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        紫草素抑制STAT3信號通路對人絨毛膜癌JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響

        2016-09-25 01:20:59王慧智李會影徐清雨馬志
        中國現(xiàn)代中藥 2016年4期

        王慧智,李會影,徐清雨,馬志*

        (1.牡丹江醫(yī)學(xué)院 紅旗醫(yī)院 婦產(chǎn)科,黑龍江 牡丹江 157011;2.牡丹江醫(yī)學(xué)院 紅旗醫(yī)院 兒外科,黑龍江 牡丹江 157011)

        ·基礎(chǔ)研究·

        紫草素抑制STAT3信號通路對人絨毛膜癌JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響

        王慧智1,李會影1,徐清雨2,馬志2*

        (1.牡丹江醫(yī)學(xué)院 紅旗醫(yī)院 婦產(chǎn)科,黑龍江 牡丹江 157011;2.牡丹江醫(yī)學(xué)院 紅旗醫(yī)院 兒外科,黑龍江 牡丹江 157011)

        目的:觀察紫草素抑制信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-3(STAT3)信號通路對人絨毛膜癌JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響,探討其抗絨毛膜癌的可能機(jī)制。方法:體外培養(yǎng)JEG-3細(xì)胞,加入0.2、0.4 μg·mL-1紫草素作為實(shí)驗(yàn)組,陰性對照組加入等體積0.1%二甲基亞砜,甲氨蝶呤組(MTX組)作為陽性對照組加入2 μg·mL-1MTX。采用劃痕修復(fù)實(shí)驗(yàn)、Transwell小室體外侵襲實(shí)驗(yàn),觀察紫草素對JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響。采用免疫組織化學(xué)分析STAT3和酪氨酸磷酸化STAT3(p-STAT3)陽性細(xì)胞的表達(dá)。進(jìn)一步采用Real-Time PCR分析STAT3mRNA和p-STAT3mRNA的表達(dá)。結(jié)果:紫草素可顯著抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力(P<0.05或P<0.01),降低STAT3和p-STAT3陽性細(xì)胞的表達(dá)以及STAT3mRNA和p-STAT3mRNA的表達(dá)(P<0.05或P<0.01)。結(jié)論:紫草素能明顯抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力,其機(jī)制可能與抑制STAT3信號通路有關(guān)。

        紫草素;遷移;侵襲;信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-3信號通路

        絨毛膜癌(choriocarcinoma)也稱絨毛膜上皮癌,簡稱絨癌,是一種來源于滋養(yǎng)細(xì)胞的高度惡性腫瘤,其特點(diǎn)是滋養(yǎng)細(xì)胞失去了原來的絨毛或葡萄胎的結(jié)構(gòu),而散在地侵入子宮肌層,早期即可發(fā)生血道和淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致患者迅速死亡[1]。遷移和侵襲是絨毛膜癌的重要特征,是滋養(yǎng)細(xì)胞腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的早期事件[2]。所以,研究絨毛膜癌細(xì)胞的遷移和侵襲機(jī)制必將為其治療指明新的方向。某些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移和侵襲過程,可能參與了絨毛膜癌的發(fā)生和發(fā)展。信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-3(signal transducer and activator of transcription-3,STAT3)是 JAK-STAT信號通路中一種非常關(guān)鍵性的轉(zhuǎn)錄因子,是多種致癌信號通路的匯聚點(diǎn)。STAT3是公認(rèn)的癌基因,如乳腺癌、大腸癌等可表現(xiàn)為高表達(dá)[3-4]。有研究表明,紫草素可誘導(dǎo)人絨毛膜癌JEG-3細(xì)胞凋亡[5],但是其是否抑制JEG-3細(xì)胞的遷移和侵襲尚未見報道。本研究旨在探討紫草素對JEG-3細(xì)胞遷移、侵襲能力以及STAT3信號通路的影響,為明確紫草素抑制JEG-3細(xì)胞的遷移和侵襲提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),探討其可能的作用機(jī)制,為其開發(fā)應(yīng)用奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

        1 材料

        1.1 細(xì)胞株與試藥

        人絨毛膜癌細(xì)胞JEG-3(中國科學(xué)院動物研究所計劃生育生殖生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室);DMEM培養(yǎng)液(美國HyClone公司);甲氨蝶呤(MTX,美國輝瑞制藥有限公司);二甲基亞砜(DMSO)、牛血清白蛋白(BSA)、Hoechst33342(美國Sigma公司);Transwell小室(美國Corning公司);基質(zhì)膠Matrigel(美國BD公司);STAT3鼠單克隆抗體和酪氨酸磷酸化STAT3(p-STAT3)鼠單克隆抗體(美國ProMab公司);HRP標(biāo)記抗鼠IgG二抗(上海碧云天公司);M-MLV逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(Reverse Transcriptase kit promega,Japan);其他試劑均為分析純。紫草素(北京市藥品檢驗(yàn)所,溶解于0.1%二甲基亞砜,配成0.4 μg·mL-1溶液,-20 ℃保存,臨用時,以DMEM培養(yǎng)液稀釋到所需濃度)。

        1.2 細(xì)胞培養(yǎng)

        JEG-3細(xì)胞保存在含有10%BSA的DMEM培養(yǎng)液(含2 mmol·L-1L-谷氨酰胺,1 mmol·L-1丙酮酸鈉和100 U·mL-1青霉素),37 ℃、5% CO2及飽和濕度下培養(yǎng)。當(dāng)JEG-3細(xì)胞達(dá)80%匯合度時,用0.05%胰蛋白酶/0.02%EDTA消化。37 ℃、5% CO2及飽和濕度下培養(yǎng)48 h。收集懸浮的細(xì)胞經(jīng)EDTA處理制備成單細(xì)胞懸液,然后用DMEM培養(yǎng)液洗滌細(xì)胞。收集對數(shù)生長期細(xì)胞,用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

        2 方法

        2.1 劃痕修復(fù)實(shí)驗(yàn)

        JEG-3細(xì)胞按照細(xì)胞密度5×104個細(xì)胞/孔接種于6孔板中,待細(xì)胞單層生長鋪滿板底時,用移液槍頭沿培養(yǎng)板底部劃“一”字型劃痕,加入終濃度為0.2 μg·mL-1紫草素(低劑量組),0.4 μg·mL-1紫草素(高劑量組)[6],37 ℃、5% CO2及飽和濕度下培養(yǎng)24 h。陰性對照組加入等體積0.1%DMSO,陽性對照組(MTX組)加入2 μg·mL-1MTX,其余條件與實(shí)驗(yàn)組完全一致。倒置顯微鏡下檢測細(xì)胞向致傷區(qū)遷移的相對距離并拍照,計算細(xì)胞遷移率。細(xì)胞遷移率(%)=(1-藥物組細(xì)胞遷移面積/對照組細(xì)胞遷移面積)×100%。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,取其平均值。

        2.2 Transwell小室體外侵襲實(shí)驗(yàn)

        Transwell小室用前鋪上50 μL 0.5% Matrigel膜基質(zhì)37 ℃孵育過夜。JEG-3細(xì)胞加入終濃度為0.2、0.4 μg·mL-1紫草素,37 ℃、5% CO2及飽和濕度下培養(yǎng)24 h。陰性對照組加入等體積0.1%DMSO,MTX組加入2 μg·mL-1MTX,其余條件與實(shí)驗(yàn)組完全一致。調(diào)整細(xì)胞密度5×104個細(xì)胞·mL-1,分別取200 μL接種于Transwell小室內(nèi)室,并在Transwell小室下室加入含有10% BSA的DMEM培養(yǎng)液。孵育24 h后,取出Transwell小室去除未穿膜細(xì)胞。甲醇固定15 min后,再以10 mg·mL-1Hoechst33342染色30 min[7]。OlympusIX51熒光顯微鏡計數(shù)穿過微孔膜的細(xì)胞數(shù)。每組細(xì)胞隨機(jī)計數(shù)10個視野,取其平均值,實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

        2.3 免疫組織化學(xué)分析

        JEG-3細(xì)胞胰蛋白酶消化、離心、500 μL DMEM培養(yǎng)液重懸。無菌乙醇洗滌,37 ℃、5% CO2及飽和濕度下過夜培養(yǎng)。當(dāng)細(xì)胞貼在蓋玻片上后更換新鮮培養(yǎng)液,加入終濃度為0.2、0.4 μg·mL-1紫草素,37 ℃、5% CO2及飽和濕度下培養(yǎng)2 h。陰性對照組加入等體積0.1%DMSO,MTX組加入2 μg·mL-1MTX,其余條件與實(shí)驗(yàn)組完全一致。95%乙醇固定,中性樹膠粘到載玻片上,PBS洗滌3次,滴加一抗(陰性對照組以PBS代替一抗),室溫培養(yǎng)3 h,PBS洗滌3次。滴加HRP標(biāo)記的二抗,室溫培養(yǎng)15 min,PBS洗滌3次。滴加DAB顯色劑初染,蘇木素復(fù)染,中性樹膠蓋玻片封片,倒置顯微鏡鏡檢。結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn):STAT3和p-STAT3蛋白陽性細(xì)胞均呈棕褐色陽性顆粒樣物質(zhì),主要位于細(xì)胞質(zhì),胞核內(nèi)可有輕度黃染。每張圖片隨機(jī)選取10個高倍視野,Smart scape圖像分析系統(tǒng)對陽性染色細(xì)胞區(qū)域進(jìn)行分析。

        2.4 Real-Time PCR分析

        JEG-3細(xì)胞加入終濃度為0.2、0.4 μg·mL-1紫草素,37 ℃、5% CO2及飽和濕度下培養(yǎng)24 h。陰性對照組加入等體積0.1% DMSO,MTX組加入2 μg·mL-1MTX,其余條件與實(shí)驗(yàn)組完全一致。按照TRIzol試劑盒說明書抽提總RNA。Nanodrop2000檢測RNA純度。使用M-MLV逆轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)成單鏈的cDNA,操作按照試劑盒說明書進(jìn)行。利用Pubmed查找相關(guān)基因序列,并利用引物合成軟件Primer Premier 5.0設(shè)計引物。STAT3正向引物:5′-CAGACGGGCATTGTGGAT-3′,反向引物:5′-AGTCTTGGGCATGTCAGTGTG-3′,共224bp;p-STAT3正向引物:5′-TTGCCAGCACAAAGACACTCC-3′,反向引物:5′-CTCCAAAGCAAACCGAATACAG-3′,共135 bp;β-actin正向引物:5′-CCAGTATGATTCTA-CCCACGGC-3′,反向引物:5′-CGGAGATGATGACC-CTTTTGGC-3′,共227 bp。使用Quant SYBR Green PCR kit按照PCR引物進(jìn)行擴(kuò)增,用Applied Biosystems 7500型定量PCR儀測出ΔC值及熔解曲線,計算出相對基因表達(dá)量。每份樣品檢測3次。

        2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

        3 結(jié)果

        3.1 劃痕修復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        陰性對照組可見JEG-3細(xì)胞遷移率明顯增高,而紫草素對JEG-3細(xì)胞遷移具有明顯抑制作用,并呈濃度依賴性,與陰性對照組比較,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05或P<0.01);與MTX組比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。以上結(jié)果提示紫草素可以抑制JEG-3細(xì)胞遷移能力。結(jié)果見圖1和圖2。

        注:A.陰性對照組;B.低劑量組;C.高劑量組;D.MTX組。圖1 紫草素對JEG-3細(xì)胞劃痕修復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(×100)

        注:與陰性對照組比較,*P<0.05,**P<0.01,下同。圖2 紫草素對JEG-3細(xì)胞細(xì)胞遷移率結(jié)果

        3.2 Transwell小室體外侵襲實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        陰性對照組可見JEG-3細(xì)胞侵襲穿膜細(xì)胞數(shù)明顯增多,而紫草素對JEG-3細(xì)胞侵襲穿膜細(xì)胞數(shù)具有明顯抑制作用,并呈濃度依賴性,與陰性對照組比較,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05或P<0.01);與MTX組比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。以上結(jié)果提示紫草素可以抑制JEG-3細(xì)胞侵襲能力。結(jié)果見圖3和圖4。

        注:A.陰性對照組;B.低劑量組;C.高劑量組;D.MTX組。圖3 紫草素對JEG-3細(xì)胞Transwell小室體外侵襲實(shí)驗(yàn)結(jié)果(×200)

        圖4 紫草素對JEG-3細(xì)胞穿膜細(xì)胞個數(shù)結(jié)果

        3.3免疫組織化學(xué)分析結(jié)果

        陰性對照組表現(xiàn)STAT3和p-STAT3陽性細(xì)胞高表達(dá),可見胞質(zhì)內(nèi)分布大量的濃密的棕褐色陽性顆粒,而紫草素可使STAT3和p-STAT3陽性細(xì)胞顯著減少,可見內(nèi)皮細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)棕褐色陽性顆粒減少,并且呈劑量依賴性。提示紫草素顯著減少STAT3和p-STAT3陽性細(xì)胞的高表達(dá)。結(jié)果見圖5。

        注:A~D.STAT3免疫組織化學(xué)分析結(jié)果;E~F.p-STAT3免疫組織化學(xué)分析結(jié)果;A、E為陰性對照組;B、F為低劑量組;C、G為高劑量組;D、H為MTX組。圖5 STAT3和p-STAT3免疫組織化學(xué)分析結(jié)果(×400)

        3.4 Real-Time PCR分析結(jié)果

        陰性對照組可見STAT3mRNA和p-STAT3mRNA呈高表達(dá),而紫草素可使STAT3mRNA和p-STAT3mRNA顯著降低,并且呈劑量依賴性,提示紫草素顯著減少STAT3mRNA和p-STAT3mRNA的表達(dá)。結(jié)果見圖6。

        圖6 STAT3 mRNA和p-STAT3 mRNA Real-Time PCR分析結(jié)果

        4 討論

        紫草素是從我國傳統(tǒng)中藥天山紫草根部提取出來的萘醌色素,具有抗炎、抑制脂肪形成、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫等廣泛的藥理作用及生物學(xué)效應(yīng)[8],其中抗腫瘤作用是目前研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。研究表明,紫草素對多種抗腫瘤增殖具有明顯的抑制作用,如對肝癌、結(jié)腸癌、卵巢癌及絨毛膜癌等[9-12]。另有研究表明,紫草素還能夠抑制非小細(xì)胞肺癌A549 細(xì)胞和人胃癌細(xì)胞SGC-7901的遷移和侵襲能力[13-14]。然而紫草素對JEG-3細(xì)胞是否具有抑制遷移和侵襲作用,目前尚不明確。本研究以不同終濃度紫草素作用于JEG-3細(xì)胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)紫草素顯著抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力。此結(jié)果提示紫草素可作為抗絨毛膜癌的潛在性選擇藥物。

        為了闡明紫草素抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的機(jī)制,本研究對STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進(jìn)行了分析?,F(xiàn)階段,STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤發(fā)生和發(fā)展過程中的重要作用受到學(xué)者的高度重視。STAT3是人類惡性腫瘤中最常見且易被激活的STAT家族成員,主要介導(dǎo)細(xì)胞間或者細(xì)胞外信號向細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)導(dǎo),是一個十分重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子,其在腫瘤發(fā)生和惡性轉(zhuǎn)變中有重要的作用,在多種實(shí)體瘤如乳腺癌、前列腺癌、胃癌和卵巢癌等中均有異常表達(dá)和活性增強(qiáng),已經(jīng)成為潛在的腫瘤治療靶點(diǎn)[15-16]。當(dāng)STAT3被上游的JAK激活后,活化形成p-STAT3,隨后p-STAT3形成二聚體,進(jìn)而進(jìn)入細(xì)胞核,調(diào)節(jié)與癌細(xì)胞增殖、分化、遷移和侵襲等相關(guān)的靶基因轉(zhuǎn)錄活性[17]。Segatto等[18]報道,STAT3及其活化形式p-STAT3都會促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。本研究免疫組織化學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),紫草素明顯減少STAT3和p-STAT3陽性細(xì)胞的表達(dá),提示其可能是抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的機(jī)制。進(jìn)一步采用Real-Time PCR分析STAT3mRNA和p-STAT3mRNA。結(jié)果發(fā)現(xiàn),紫草素可抑制STAT3mRNA和p-STAT3mRNA的表達(dá),結(jié)果與免疫組織化學(xué)分析相一致,進(jìn)一步證實(shí)紫草素抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力的機(jī)制可能與抑制STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。

        綜上所述,紫草素抑制JEG-3細(xì)胞遷移和侵襲能力,抑制STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可能是其機(jī)制之一。

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        EffectofShikoninonSuppressingMigrationgandInvationgofJEG-3CellsthroughInhibitingSTAT3SignalPathway

        WANGHuizhi1,LIHuiying1,XUQingyu2,MAZhi2*

        (1.DepartmentofObstetricsandGynecology,HongqiHospitalofMudanjiangMedicalUniversity,Mudanjiang157011,China;2.DepartmentofPediatricsurgery,HongqiHospitalofMudanjiangMedicalUniversity,Mudanjiang157011,China)

        Objective:To investigate the effect of shikonin on suppressing migration and invation of JEG-3 cells through inhibiting signal transducer and activator of transcription-3(STAT3)signal pathway and discuss the possible mechanisms of anti-choriocarcinoma.Methods:JEG-3 cells were culturedinvitroand treated with shikonin at 0.2 μg·mL-1and 0.4 μg·mL-1concentrations as experimental group,the negative control group was treated with equal volume of 0.1% DMSO,MTX group(methotrexate group)was treated with 2 μg·mL-1MTX as positive control group.Wound healing assay and transwell chamber invasion assay were used to detect the effect of shikonin on migration and invasion of JEG-3 cells.Immunohistochemistry was used to detect the expression of STAT3and tyrosine phosphorylation STAT3(p-STAT3)positive cells.Real-Time PCR analysis was used to detect the expression of STAT3mRNA and p-STAT3mRNA.Results:Shikonin could inhibit migration and invasion of JEG-3 cells(P<0.05 orP<0.01),the expression of STAT3and p-STAT3positive cells and the expression of STAT3mRNA and p-STAT3mRNA were inhibited significantly(P<0.05 orP<0.01).Conclusion:Shikonin could inhibit migration and invasion of JEG-3 cells,the mechanism may be inhibition of STAT3signal pathway.

        Shikonin;migration;invasion;Signal transducer and activator of transcription-3 signal pathway

        10.13313/j.issn.1673-4890.2016.4.006

        2015-07-08)

        *

        馬志,碩士,主治醫(yī)師,研究方向:兒科常見腫瘤的臨床治療;E-mail:mz13945307895@163.com

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