嚴(yán)嵚 蘇玉婷 周月鵬 朱海濤 楊細(xì)虎 許建輝
1.江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院口腔科;2.放療科;3.腫瘤實(shí)驗(yàn)室;4.影像科,鎮(zhèn)江 212000
口腔癌約占全身惡性腫瘤的3%[1],其中超過90%為鱗狀細(xì)胞癌[2]。舌鱗狀細(xì)胞癌作為最常見的口腔癌之一,約占我國口腔癌發(fā)病總數(shù)的40%。研究數(shù)據(jù)顯示,我國口腔癌的發(fā)病對象正呈現(xiàn)出年輕化和女性化的趨勢,發(fā)病率也在逐年上升,而由于腫瘤細(xì)胞異常的抑制凋亡能力,包括化療在內(nèi)的傳統(tǒng)治療手段對于控制其復(fù)發(fā)率和死亡率還存在明顯不足[3-5]。目前研究[6-11]表明,B淋巴細(xì)胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)癌基因家族形成了細(xì)胞中主要的抑制凋亡蛋白,并在凋亡發(fā)生的效應(yīng)期發(fā)揮調(diào)控的作用;三磷酸腺苷結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G超家族成員2(ATP-binding cassette sub-family G member 2,ABCG2)及P-糖蛋白(permeability-glycoprotein,P-gp)為代表的跨膜蛋白可直接與藥物結(jié)合,充當(dāng)廣泛的藥泵角色,主動參與到對化療藥物的拮抗過程中,而這些能力獲得與無翅基因相關(guān)整合位點(diǎn)(Wingless-related integration site,Wnt)通路活化程度有著密切聯(lián)系。近年來,免疫細(xì)胞及相關(guān)細(xì)胞因子對于腫瘤的調(diào)節(jié)作用逐漸成為了研究熱點(diǎn)之一,白細(xì)胞介素-23(interleukin-23,IL-23)參與到多種腫瘤的增殖及轉(zhuǎn)移過程中[12-16]。本研究旨在探討IL-23的浸潤表達(dá)程度與口腔癌惡性進(jìn)程之間的聯(lián)系,并進(jìn)一步研究其對化療抵抗能力形成的作用機(jī)制,為臨床治療提供理論及研究依據(jù)。
舌鱗癌細(xì)胞株SCC9來源于美國模式培養(yǎng)物保藏所,由南京醫(yī)科大學(xué)腫瘤研究中心惠贈,培養(yǎng)于含10%胎牛血清的DMEM/F12培養(yǎng)基。收集2008年4月—2013年10月間江蘇大學(xué)附屬醫(yī)院口腔科的舌癌患者組織標(biāo)本28例。其中,男性15例,女性13例,年齡41~81歲,平均年齡60.43歲。組織學(xué)分級為Ⅰ級25例,Ⅱ級1例,Ⅲ級2例。所有標(biāo)本經(jīng)術(shù)后病理診斷證實(shí)為舌鱗狀細(xì)胞癌。術(shù)后隨訪時(shí)間為11~77個(gè)月。
DMEM/F12培養(yǎng)液和胎牛血清(Gibco公司,美國),TRIzol試劑(Invitrogen公司,美國),Prime-Script?RT reagent Kit(Perfect Real Time)和SYBR?Premix Ex TaqTM(Tli RNase H Plus,Takara公司,日本),順鉑(cisplatin,DDP)(南京制藥廠有限公司),重組人IL-23(R&D Systems公司,美國),Bcl-2、ABCG2、P-gp和β-連環(huán)蛋白(β-catenin)抗體(Cell Signaling Technology公司,美國),β-actin抗體和HRP標(biāo)記的二抗(Santa Cruz公司,美國),Pierce ECL plus Substrate(Thermo Scientific公司,美國)。BB 15型CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱(Heraeus公司,德國),5418R型臺式高速冷凍離心機(jī)(Eppendof公司,德國),BioMate 3s型核酸測定儀(Thermo Scientific公司,美國),My Cycler型聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction,PCR)儀(BioRad公司,美國),Mx3000p型Real Time PCR擴(kuò)增儀(Stratagene公司,美國)。
石蠟切片,常規(guī)脫蠟、抗原修復(fù)、去內(nèi)源性過氧化物酶以及血清封閉,一抗(IL-23,稀釋度1︰100)4 ℃孵育過夜,二抗室溫孵育40 min,DAB顯色,蘇木精復(fù)染。乙醇梯度脫水,二甲苯透明,中性樹膠封固,光學(xué)顯微鏡下觀察。每例標(biāo)本在顯微鏡下隨機(jī)選擇10個(gè)高倍鏡視野(×400)。IL-23在標(biāo)本中的表達(dá)強(qiáng)度評分標(biāo)準(zhǔn)如下。1)僅胞質(zhì)為深棕色,呈強(qiáng)陽性,單視野中表達(dá)范圍超過70%,記為3分;2)胞質(zhì)為棕色,呈陽性,表達(dá)范圍超過50%,記為2分;3)胞質(zhì)為淺黃色,呈弱陽性,陽性區(qū)域占20%~50%,記為1分;4)胞質(zhì)不著色為陰性或其他情況均不記分。PBS代替一抗而其他處理相同的標(biāo)本作陰性對照組。
將105個(gè)處于對數(shù)生長期的SCC9細(xì)胞置于培養(yǎng)皿中,待12 h細(xì)胞貼壁后,分別加入濃度為10、50、100 ng·mL-1的IL-23,細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后,根據(jù)TRIzol試劑說明書提取總RNA。核酸測定儀檢測各樣本RNA的A260/280為1.80~2.00。根據(jù)Prime-Script?RT reagent Kit產(chǎn)品說明書將各樣本的總RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,取10 μL反應(yīng)體系,反應(yīng)條件:37 ℃,15 min(反轉(zhuǎn)錄反應(yīng));85 ℃,5 s(反轉(zhuǎn)錄酶的失活反應(yīng))。
所有引物均由Invitrogen公司合成。Wnt1基因上游引物序列:5’-ATGGGGCTCTGGGCGCTGTTG-3’,下游引物序列:5’-CACACGTGCAGGATTCGATGG-3’;c-myc基因上游引物序列:5’-CTCTCAACGACAGCAGCCCG-3’,下游引物序列:5’-AGGTGATCCAGACTCTGACC-3’;內(nèi)參GAPDH基因上游引物序列:5’-TCAACGGATTTGGTCGTATTG-3’,下游引物序列:5’-TGGGTGGAATCATATTGGAAC-3’。PCR反應(yīng)體系25 μL,其中2×SYBR?Premix Ex TaqTM12.5 μL、10 μmol·L-1上游引物和下游引物各0.5 μL,50×ROX Reference Dye Ⅱ 0.5 μL,cDNA模版2 μL,ddH2O 9 μL。以上所有反應(yīng)過程均在冰上進(jìn)行。反應(yīng)條件為:95 ℃,30 s預(yù)變性;95 ℃,5 s變性,60 ℃,20 s退火/延伸,共40個(gè)循環(huán)。采用2-ΔΔCt法計(jì)算mRNA的相對表達(dá)量。
取對數(shù)生長期的SCC9細(xì)胞消化后制成單細(xì)胞懸液,并調(diào)整細(xì)胞密度為每毫升5×103個(gè),接種于96孔板中,每孔培養(yǎng)液200 μL,待細(xì)胞貼壁分為10、50、100 ng·mL-1的IL-23預(yù)處理組與正常培養(yǎng)基組,24 h后IL-23預(yù)處理組將培養(yǎng)基換為:正常培養(yǎng)基或者含有2 μg·mL-1順鉑的培養(yǎng)基;正常培養(yǎng)基組將培養(yǎng)基換為:正常培養(yǎng)基或者含有2 μg·mL-1順鉑的培養(yǎng)基;每組設(shè)6個(gè)復(fù)孔。24 h或者48 h后,每孔加入5 mg·mL-1MTT溶液20 μL,孵育4 h,棄去液體,每孔加入二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)150 μL,振蕩10 min后,在570 nm波長下檢測每孔的吸光度(optical density,OD),每相同設(shè)計(jì)組重復(fù)3次。設(shè)DMSO為調(diào)零孔,空白對照孔只加正常培養(yǎng)液。按下列公式計(jì)算細(xì)胞生長抑制率:細(xì)胞生長抑制率=(1?實(shí)驗(yàn)組平均OD值/對照組平均OD值)×100%。
將處于對數(shù)生長期的SCC9細(xì)胞株分為β-cateninsiRNA預(yù)處理組和未處理組。沉默β-catenin的靶向小分子干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)正義序列:5’-GUCCUGUAUGAGUGGGAACTTdTdT-3’;反義序列:5’-GUUCCCACUCAUACAGGACTTdTdT-3’。24 h后分別換用含10 ng·mL-1IL-23培養(yǎng)基處理或正常培養(yǎng)基處理。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后提取總蛋白,分光光度計(jì)Biomate 3s測定蛋白濃度,煮沸變性,十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分離蛋白,將蛋白轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)膜上,5%牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)封閉1 h,一抗(Bcl-2、P-gp、β-catenin、ABCG2,稀釋度1︰1 000)4 ℃孵育過夜,TBST洗膜3次,每次40 min。二抗(HRP標(biāo)記的IgG,稀釋度1︰5 000)室溫孵育1 h,洗膜3次后電化學(xué)發(fā)光(electrochemiluminescence,ECL)顯影。
采用SPSS 19.0軟件分析數(shù)據(jù)資料,PCR結(jié)果使用非參數(shù)檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;Western blot結(jié)果使用Alpha View軟件進(jìn)行分析。
免疫組織化學(xué)檢測結(jié)果顯示,IL-23在原位舌癌組織或者發(fā)生轉(zhuǎn)移的癌組織及癌旁的正常組織中均有表達(dá),但表達(dá)強(qiáng)度、范圍及分布存在明顯差異。具體表現(xiàn)為轉(zhuǎn)移癌組織中IL-23的表達(dá)區(qū)域多超過70%,呈深棕色;原位癌組織中陽性區(qū)域低于40%,且棕色、黃色居多;癌旁組織分布散在,陽性區(qū)域普遍淡染(圖1)。結(jié)合28例舌鱗癌患者的腫瘤特征及臨床預(yù)后,統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)癌組織中IL-23的表達(dá)與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P<0.05)、神經(jīng)侵犯(P<0.01)和治療復(fù)發(fā)(P<0.05)相關(guān),與其他因素相比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。
圖1 28例舌鱗狀細(xì)胞癌患者組織中IL-23的表達(dá) 免疫組織化學(xué)染色× 200Fig 1 IL-23 expression in 28 cases of tongue squamous cell carcinoma tissue from patients immunohistochemistry× 200
經(jīng)IL-23刺激后的舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞株SCC9中Wnt1的表達(dá)明顯上調(diào)(P<0.01);同時(shí),c-myc的轉(zhuǎn)錄水平也顯著增強(qiáng)(P<0.01),0~10 ng·mL-1的IL-23范圍內(nèi)Wnt1和c-myc的上調(diào)具有濃度依賴性,并且在10~100 ng·mL-1的濃度范圍內(nèi)兩者的表達(dá)均能維持較高水平,即IL-23可以顯著增強(qiáng)Wnt通路活化(圖2)。
表1 IL-23的相對表達(dá)水平與舌鱗狀細(xì)胞癌患者臨床及病理學(xué)特征的相關(guān)性Tab 1 The correlation of the relative expression levels of IL-23 and clinical-pathological features of tongue squamous cell carcinoma patients
圖2 qRT-PCR檢測IL-23處理后Wnt1及c-myc的mRNA表達(dá)水平Fig 2 The detection of mRNA level of Wnt1 and c-myc dealed with IL-23 by qRT-PCR
Western blot法檢測濃度為10 ng·mL-1的IL-23預(yù)處理24 h后SCC9細(xì)胞相關(guān)蛋白表達(dá)的變化,結(jié)果顯示β-catenin、Bcl-2、P-gp、ABCG2均明顯上調(diào)(圖3上)。只作siRNA處理后,β-catenin明顯下降,協(xié)同Bcl-2、P-gp與ABCG2相對表達(dá)水平均明顯降低(P<0.01);沉默β-catenin后,IL-23處理下Bcl-2、P-gp和ABCG2與對照組相比無明顯變化(P>0.05)(圖3下)。
IL-23可促進(jìn)SCC9細(xì)胞的增殖(P<0.01);IL-23預(yù)處理24 h后,順鉑處理組細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的抵抗作用(P<0.01);48 h后抵抗能力有所下降(圖4)。
圖3 IL-23處理對抗凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響Fig 3 The effect of anti-apoptosis related proteins dealed with IL-23
圖4 MTT檢測IL-23處理前后SCC9細(xì)胞株的相對細(xì)胞活性Fig 4 Relative cell viability of SCC9 cells before and after dealing with IL-23 by MTT
近年來,越來越多的研究[17-18]表明IL-23作為促炎性細(xì)胞因子,其表達(dá)失衡紊亂不僅能引發(fā)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、牛皮癬、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等多種自身免疫系統(tǒng)疾病,而且還能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲:如在肝癌發(fā)現(xiàn)IL-23可以通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloprotein 9,MMP-9)表達(dá)促進(jìn)轉(zhuǎn)移[13];IL-23與肺癌細(xì)胞上受體結(jié)合后可促進(jìn)增殖[14];而乳腺癌患者外周循環(huán)中的IL-23表達(dá)強(qiáng)度與預(yù)后有關(guān)[15];IL-23還可以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子Rel-A進(jìn)核后增強(qiáng)口腔鱗癌細(xì)胞的增殖等[16]。本文通過對舌鱗狀細(xì)胞癌患者病理組織與腫瘤進(jìn)程的綜合研究發(fā)現(xiàn),IL-23異常表達(dá)與腫瘤患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、神經(jīng)侵犯和治療復(fù)發(fā)密切相關(guān),其高表達(dá)常伴隨著腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移行為的發(fā)生,所以在隨后的體外實(shí)驗(yàn)中對IL-23在舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞惡性能力獲得的具體調(diào)節(jié)作用作了進(jìn)一步探討。
目前,化療是控制惡性腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的主要治療手段之一。相對正常組織細(xì)胞,腫瘤細(xì)胞中普遍存在的耐藥以及抗凋亡能力直接影響著臨床治療的效果及預(yù)后。治療拮抗形成機(jī)制復(fù)雜,需要多重因素構(gòu)成的內(nèi)外環(huán)境共同調(diào)控,現(xiàn)有研究已經(jīng)表明免疫細(xì)胞及其調(diào)節(jié)因子參與構(gòu)成了腫瘤微環(huán)境,但其中IL-23在舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞耐藥能力獲得中所起作用的研究還未見報(bào)道。作為調(diào)控耐藥、抗凋亡、增殖、侵襲與轉(zhuǎn)移的重要節(jié)點(diǎn),Wnt/β-catenin通路在腫瘤細(xì)胞多種惡性行為形成中具有關(guān)鍵作用,其中β-catenin可直接進(jìn)入細(xì)胞核中充當(dāng)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。具體表現(xiàn)為Wnt蛋白與Frizzled家族跨膜受體蛋白結(jié)合后,抑制糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)/軸蛋白(Axin)/大腸腺瘤息肉?。╝denomatous polyposis coli,APC)復(fù)合體繼續(xù)對β-catenin的泛素化降解,使得β-catenin得以與T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子(T cell factor/lymphoid enhancer factor,TCF/LEF)結(jié)合,引起下游諸如cmyc、Bcl、ABCG、P-gp等表達(dá)上調(diào)[10-11,19]。其中,c-myc基因表達(dá)通常被認(rèn)為是Wnt通路激活的標(biāo)志[19];而作為抗凋亡蛋白中代表性一員,Bcl-2能夠顯著增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對大多數(shù)DNA損傷因子的抵抗性,抑制化療藥物引起的細(xì)胞凋亡或者直接阻止激活凋亡的信號下游轉(zhuǎn)導(dǎo)[5];ABCG2和P-gp作為跨膜糖蛋白藥泵,通過降低腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物濃度發(fā)揮拮抗化療的作用,兩者的異常上調(diào)直接影響腫瘤細(xì)胞化療引起的抗凋亡能力的獲得[6-9]。為了驗(yàn)證IL-23作用途徑,首先在miRNA水平上證實(shí)了Wnt1及c-myc的表達(dá)上升與IL-23的作用濃度密切相關(guān);在進(jìn)一步證實(shí)IL-23刺激作用依賴于Wnt活化程度的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中,結(jié)合siRNA技術(shù)沉默Wnt通路中關(guān)鍵信號蛋白β-catenin的表達(dá)后發(fā)現(xiàn):預(yù)處理siRNA可降低IL-23促進(jìn)β-catenin表達(dá)及對Wnt下游Bcl-2、ABCG2、P-gp表達(dá)上調(diào)作用。由此,推測IL-23對舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞的抗凋亡能力的影響是通過顯著加強(qiáng)了SCC9細(xì)胞的Wnt1表達(dá),促使其分泌后作用于自身或者相鄰細(xì)胞,活化Wnt通路造成胞漿內(nèi)β-catenin進(jìn)入到細(xì)胞核,結(jié)合核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子并調(diào)節(jié)下游c-myc、抗凋亡及耐藥蛋白的表達(dá)。為了模擬并驗(yàn)證化療藥物處理下,IL-23對舌癌細(xì)胞的影響,選擇了常用化療藥物順鉑,其通過抑制腫瘤細(xì)胞內(nèi)RNA以及蛋白質(zhì)合成發(fā)揮廣譜殺傷作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步顯示,IL-23預(yù)處理后舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞抗凋亡能力得到加強(qiáng),順鉑對其增殖無明顯抑制。證實(shí)了IL-23刺激下可以削弱化療藥物對舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞的毒性作用。
綜合以上結(jié)果,本研究發(fā)現(xiàn)IL-23不僅參與到腫瘤組織的浸潤、侵襲及復(fù)發(fā)中,而且在體外實(shí)驗(yàn)還首次證實(shí)了其具有增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞抗凋亡及耐藥能力的作用。IL-23作為主要由巨噬細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子,卻在腫瘤的惡性行為形成中扮演著重要角色,這一現(xiàn)象的揭示,為深入研究免疫調(diào)節(jié)在腫瘤發(fā)展中的作用提供了有力的依據(jù),對惡性腫瘤綜合治療方案的制定也具有重要的指導(dǎo)意義。
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