韓福新，張蕊，馬善波，王彥剛

(第四軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院西京醫(yī)院,a.神經(jīng)外科,b.耳鼻喉頭頸外科,c.藥劑科,陜西 西安 710032)

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微小RNA-29c在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)及其對細(xì)胞分裂周期蛋白42的調(diào)控作用和對細(xì)胞增殖的影響

韓福新a，張蕊b，馬善波c，王彥剛a

(第四軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院西京醫(yī)院,a.神經(jīng)外科,b.耳鼻喉頭頸外科,c.藥劑科,陜西 西安 710032)

目的 探究微小RNA-29c(miRNA-29c)在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)水平以及表達(dá)水平對膠質(zhì)瘤增殖的影響。方法 選取手術(shù)切除的膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本80例，根據(jù)世界衛(wèi)生組織腫瘤分類分級標(biāo)準(zhǔn)，將組織標(biāo)本進(jìn)行分級，同時收集非膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本25例作為對照組。將上述收集的組織標(biāo)本制作為微組織陣列。同時切取5 μm×5 μm組織切片留用蛋白細(xì)胞分裂周期蛋白42(CDC42)免疫組化檢測以及miRNA-29c原位雜交檢測。結(jié)果 非膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本miRNA-29c表達(dá)水平明顯高于膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本表達(dá)，miRNA-29c表達(dá)水平隨著腫瘤分化級別的提升而降低；非膠質(zhì)瘤組標(biāo)本CDC42表達(dá)水平明顯低與膠質(zhì)瘤組，且隨著膠質(zhì)瘤分化級別提高CDC42水平明顯增加；miRNA-29c靶mRNA生物信息學(xué)預(yù)測結(jié)果提示人CDC42mRNA是miRNA-29c潛在的靶mRNA；人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG經(jīng)過miRNA-29c mimics 轉(zhuǎn)染48 h后，轉(zhuǎn)染組細(xì)胞miRNA-29c表達(dá)水平明顯高于空白對照組以及Scr轉(zhuǎn)染對照組，通過轉(zhuǎn)染方式可將miRNA-29c mimics成功轉(zhuǎn)入人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG，并且能夠成功表達(dá)；miRNA-29c mimics轉(zhuǎn)染組CDC42表達(dá)明顯低于兩對照組，在人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG中miRNA-29c可以降解CDC42 mRNA的表達(dá)，從而降低CDC42蛋白的表達(dá)水平；miRNA-29c mimics轉(zhuǎn)染組人膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖活性在48、72、96 h明顯低于空白對照組與Scr轉(zhuǎn)染對照組，miRNA-29c可以有效的抑制人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG增殖活性。結(jié)論 miRNA-29c是人膠質(zhì)瘤的有效抑瘤miRNA之一，miRNA-29c表達(dá)水平可作為臨床上判斷膠質(zhì)瘤分化分級的參考依據(jù)，miRNA-29c表達(dá)水平的降低減少了對其下游基因CDC42的抑制作用，引起CDC42表達(dá)的異常增加，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的異常增殖。研究結(jié)果顯示miRNA-29c在膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的調(diào)控作用。

膠質(zhì)瘤；微小RNA-29c；細(xì)胞分流周期蛋白42；細(xì)胞增殖

微小RNA(microRNA，miRNA)是一種長度在20～25 nt范圍內(nèi)，具有高度保守特性，非編碼的小分子單鏈RNA[1]。miRNA可以有效的沉默下游基因的表達(dá)，以起到調(diào)控基因表達(dá)與蛋白翻譯，調(diào)控人體多種生理、病理功能，對人體正常功能與病理狀態(tài)調(diào)控具有重要作用[2]。已知多種腫瘤的發(fā)生于發(fā)展與促瘤miRNA(Onco-miRNA)的異常表達(dá)增高以及抑瘤miRNA(TS-miRNA)的異常表達(dá)降低有密切的關(guān)系[3]。miRNA-29s所在的miRNA家族包括有由1q32.2與7q32.3兩個基因片段編碼的三個miRNA成員，分別為hsa-miRNA-29a、hsa-miRNA-29b以及hsa-miRNA-29c[4]。目前，有研究報道顯示，作為TS-miRNA中一種重要成員miRNA-29c，在某些顱腦腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中其表達(dá)的異常降低起著重要的調(diào)控作用[5]。小G蛋白家族所屬蛋白細(xì)胞分裂周期蛋白42(CDC42)，能在細(xì)胞信號通路過程中發(fā)揮重要的開關(guān)作用，利用其GTP酶活性，作用于多種細(xì)胞信號通路，參與細(xì)胞增殖、凋亡等生理生化過程。本研究小組前期研究結(jié)果顯示，miRNA-29a在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的表達(dá)水平與膠質(zhì)瘤分化程度呈現(xiàn)相關(guān)關(guān)系，另外miRNA-29a可通過降低下游基因CDC42的表達(dá)，抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、分化和轉(zhuǎn)移。但miRNA-29c的表達(dá)異常是否存在與膠質(zhì)瘤中，通過改變miRNA-29c的表達(dá)能否改變膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、分化和轉(zhuǎn)移情況。為探究miRNA-29c在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)水平以及表達(dá)水平對膠質(zhì)瘤增殖的影響，對不同人膠質(zhì)瘤組織及細(xì)胞系進(jìn)行研究，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

1.1.1 組織標(biāo)本 選取第四軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院西京醫(yī)院2012年1月至2015年6月神經(jīng)外科膠質(zhì)瘤手術(shù)切除治療患者80例，其中男性45例，女性35例，年齡13～46歲，平均年齡(33.47±13.19)歲，收集手術(shù)切除膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本。根據(jù)世界衛(wèi)生組織腫瘤分類分級標(biāo)準(zhǔn)，將收集的組織標(biāo)本進(jìn)行分級，其中I～I(xiàn)I級組標(biāo)準(zhǔn)25例，III級組標(biāo)本25例，IV級組標(biāo)本25例。同時收集非膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本25例作為研究的對照組。將上述收集的組織標(biāo)本制作為微組織陣列。同時切取5 μm×5 μm組織切片留用CDC42免疫組化檢測以及miRNA-29c原位雜交檢測。本研究由我院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)通過并進(jìn)行監(jiān)督。

1.1.2 細(xì)胞系 研究所用U87MG人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞購買自中國科學(xué)院細(xì)胞庫，細(xì)胞狀態(tài)良好，形態(tài)正常。

1.1.3 研究試劑 ABC檢測試劑盒，miRNA-29c寡核苷酸探針，細(xì)胞增殖分析(MTS)試劑盒，Trizol試劑，兔抗人CDC42多克隆抗體，小鼠抗人β-actin單克隆抗體，miRNA無義對照序列，羅丹明標(biāo)記抗地高辛抗體，辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgGⅡ抗，細(xì)胞培養(yǎng)基，PVDF膜，Lipofectamine 2000試劑，胎牛血清，miRNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒，實(shí)時定量PCR試劑盒，miRNA-29c mimics 及Hairpin-it miRNA實(shí)時定量檢測試劑盒，Opti MEM試劑，辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗小鼠IgGⅡ抗。

1.2 方法

1.2.1 寡核苷酸探針原位雜交 原位雜交所用寡核苷酸探針序列以及無義對照探針序列5′端連接均有地高辛標(biāo)記序列。切片脫臘、入水、常規(guī)探針雜交、孵育羅丹明標(biāo)記抗地高辛抗體、DAPI復(fù)染、甘油封片。使用熒光顯微鏡采集圖像，使用Image Pro Plus 5.0軟件分析所得結(jié)果。

1.2.2 免疫組化 切片脫臘、入水、常規(guī)免疫組化染色(CDC42抗體稀釋比例1∶150)、蘇木精復(fù)染、樹膠封片。顯微鏡采集圖像，分析所得結(jié)果。

1.2.3 生物信息學(xué)預(yù)測 采用miTarBase和miRanda生物信息學(xué)分析軟件，預(yù)測CDC42 mRNA 3′非翻譯序列(3′-UTR)中miRNA-29c種子序列的互補(bǔ)序列。

2 結(jié)果

2.1 miRNA-29c原位雜交檢測結(jié)果 DAPI復(fù)染經(jīng)熒光顯微鏡激光激發(fā)后可使組織細(xì)胞核呈現(xiàn)藍(lán)色熒光，miRNA-29c雜交信號在染色后激光激發(fā)后可呈現(xiàn)出紅色熒光。miRNA-29c信號陽性細(xì)胞中可在藍(lán)色熒光細(xì)胞核周圍見大量紅色miRNA-29c信號熒光，miRNA-29c信號陰性細(xì)胞內(nèi)僅可見藍(lán)色細(xì)胞核熒光，無可見紅色熒光信號。研究檢測結(jié)果顯示，4組組織標(biāo)本均可見不同程度的紅色熒光信號，即非膠質(zhì)瘤組織與各級膠質(zhì)瘤組織均有不同程度的miRNA-29c表達(dá)，同時結(jié)果顯示，非膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本miRNA-29c表達(dá)水平明顯高于膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本表達(dá)，miRNA-29c表達(dá)水平隨著腫瘤分化級別的提升而降低，4組組織標(biāo)本miRNA-29c表達(dá)水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

2.2 CDC42免疫組化檢測結(jié)果 蘇木精復(fù)染可使細(xì)胞核呈現(xiàn)藍(lán)色，在包漿中CDC42被染色呈現(xiàn)棕黃色顯色。CDC42陽性細(xì)胞可見藍(lán)色細(xì)胞核以及棕黃色包漿，CDC42陰性細(xì)胞僅可見藍(lán)色細(xì)胞核。免疫組化檢測結(jié)果顯示四組膠質(zhì)瘤標(biāo)本均可見不同程度CDC42染色，非膠質(zhì)瘤組標(biāo)本CDC42表達(dá)水平明顯低與膠質(zhì)瘤組，且隨著膠質(zhì)瘤分化級別提高CDC42水平明顯增加，4組組織標(biāo)本CDC42表達(dá)水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

2.3 miRNA-29c靶mRNA生物信息學(xué)預(yù)測結(jié)果 miRNA-29c靶mRNA生物信息學(xué)預(yù)測結(jié)果顯示，長度為1 426 bp的人CDC42 mRNA的3′UTR片段，人CDC42 mRNA的3′UTR片段中包含有3個miRNA-29c靶序列基因序列區(qū)域，3個靶序列基因序列區(qū)域分別位于靶序列基因序列區(qū)1:581～587 bp，靶序列基因序列區(qū)2:946～953 bp，靶序列基因序列區(qū)3:999～1 006 bp。這3個靶序列基因序列區(qū)均存在有與miRNA-29c相互互補(bǔ)的靶基因序列，靶序列基因序列區(qū)1、2為相對保守靶序列基因，靶序列基因序列區(qū)3為高度保守靶序列基因。以上miRNA-29c靶mRNA生物信息學(xué)預(yù)測結(jié)果提示人CDC42 mRNA是miRNA-29c潛在的靶mRNA，圖1。

圖1 人CDC42mRNA中miRNA-29c靶點(diǎn)生物信息學(xué)預(yù)測

2.4 人膠質(zhì)瘤細(xì)胞miRNA-29c轉(zhuǎn)染效率檢測 通過Hairpin-it miRNA實(shí)時定量PCR檢測結(jié)果顯示，人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG經(jīng)過miRNA-29c mimics 轉(zhuǎn)染48 h后，轉(zhuǎn)染組細(xì)胞miRNA-29c表達(dá)水平明顯高于空白對照組以及Scr轉(zhuǎn)染對照組，轉(zhuǎn)染結(jié)果差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=84.21，P<0.001)。研究結(jié)果表明通過轉(zhuǎn)染方式可將miRNA-29c mimics成功轉(zhuǎn)入人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG，并且能夠成功表達(dá)。

2.5 miRNA-29c對U87MG細(xì)胞CDC42表達(dá)的調(diào)控作用 通過實(shí)時定量qRT-PCR和Western blot檢測，結(jié)果顯示，miRNA-29c mimics轉(zhuǎn)染組CDC42表達(dá)明顯低于兩對照組(F=37.38，P<0.001；F=14.26，P=0.005)。研究結(jié)果表明在人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG中miRNA-29c可以降解CDC42 mRNA的表達(dá)，從而降低CDC42蛋白的表達(dá)水平。見圖2。

A.CDC42 mRNA相對表達(dá)量 B.CDC42蛋白相對表達(dá)量

圖2 空白對照組和Scr對照組及 miRNA-29c mimics轉(zhuǎn)染組CDC42 mRNA和蛋白相對表達(dá)量的比較

2.6 miRNA-29c對人膠質(zhì)瘤細(xì)胞細(xì)胞增殖的影響 通過MTS試劑盒檢測人膠質(zhì)瘤細(xì)胞細(xì)胞增殖水平，繪制MTS曲線，檢測結(jié)果顯示miRNA-29c mimics轉(zhuǎn)染組人膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖活性在48、72、96 h明顯低于空白對照組與Scr轉(zhuǎn)染對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=8.25，P=0.02；F=13.25，P=0.008；F=74.78，P<0.001)。結(jié)果表明miRNA-29c可以有效的抑制人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG增殖活性。見圖3。

圖3 miRNA-29c轉(zhuǎn)染對人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG細(xì)胞增殖的影響

3 討論

作為神經(jīng)外科最常見的顱腦原發(fā)性腫瘤的膠質(zhì)瘤，按照世界衛(wèi)生組織膠質(zhì)瘤腫瘤分級標(biāo)準(zhǔn)可以分級為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個級別[6]。有文獻(xiàn)報道，根據(jù)臨床隨訪研究顯示，同一分級級別膠質(zhì)瘤患者治療后預(yù)后效果具有較大差異[7]。近年來有大量報道證實(shí)，分子學(xué)水平診斷在臨床診斷、分級判定、預(yù)后預(yù)測等具有重要的指導(dǎo)意義[8]。miRNA可以有效的沉默下游基因的表達(dá)，以起到調(diào)控基因表達(dá)與蛋白翻譯，調(diào)控人體多種生理、病理功能，對人體正常功能與病理狀態(tài)調(diào)控具有重要作用[9]。已知多種腫瘤的發(fā)生于發(fā)展與Onco-miRNA的異常表達(dá)增高以及TS-miRNA的異常表達(dá)降低有密切的關(guān)系[10]。TS-miRNAs表達(dá)異常是對某些惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展具有重要的影響。作為TS-miRNA中一種重要成員miRNA-29c，在某些顱腦腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中其表達(dá)的異常降低起著重要的調(diào)控作用[11]。同時已有研究報道表明，miRNA-29c在多種其他腫瘤，例如肺癌、肝癌、白血病等顱腦外腫瘤中異常降低，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系[12]。本研究miRNA-29c原位雜交檢測結(jié)果顯示，非膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本miRNA-29c表達(dá)水平明顯高于膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本表達(dá)，miRNA-29c表達(dá)水平隨著腫瘤分化級別的提升而降低。結(jié)果提示miRNA-29c是人膠質(zhì)瘤的有效抑瘤miRNA之一，miRNA-29c表達(dá)水平可作為臨床上判斷膠質(zhì)瘤分化分級的參考依據(jù)。

小G蛋白家族所屬蛋白細(xì)胞分裂周期蛋白42(CDC42)，能在細(xì)胞信號通路過程中發(fā)揮重要的開關(guān)作用，利用其GTP酶活性，作用于多種細(xì)胞信號通路，參與細(xì)胞增殖、凋亡等生理生化過程[13]。研究表明，p21激活激酶(p21-activated kinases，PAKs)是目前研究得最為清楚的CDC42下游效應(yīng)分子，通過激活A(yù)KT、Raf-MAPK等信號通路在細(xì)胞增殖、凋亡等方面具有重要的調(diào)控作用[14-15]。CDC42免疫組化檢測結(jié)果顯示非膠質(zhì)瘤組標(biāo)本CDC42表達(dá)水平明顯低與膠質(zhì)瘤組，且隨著膠質(zhì)瘤分化級別提高CDC42水平明顯增加。實(shí)時定量qRT-PCR和Western blot檢測結(jié)果顯示，在人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG中miRNA-29c可以降解CDC42 mRNA的表達(dá)，從而降低CDC42蛋白的表達(dá)水平。MTS試劑盒檢測人膠質(zhì)瘤細(xì)胞細(xì)胞增殖水平結(jié)果顯示miRNA-29c可以有效的抑制人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U87MG增殖活性。

綜上所述，miRNA-29c是人膠質(zhì)瘤的有效抑瘤miRNA之一，miRNA-29c表達(dá)水平可作為臨床上判斷膠質(zhì)瘤分化分級的參考依據(jù)，miRNA-29c表達(dá)水平的降低減少了對其下游基因CDC42的抑制作用，引起CDC42表達(dá)的異常增加，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的異常增殖。研究結(jié)果顯示miRNA-29c在膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的調(diào)控作用。

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Expression of microRNA-29c in gliomas and its effect on cell division cycle protein 42 and cell proliferation

HAN Fuxina,ZHANG Ruib,MA Shanboc,et al

(a.DepartmentofNeurosurgery;b.DepartmentofHeadandNeckSurgery;c.DepartmentofPharmacy,TheFirstAffiliatedHospitalofTheFourthMilitaryMedicalUniversity,Xi′an,Shaanxi710032,China)

Objective To explore the expression of miRNA-29c in gliomas and its effecton the proliferation of glioma cells.Methods Eighty samples of surgical resection of glioma were collected in the Department of Neurosurgery in The First Affiliated Hospital of The Fourth Military Medical University,thenglioma tissue specimens were classified according to WHO Tumor Classification Standards and 25 specimens of non glioma tissues were collected as the control group.Tissue samples were fabricated as micro arrays.Simultaneous removal of 5 μm×5 μm tissue section was retained cell protein division cycle protein 42(CDC42)immunohis to chemical detection and in situ miRNA-29c hybridization detection.Results The expression level of miRNA-29c in non glioma tissue specimen was significantly higher than that in glioma tissue specimen,which decreased with the increase of tumor differentiation level.The expression of CDC42 in non glioma group wassignificantly lower than that in glioma group,which increased significantly with the increase of tumor differentiation level.miRNA-29c target mRNA bioinformatics prediction results suggested that human CDC42 mRNA was the potential target mRNA of miRNA-29c.Forty-eight hours after human glioma cells U87MG were transfected by miRNA-29c mimics,the expression level of miRNA-29c transfected cells was significantly higher than the control group and Scr transfection group.miRNA-29c mimics could be successfully transfected into human glioma cells U87MG,and couldbe successfully expressed;the expression of CDC42 in miRNA-29c mimics transfection group was significantly lower than the two control groups.In human glioma cells U87MG miRNA-29c could degrade CDC42 mRNA expression,thereby reducing the expression level of CDC42 protein.In miRNA-29c mimics transfected group the proliferation activitiesof humanglioma cell in 48 hours,72 hours and 96 hours were significantly lower than those of blank control group and Scrtransfection control group.miRNA-29c could effectively inhibit the proliferation activity of human glioma U87MG cells.Conclusions miRNA-29c can effectively inhibitshuman glioma,the expression of which can be used as a clinical reference for the differentiation of glioma.The decreased expression of miRNA-29c reduces its inhibition of CDC42,which results in the abnormal increase in CDC42 and the abnormal proliferation of tumor cells.The results indicate that miRNA-29c plays an important role in the occurrence and development of gliomas.

Glioma;MiRNA-29c;Cell division cycle 42;Proliferation

王彥剛，男，副主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：腦、脊髓腫瘤、癲癇，功能性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，E-mail:yg-wang@163.com

10.3969/j.issn.1009-6469.2016.11.016

2016-04-13，

2016-06-20)