6]。但ELFN1-AS1/miR-1205 是否參與紫檀芪調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞生物學(xué)行為過程尚未可知。因此,本研究主要探討紫檀芪是否可以通過調(diào)控ELFN1-AS1/miR-1205影響結(jié)直腸癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。
1.1 材料 紫檀芪(537-42-8)購自美國Selleck;人結(jié)直腸癌細(xì)胞Caco-2 購自中國典型培養(yǎng)物保藏中心;DMEM 培養(yǎng)基(PM150310B)購自美國Hyclone;胎牛血清(10099141C)購自美國Gibco;CCK-8 試劑(20181203)購 自 上 海 碧 云 天 ;Transwell 小 室(p002439)購自美國Corning;基質(zhì)膠(356234)、凋亡檢 測(cè) 試 劑 盒(556507)購 自 美 國 BD;Lipo?fectamine2000(11668019)購自美國Invitrogen;si-NC、si-ELFN1-AS1、miR-NC、miR-1205 mimics 購自廣州銳博生物;pcDNA、pcDNA-ELFN1-AS1 購自上海吉瑪;Trizol(20190203)購自北京全式金生物;反轉(zhuǎn)錄試劑(20190216)、SYBR Green 試劑(20190106)購自北京天根生化;E-cadherin、N-cadherin、GAPDH 一抗購自美國CST;羊抗兔二抗購自美國Abcam。
1.2 方法
1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組 Caco-2 細(xì)胞分別接種于含不同濃度(20、40、80 μmol/L)紫檀芪的培養(yǎng)基內(nèi)培養(yǎng)24 h,分別記為紫檀芪20μmol/L組、紫檀芪40μmol/L組、紫檀芪 80 μmol/L 組[7]。同時(shí)將正常培養(yǎng)的 Caco-2細(xì)胞作為對(duì)照組。si-NC、si-ELFN1-AS1分別轉(zhuǎn)染至Caco-2 細(xì)胞后繼續(xù)培養(yǎng)24 h,分別記為si-NC 組、si-ELFN1-AS1 組。pcDNA、pcDNA-ELFN1-AS1 分別轉(zhuǎn)染至Caco-2 細(xì)胞后加入含80μmol/L 紫檀芪的培養(yǎng)基內(nèi)培養(yǎng)24 h,分別記為紫檀芪+pcDNA 組、紫檀芪+pcDNA-ELFN1-AS1組。
1.2.2 qRT-PCR 檢 測(cè) 細(xì) 胞 中 ELFN1-AS1、miR-1205 的表達(dá)水平[8]采用 Trizol 法提取 Caco-2 細(xì)胞總RNA,反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,PCR 擴(kuò)增反應(yīng)體系與程序均按照試劑盒說明書操作,并檢測(cè)ELFN1-AS1、miR-1205相對(duì)表達(dá)量。
1.2.3 CCK-8 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞增殖[9]收集各組Caco-2 細(xì)胞接種于96 孔板(1×103個(gè)/孔),將CCK-8溶液加入96孔板(10μl/孔),繼續(xù)培養(yǎng)2 h后檢測(cè)吸光度值。
1.2.4 平板克隆形成實(shí)驗(yàn)[10]收集各組Caco-2 細(xì)胞接種于6孔板(1×103個(gè)/孔),培養(yǎng)14 d后棄去培養(yǎng)基,然后加入預(yù)冷的PBS洗滌,加入甲醇(500μl/孔)后置于?20 ℃環(huán)境固定20 min,加入1%結(jié)晶紫染色液(400μl/孔)后染色15 min,洗滌后晾干、拍照。
1.2.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡率[11]收集各組Caco-2 細(xì)胞加入預(yù)冷的PBS 洗滌后棄上清,將500 μl 結(jié)合緩沖液加入細(xì)胞,沉淀后分別加入Annexin V-FITC(5 μl)、PI(5 μl),振蕩搖晃孵育10 min,然后檢測(cè)細(xì)胞凋亡率。
1.2.6 劃痕實(shí)驗(yàn)[12]將各組 Caco-2 細(xì)胞(2.5×105個(gè)/ml)加入6 孔板(200 μl/孔),在培養(yǎng)板底部水平方向劃線,待細(xì)胞培養(yǎng)24 h后觀察細(xì)胞遷移距離。
1.2.7 Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞侵襲[13]Matrigel基質(zhì)膠稀釋液加入小室的上室(40μl/孔)后孵育5 h,加入各組Caco-2 細(xì)胞懸液(3×105個(gè)/ml,200 μl/孔),下室加入600 μl 含10%胎牛血清的培養(yǎng)液,培養(yǎng)24 h后PBS 洗滌,多聚甲醛固定20 min 后加入0.1%結(jié)晶紫染液染色10 min,顯微鏡下觀察侵襲細(xì)胞數(shù)。
1.2.8 雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)ELFN1-AS1 與miR-1205 的靶向關(guān)系[14]構(gòu)建含有結(jié)合位點(diǎn)的野生型載體WT-ELFN1-AS1與含有突變位點(diǎn)的突變型載體MUT-ELFN1-AS1,miR-NC、miR-1205 mimics 分別 與 WT-ELFN1-AS1、MUT-ELFN1-AS1 共 轉(zhuǎn) 染 至Caco-2 細(xì)胞后繼續(xù)培養(yǎng)24 h,收集細(xì)胞后檢測(cè)其熒光素酶活性。
1.2.9 Western blot 檢測(cè) E-cadherin、N-cadherin 蛋白表達(dá)[15]提取各組Caco-2 細(xì)胞總蛋白,BCA 法測(cè)定蛋白濃度后加入上樣緩沖液,將其置于沸水中孵育10 min,蛋白變性后取50 μg 進(jìn)行SDS-PAGE 分離蛋白,轉(zhuǎn)膜、封閉,4 ℃孵育一抗稀釋液(1∶1 000)過夜,室溫條件下孵育二抗稀釋液(1∶2 000)1 h,滴加ECL顯影,應(yīng)用Image J軟件分析各條帶灰度值。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS21.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析數(shù)據(jù),計(jì)量資料以表示且均符合正態(tài)分布,兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析,以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、凋亡的影響與對(duì)照組相比,紫檀芪20、40、80 μmol/L 組ELFN1-AS1 表達(dá)水平均降低(P<0.05),miR-1205 表達(dá)水平均升高(P<0.05),細(xì)胞活性降低(P<0.05),集落形成數(shù)減少(P<0.05),凋亡率升高(P<0.05),且不同劑量組間各指標(biāo)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見圖1、表1。
表1 紫檀芪抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡(,n=3)Tab.1 Pterostilbene inhibits proliferation and promotes apoptosis of colorectal cancer cells(,n=3)
表1 紫檀芪抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡(,n=3)Tab.1 Pterostilbene inhibits proliferation and promotes apoptosis of colorectal cancer cells(,n=3)
Note:Compared with control group,1)P<0.05;compared with pterostilbene 20 μmol/L group,2)P<0.05;compared with pterostilbene 40 μmol/L group,3)P<0.05.
Apoptosis rate(%)8.14±0.50 15.21±0.651)20.05±0.821)2)24.46±1.061)2)3)237.639 0.000 Groups Control Pterostilbene 20μmol/L Pterostilbene 40μmol/L Pterostilbene 80μmol/L F P ELFN1-AS1 1.00±0.00 0.73±0.051)0.45±0.041)2)0.23±0.021)2)3)298.911 0.000 miR-1205 1.00±0.00 1.49±0.081)2.11±0.111)2)3.68±0.191)2)3)298.535 0.000 Cell activity(OD value)1.26±0.09 0.94±0.071)0.71±0.041)2)0.48±0.031)2)3)85.852 0.000 Colony forming number 105.33±3.30 82.67±2.491)65.33±2.051)2)42.67±1.251)2)3)369.891 0.000
圖1 紫檀芪可誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡Fig.1 Pterostilbene can induce apoptosis of colorectal cancer cells
2.2 紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移、侵襲的作用與對(duì)照組相比,紫檀芪20、40、80μmol/L組細(xì)胞遷移距離縮短,侵襲細(xì)胞數(shù)減少,E-cadherin 蛋白水平升高,N-cadherin 蛋白水平降低,且不同劑量組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05),見圖2、表2。
表2 紫檀芪抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移、侵襲(,n=3)Tab.2 Pterostilbene inhibits migration and invasion of colorectal cancer cells(,n=3)
表2 紫檀芪抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移、侵襲(,n=3)Tab.2 Pterostilbene inhibits migration and invasion of colorectal cancer cells(,n=3)
Note:Compared with control group,1)P<0.05;compared with pterostilbene 20 μmol/L group,2)P<0.05;compared with pterostilbene 40 μmol/L group,3)P<0.05.
N-cadherin 0.74±0.06 0.51±0.041)0.35±0.021)2)0.13±0.011)2)3)139.561 0.000 Groups control Pterostilbene 20μmol/L Pterostilbene 40μmol/L Pterostilbene 80μmol/L F P Migration distance/μm 141.49±6.73 120.44±3.441)97.70±3.231)2)65.71±2.471)2)3)171.587 0.000 Number of invasive cells 168.00±3.74 136.33±3.401)101.33±2.871)2)73.67±1.701)2)3)552.492 0.000 E-cadherin 0.17±0.02 0.38±0.031)0.61±0.051)2)0.82±0.071)2)3)109.287 0.000
圖2 紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞中E-cadherin、N-cadherin蛋白表達(dá)的影響Fig.2 Effect of pterostilbene on expressions of E-cadherin and N-cadherin protein in colorectal cancer cells
2.3 干擾ELFN1-AS1 對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、凋亡、遷移、侵襲的作用 與si-NC 組相比,si-ELFN1-AS1組miR-1205 表達(dá)水平升高,細(xì)胞活性降低,集落形成數(shù)減少,凋亡率升高,遷移距離縮短,侵襲細(xì)胞數(shù)減少,E-cadherin 蛋白水平升高,N-cadherin 蛋白水平降低(P均<0.05),見圖3、表3、表4。
表3 干擾ELFN1-AS1抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡(,n=3)Tab.3 Interference with ELFN1-AS1 inhibits proliferation and promotes apoptosis of colorectal cancer cells(,n=3)
表3 干擾ELFN1-AS1抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡(,n=3)Tab.3 Interference with ELFN1-AS1 inhibits proliferation and promotes apoptosis of colorectal cancer cells(,n=3)
Note:Compared with si-NC group,1)P<0.05.
Apoptosis rate(%)8.12±0.49 25.25±1.221)22.567 0.000 Groups si-NC si-ELFN1-AS1 t P ELFN1-AS1 1.00±0.00 0.11±0.011)154.153 0.000 miR-1205 1.00±0.00 4.24±0.151)37.412 0.000 Cell activity(OD value)1.28±0.10 0.39±0.031)14.765 0.000 Colony forming number 105.67±2.62 36.33±1.251)41.372 0.000
表4 干擾ELFN1-AS1抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移、侵襲(,n=3)Tab.4 Interference with ELFN1-AS1 inhibits migration and invasion of colorectal cancer cells(,n=3)
表4 干擾ELFN1-AS1抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移、侵襲(,n=3)Tab.4 Interference with ELFN1-AS1 inhibits migration and invasion of colorectal cancer cells(,n=3)
Note:Compared with si-NC group,1)P<0.05.
N-cadherin 0.74±0.07 0.07±0.011)16.412 0.000 Groups si-NC si-ELFN1-AS1 t P Migration distance/μm 141.73±7.66 53.33±2.201)19.212 0.000 Number of invasive cells 168.67±4.78 66.33±1.251)35.877 0.000 E-cadherin 0.17±0.01 0.89±0.061)20.502 0.000
圖3 干擾ELFN1-AS1 誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡及對(duì)E-cad?herin、N-cadherin蛋白表達(dá)的影響Fig.3 Effect of interference with ELFN1-AS1 on apopto?sis and expressions of E-cadherin and N-cadherin in colorectal cancer cells
2.4 ELFN1-AS1 逆轉(zhuǎn)紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、凋亡的作用 與紫檀芪+pcDNA 組相比,紫檀芪+pcDNA-ELFN1-AS1 組miR-1205 表達(dá)水平降低,細(xì)胞活性增強(qiáng),集落形成數(shù)增多,凋亡率降低(P均<0.05),見圖4、表5。
表5 ELFN1-AS1可減弱紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、凋亡的作用(,n=3)Tab.5 ELFN1-AS1 can attenuate effect of pterostilbene on proliferation and apoptosis of colorectal cancer cells(,n=3)
表5 ELFN1-AS1可減弱紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、凋亡的作用(,n=3)Tab.5 ELFN1-AS1 can attenuate effect of pterostilbene on proliferation and apoptosis of colorectal cancer cells(,n=3)
Note:Compared with pterostilbene+pcDNA group,1)P<0.05.
Apoptosis rate(%)24.56±1.05 12.73±0.561)17.219 0.000 Groups Pterostilbene+pcDNA Pterostilbene+pcDNA-ELFN1-AS1 t P ELFN1-AS1 0.23±0.02 0.91±0.071)16.178 0.000 miR-1205 3.68±0.20 1.19±0.061)20.655 0.000 Cell activity(OD value)0.49±0.03 1.06±0.081)11.555 0.000 Colony forming number 42.33±1.25 94.00±2.941)28.014 0.000
圖4 ELFN1-AS1 可減弱紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞凋亡的促進(jìn)作用Fig.4 ELFN1-AS1 can reduce effect of pterostilbene on apoptosis of colorectal cancer cells
2.5 ELFN1-AS1 可逆轉(zhuǎn)紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移、侵襲的影響 與紫檀芪+pcDNA 組相比,紫檀芪+pcDNA-ELFN1-AS1 組遷移距離增加,侵襲細(xì)胞數(shù)增多,E-cadherin 蛋白水平降低,N-cadherin 蛋白水平升高(P均<0.05),見表6、圖5。
圖5 ELFN1-AS1 可逆轉(zhuǎn)紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞E-cad?herin、N-cadherin蛋白表達(dá)的影響Fig.5 ELFN1-AS1 can reverse effect of pterostilbene on expressions of E-cadherin and N-cadherin protein in colorectal cancer cells
表6 ELFN1-AS1可減弱紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移、侵襲的抑制作用(,n=3)Tab.6 ELFN1-AS1 can attenuate inhibitory effect of pterostilbene on migration and invasion of colorectal cancer cells(,n=3)
表6 ELFN1-AS1可減弱紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移、侵襲的抑制作用(,n=3)Tab.6 ELFN1-AS1 can attenuate inhibitory effect of pterostilbene on migration and invasion of colorectal cancer cells(,n=3)
Note:Compared with pterostilbene+pcDNA group,1)P<0.05.
N-cadherin 0.14±0.01 0.63±0.051)16.644 0.000 Groups Pterostilbene+pcDNA Pterostilbene+pcDNA-ELFN1-AS1 t P Migration distance/μm 66.47±3.33 130.68±6.531)15.172 0.000 Number of invasive cells 74.00±2.45 153.33±3.091)34.844 0.000 E-cadherin 0.82±0.07 0.23±0.021)14.037 0.000
2.6 ELFN1-AS1 和miR-1205 的靶向關(guān)系驗(yàn)證LncBase v.2 預(yù)測(cè)顯示 ELFN1-AS1 與 miR-1205 存在結(jié)合位點(diǎn),見圖6。miR-1205 過表達(dá)可明顯降低野生型載體WT-ELFN1-AS1 的熒光素酶活性(P<0.05),而對(duì)突變型載體MUT-ELFN1-AS1 的熒光素酶活性無明顯影響,見表7。
圖6 ELFN1-AS1和miR-1205的互補(bǔ)序列Fig.6 Complementary sequences of ELFN1-AS1 and miR-1205
表7 雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)(,n=3)Tab.7 Double luciferase report experiment(,n=3)
表7 雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)(,n=3)Tab.7 Double luciferase report experiment(,n=3)
Note:Compared with miR-NC group,1)P<0.05.
MUT-ELFN1-AS1 0.99±0.08 0.93±0.06 1.039 0.357 Groups miR-NC miR-1205 t P WT-ELFN1-AS1 1.00±0.09 0.27±0.021)13.714 0.000
篩選能夠抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移的藥物已成為抗腫瘤藥物研究的熱門。多種草本植物具有抗炎、抗氧化等作用,但藥物通過調(diào)控何種途徑而發(fā)揮作用尚需進(jìn)一步探究[16]。LncRNA 是一類不具備編碼蛋白功能的RNA,其可通過多種途徑調(diào)控腫瘤相關(guān)基因表達(dá),參與結(jié)直腸癌的發(fā)生及發(fā)展[17-18]。但中草藥是否可以通過靶向LncRNA 而發(fā)揮抗結(jié)直腸癌的作用尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。
紫檀芪與白藜蘆醇具有相似的作用,由于白藜蘆醇第3 位與第5 位的羥基替換為甲氧基導(dǎo)致紫檀芪的親脂性與口服吸收率均明顯提高,半衰期延長。研究表明,紫檀芪具有抗肺癌、乳腺癌等多種腫瘤的抗癌作用[19]。紫檀芪可通過調(diào)控AMPK通路抑制肺腺癌細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[20]。但紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌的治療作用及其作用機(jī)制鮮有報(bào)道。本研究結(jié)果顯示,紫檀芪能夠降低結(jié)直腸癌細(xì)胞活性,促使集落形成數(shù)減少,細(xì)胞凋亡率升高,且呈劑量依賴性,提示紫檀芪可抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖及克隆形成并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。E-cadherin 在結(jié)直腸癌細(xì)胞中低表達(dá),而N-cadherin 在結(jié)直腸癌細(xì)胞中高表達(dá),二者均屬于上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelialmesenchymal transition,EMT)中的重要蛋白,EMT 與腫瘤轉(zhuǎn)移能力有關(guān),E-cadherin 表達(dá)上調(diào)可抑制EMT 抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)移,而N-cadherin 的作用與之相反[21]。本研究結(jié)果顯示,紫檀芪能夠抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移,減少侵襲細(xì)胞數(shù),調(diào)控E-cadherin 與N-cadherin表達(dá),且呈劑量依賴性。
本研究結(jié)果顯示,隨著紫檀芪濃度的增加,結(jié)直腸癌細(xì)胞中ELFN1-AS1 的表達(dá)水平隨著藥物劑量的增加而明顯降低。有研究表明,ELFN1-AS1 可競爭性地結(jié)合miR-183-3p,上調(diào)GFPT1,從而促進(jìn)食管 癌 進(jìn) 展[22]。 ELFN1-AS1 通 過 調(diào) 節(jié) miR-497-3p/CLDN4 軸促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[23]。本研究結(jié)果顯示,紫檀芪干擾ELFN1-AS1 表達(dá)能夠促使miR-1205 的表達(dá)水平升高,降低細(xì)胞活性,集落形成數(shù)減少,細(xì)胞凋亡率增高,遷移及侵襲能力降低;紫檀芪處理后結(jié)直腸癌細(xì)胞中miR-1205表達(dá)水平升高,miR-1205 過表達(dá)后紫檀芪對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、凋亡、遷移及侵襲的作用明顯減弱。進(jìn)一步證實(shí)ELFN1-AS1 可靶向結(jié)合miR-1205。與WANG 等[24]報(bào)道的 miR-1205 在卵巢癌中表達(dá)水平降低,circRNA_102958 通過 miR-1205/SH2D3A 軸促進(jìn)卵巢癌進(jìn)展;YANG 等[25]報(bào)道的 circ_0039411 通過 miR-1179/ABCA9 和 miR-1205/MTA1 信號(hào)通路促進(jìn)甲狀腺乳頭狀癌的發(fā)生和發(fā)展;YANG 等[26]報(bào)道的circ-POSTN 通過充當(dāng)miR-1205 的海綿分子進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長基本相符。
綜上,紫檀芪可降低結(jié)直腸癌細(xì)胞中ELFN1-AS1 的表達(dá)水平,使miR-1205 表達(dá)水平升高,說明紫檀芪抗結(jié)直腸癌的作用與下調(diào)ELFN1-AS1 的表達(dá)有關(guān),ELFN1-AS1/miR-1205可參與結(jié)直腸癌的形成及發(fā)展過程,可能為紫檀芪治療結(jié)直腸癌的潛在靶點(diǎn),值得進(jìn)一步研究。