楊振 張紅珠 張偉 付婷婷
濟南市第七人民醫(yī)院消化內科 250101
胃癌是常見的消化道惡性腫瘤,其病死率高居腫瘤病死率的第2 位[1-2]?;熓俏赴┬g后的主要治療措施,而耐藥性的產生直接關系化療的成功。以順鉑為代表的化療藥物是胃癌化療的一線藥物,長期用藥效果飽受耐藥性及毒副作用影響[3]。文獻指出,Yes 相關蛋白 1(yes-associated protein 1,YAP1)在多種惡性腫瘤中的差異表達與細胞的增殖關系密切[4-5]。徐崗等[6]研究發(fā)現,干擾 YAP1 可增強食管癌對順鉑的化療敏感性,提示YAP1可能在腫瘤耐藥形成中發(fā)揮作用。前期研究結果顯示,胃癌組織中YAP1蛋白表達明顯高于癌旁正常組織。目前關于胃癌中YAP1 與化療敏感性的研究尚未見報道,我們推測胃癌中YAP1蛋白的表達與順鉑敏感性相關。為驗證該觀點,2019 年1 月至2020 年12 月,本研究擬通過構建干擾胃癌細胞中YAP1 表達,探究YAP1對胃癌細胞順鉑敏感性的影響及作用機制。
1.1 一般資料
1.1.1 細胞 實驗用人正常胃上皮黏膜細胞GES1 和人胃癌細胞SGC-7901 購于美國模式培養(yǎng)物保藏所(American Type Culture Collection,ATCC)。
1.1.2 主要試劑 RPMI1640(Roswell Park Memorial Institute 1640)培養(yǎng)基、DMEM(Dulbecco's Modified Eagle Medium)培養(yǎng)基、胎牛血清(美國Gibco 公司);裂解液Trizol(美國Invitrogen 公司);二喹啉甲酸(BCA)蛋白定量試劑盒(美國Sigma公司);實時熒光定量逆轉錄試劑盒、反轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)試劑盒(日本TaKaRa 公司);鼠抗人β-actin 抗體、鼠抗人 YAP1 抗體、鼠抗人 IGF 抗體、鼠抗人Akt抗體、鼠抗人TGF-β抗體(美國Abcam公司)。
1.1.3 主要儀器 Ⅸ73 倒置熒光顯微鏡(日本OLYMPUS 公司);7500 Real-Time 定量PCR 儀(美國Thermo Fisher Scientific-CN 公司);Spectra Max iD5 酶標儀(美國molecular devices 公司);PE2400 電泳儀、GelDOC2000 型凝膠成像分析系統(tǒng)(美國Bio-Rad公司)。
1.2 實驗方法
1.2.1 細胞培養(yǎng)與傳代 人正常胃上皮黏膜細胞GES1 置于含10%胎牛血清RPMI1640 培養(yǎng)基中,人胃癌細胞SGC-7901 置于含10%胎牛血清DMEM 培養(yǎng)基中,于37 ℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng)。待細胞鋪滿80%鏡下視野時采用0.25%含乙二胺四乙酸四鈉胰酶消化傳代。取對數生長期細胞進行功能實驗。
1.2.2 慢病毒感染人胃癌細胞株 YAP1 沉默重組慢病毒顆粒Lv-shRNA-YAP1 及陰性對照慢病毒顆粒Lv-shRNA-NC均委托廣州銳博生物技術有限公司構建。
取對數期生長細胞SGC-7901,離心后重懸調整濃度,按3.5×104個/孔接種于六孔板中,待細胞生長狀態(tài)良好達40%~60% 融合時,棄去培養(yǎng)基,磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffer saline,PBS)洗滌2次,向各孔中加入840μl轉染增強試劑和100 μl poly,隨后將Lv-shRNA-YAP1、Lv-shRNA-NC 各60μl 分別加入相應孔中。每隔24 h 換液1次,72 h后將六孔板置于倒置熒光顯微鏡下觀察慢病毒感染效率,以慢病毒感染效率超過80%視為感染成功。
1.2.3 RT-PCR 實驗檢測mRNA 相對表達量 細胞總RNA 采用Trizol 法,用紫外分光光度儀測定總RNA 濃度與純度。按照mRNA 反轉錄試劑盒操作說明進行反轉錄,參照 SYBR?Premix Ex Taq TM 試劑盒說明進行 RT-PCR 檢測,計算相對定量結果。
1.2.4 免疫印跡試驗(Western blot,WB)檢測蛋白相對表達量 細胞棄去培養(yǎng)基,PBS 洗滌3 次,加入適量混勻的細胞裂解液及蛋白酶抑制劑,冰上裂解30 min 收集細胞,4 ℃、12 000 r/min 離心15 min(半徑10 cm),取上清液。使用BCA蛋白定量試劑盒進行蛋白定量,以相同蛋白上樣量,煮沸變性后進行10%十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳。電泳后使用半干轉儀轉移至聚偏氟乙烯膜,5%脫脂牛奶封閉1 h,1%脫脂牛奶稀釋一抗,4 ℃孵育過夜。次日TBST 洗脫,37 ℃孵育二抗1 h,PBS洗滌3次,ECL化學發(fā)光劑顯影。
1.2.5 細胞計數8(Cell Counting Kit-8,CCK8)實驗檢測細胞增殖能力及對不同濃度順鉑敏感性 收集對數生長期細胞,離心后重懸細胞,調整懸液細胞濃度至5 000個/ml,96孔板每孔加入細胞懸液100μl,每組3 個復孔,常規(guī)培養(yǎng)。分別于0 h、24 h、48 h、72 h 時于每孔加入10 μl CCK8 試劑,繼續(xù)置于培養(yǎng)箱中放置2 h,酶標儀測定其在450 nm處的吸光度(OD)值。以相對應OD 值表示細胞增殖能力大小,繪制細胞生長曲線。
收集對數生長期細胞制成細胞懸液,調整細胞濃度至5 000 個/ml,96 孔板每孔加入細胞懸液 100 μl,每組 3 個復孔,常規(guī)培養(yǎng)48 h。每孔加入10 μl CCK8 試劑,繼續(xù)培養(yǎng)2 h,酶標儀測定其在450 nm處的OD值,測定順鉑抑制胃癌細胞增殖的半數抑制濃度(IC50)及胃癌細胞SGC-7901對不同濃度順鉑敏感性。
1.2.6 劃痕實驗檢測細胞運動能力 各組細胞按2×105個/孔接種于6 孔板中,常規(guī)培養(yǎng),待細胞貼壁為單層細胞狀態(tài)時,于超凈臺中,采用無菌10μl槍頭垂直于6孔板劃線,各做3 條橫線與垂直的豎線,采用PBS 緩慢沖洗6 孔板,去除劃線處理的細胞。常規(guī)培養(yǎng)24 h,于光學顯微鏡下觀察劃痕處細胞運動情況。細胞運動率(%)=(初始劃痕寬度-24 h后劃痕寬度)/初始劃痕寬度×100%。
1.2.7 Transwell 實驗檢測細胞遷移能力 取對數生長期細胞制成5×105個/ml 無血清細胞懸液,每個Transwell 小室中加入200 μl 細胞懸液,并在24 孔板每孔對應加入600μl的完全培養(yǎng)基,將小室放入孔中,培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h,進行固定及染色。計數穿過微孔移到濾膜下層的細胞總數,共計數中央及四周各5個視野并取其平均值。
1.2.8 Transwell 實驗檢測細胞侵襲能力 50 μl Matrigel 膠包被于Transwell 小室底部,37 ℃靜置 2 h,進行Matrigel 膠預處理。取對數生長期細胞制成1×106個/ml 無血清細胞懸液,向每個鋪膠的Transwell 小室中加入200 μl細胞懸液,并在24孔板每孔對應加入600μl的完全培養(yǎng)基,然后將小室放入孔中,培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h,進行細胞固定及染色。計數穿過微孔移到濾膜下層的細胞總數。
1.3 統(tǒng)計學處理 應用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行分析。符合正態(tài)分布的計量資料以均數±標準差表示,多組數據間比較采用方差分析,兩組數據間均數比較采用SNK-q檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 YAP1 在人胃癌細胞SGC-7901 中的表達情況與正常胃上皮黏膜細胞 GES1[mRNA(1.00±0.03),蛋白(1.00±0.02)]比較,YAP1 在胃癌細胞SGC-7901 中呈高表達[mRNA(6.43±0.43),蛋白(2.54±0.13)],差異均有統(tǒng)計學意義(t=11.821、8.371,均P<0.05)。見圖1。
圖1 YAP1 在人胃癌細胞SGC-7901 中的表達情況(A 為YAP1 mRNA 在人胃癌細胞SGC-7901 中的表達情況,B 為YAP1 蛋白在人胃癌細胞SGC-7901中的表達情況)
2.2 慢病毒轉染效率評價 熒光顯微鏡下觀察可見,胃癌細胞SGC-7901 感染慢病毒顆粒Lv-shRNA-YAP1、Lv-shRNA-NC 培養(yǎng)72 h 后,可見80%以上細胞有明顯綠色熒光標志,提示慢病毒感染效率良好。見圖2。
圖2 慢病毒轉染效率評價(左側列為光學顯微鏡下慢病毒轉染情況;右側列為熒光顯微鏡下慢病毒轉染情況,綠色熒光蛋白 ×40)
2.3 YAP1 對人胃癌細胞SGC-7901 增殖能力的影響空白對照組胃癌細胞在24 h、48 h、72 h 的增殖能力分別為(0.44±0.05)、(0.72±0.05)、(0.97±0.04),Lv-shRNA-NC 組分別 為 (0.40±0.05) 、(0.68±0.04) 、(0.92±0.05) ,Lv-shRNA-YAP1 組 分 別 為(0.34±0.04),(0.52±0.04),(0.73±0.05),與 空 白 對 照 組 和 Lv-shRNA-NC 組 比 較 ,Lv-shRNA-YAP1組胃癌細胞在24 h、48 h、72 h的增殖能力均明顯較低,差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。見圖3。
圖3 YAP1對人胃癌細胞SGC-7901增殖能力的影響
2.4 YAP1 對人胃癌細胞SGC-7901 運動能力的影響空白對照組的細胞運動距離(82.32±4.53)%,Lv-shRNA-NC組 為(84.42±5.42)% ,Lv-shRNA-YAP1 組 為(51.42±5.31)% ,Lv-shRNA-YAP1 組 與 空 白 對 照 組 和Lv-shRNA-NC 組比較,差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。見圖4。
圖4 YAP1對人胃癌細胞SGC-7901運動能力的影響(A為劃痕實驗光學顯微鏡觀察結果 ×40;B為劃痕實驗細胞運動率計算結果)
2.5 YAP1 對人胃癌細胞SGC-7901 遷移能力的影響空白對照組細胞遷移為(543±43)個,Lv-shRNA-NC 組為(523±51)個、,Lv-shRNA-YAP1組為(432±44)個,與空白對照組和Lv-shRNA-NC 組細胞比較,Lv-shRNA-YAP1 組細胞遷移能力明顯較低,組間差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。見圖5。
圖5 YAP1對人胃癌細胞SGC-7901遷移能力的影響(A為Traswell細胞遷移實驗光學顯微鏡觀察結果,龍膽紫染色 ×40;B為Tras?well細胞遷移實驗計數結果)
2.6 YAP1 對人胃癌細胞SGC-7901 侵襲能力的影響空白對照組細胞侵襲為(586±54)個,Lv-shRNA-NC 組(573±54)個,Lv-shRNA-YAP1組(485±53)個。與空白對照組和Lv-shRNA-NC 組細胞比較,Lv-shRNA-YAP1 組細胞侵襲能力明顯較小,組間差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。見圖6。
圖6 YAP1 對人胃癌細胞SGC-7901 侵襲能力的影響(A 為Traswell 細胞侵襲實驗光學顯微鏡觀察結果,龍膽紫染色 ×40;B 為Traswell細胞侵襲實驗計數結果)
2.7 順鉑對人胃癌細胞SGC-7901 增殖的抑制作用當順鉑濃度為 0.5 μg/ml、1.0 μg/ml、2.0 μg/ml、4.0 μg/ml、8.0 μg/ml 時,Lv-shRNA-YAP1 組胃癌細胞 SGC-7901 存活率均明顯低于空白對照組和Lv-shRNA-NC 組(P<0.05),空 白 對 照 組 順 鉑 對 細 胞 的 IC50為(4.43±0.32)μg/ml,Lv-shRNA-NC 組順鉑對細胞的 IC50為(4.18±0.42)μg/ml,Lv-shRNA-YAP1組順鉑對細胞的IC50為(1.48±0.33)μg/ml,明顯低于空白對照組和Lv-shRNA-NC 組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。
表1 不同順鉑濃度對人胃癌細胞SGC-7901增殖的抑制作用
2.8 YAP1 影響人胃癌細胞SGC-7901 順鉑敏感性的信號通路作用 空白對照組細胞中IGF、Akt、TGF-β 的mRNA 和蛋白相對表達量分別為(1.00±0.03)、(1.00±0.02)、(1.00±0.04),(1.00±0.02)、(1.00±0.04)、(1.00±0.03),Lv-shRNA-YAP1 組 分 別 為(0.58±0.03)、(0.62±0.03)、(0.39±0.03),(0.78±0.03)、(0.73±0.03)、(0.74±0.05),順鉑組 分 別 為(0.67±0.02)、(0.73±0.03)、(0.40±0.02),(0.72±0.04)、(0.74±0.04)、(0.77±0.05),Lv-shRNA-YAP1 組和順鉑組細胞中IGF、Akt、TGF-β的mRNA和蛋白相對表達量明顯優(yōu)于空白對照組細胞(均P<0.05),Lv-shRNA-YAP1+順鉑組細胞中 IGF、Akt、TGF-β 的 mRNA 和蛋白相對表達量[(0.70±0.02)、(0.68±0.03)、(0.34±0.04),(0.51±0.03)、(0.46±0.03)、(0.55±0.05)]則明顯低于Lv-shRNA-YAP1 組和順鉑組(均P<0.05)。與空白對照組細胞比較,Lv-shRNA-YAP1 組細胞中 IGF、Akt、TGF-β 的 mRNA 和蛋白相對表達量均明顯較低(均P<0.05),順鉑組細胞中IGF、Akt、TGF-β mRNA 和蛋白相對表達量也明顯低于空白對照組細胞(均P<0.05),Lv-shRNA-YAP1+順鉑組細胞中IGF、Akt、TGF-β 的 mRNA、蛋白相對表達量則進一步低于Lv-shRNA-YAP1 組和順鉑組,差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.05)。
胃癌的發(fā)生受多基因共同作用影響,與環(huán)境、生活習慣、遺傳、幽門螺桿菌感染等危險因素密切相關[7]?;熓俏赴┦中g治療及保守治療的主要治療措施,在胃癌的臨床治療中一直占據著重要地位。順鉑作為DNA 直接作用鉑類藥物,是胃癌化療的一線臨床藥物,但順鉑耐藥的發(fā)生仍在一定程度上限制了化療干預的有效性[8]。尋找有效方法逆轉胃癌對順鉑的耐藥性,提高患者的臨床療效迫在眉睫。
目前,腫瘤細胞耐藥的相關機制并未完全明了,有研究認為,細胞耐藥與細胞的增殖、凋亡紊亂有關[9-10]。研究發(fā)現,過表達原鈣黏蛋白10 可抑制人胃癌細胞BGC823 的增殖,并通過下調磷脂酰肌醇-3激酶、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白、p70 核糖體蛋白S6 激酶mRNA 和蛋白表達,增強腫瘤細胞的順鉑化療敏感性[11]。劉蒙等[12]研究也指出,靶向沉默CDH10 可通過抑制順鉑耐藥細胞的增殖能力,提高胃癌細胞對順鉑的敏感性,提示細胞增殖調節(jié)在腫瘤細胞的順鉑耐藥敏感中發(fā)揮著重要作用。YAP1 是一種具有多種功能的細胞內連接蛋白和轉錄共激活因子,是果蠅蛋白激酶(Hippo)信號轉導通路的重要組成因子,在細胞增生和凋亡平衡的維持中扮演著重要角色[13]。研究指出,YAP1表達異常可導致Hippo 信號通路活化,打破細胞增殖與凋亡平衡,調節(jié)細胞向惡性轉化[14]。近年來研究發(fā)現,YAP1表達升高與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關,其在結腸癌、卵巢癌、乳腺癌等多種水體腫瘤中活性增強,提示其具有潛在的致癌潛能[15-17]。有關胃癌與 YAP1 的研究指出,YAP1 在胃癌組織中的陽性表達率明顯高于癌旁組織,且其表達水平與患者的 TNM 分期具有明顯相關關系[18]。吳衛(wèi)莉等[19]研究也指出,YAP1 高表達與胃癌臨床分期及不良預后密切相關,提示YAP1 可能作為預測胃癌的分子標志物。但關于YAP1 與胃癌化療敏感性的研究仍鮮有報道。本研究通過構建YAP1靶向沉默慢病毒,并感染胃癌細胞形成穩(wěn)定沉默YAP1 的細胞株,于體外實驗中探索性探究YAP1 對胃癌細胞增殖、遷移、侵襲等生物學行為能力的影響,結果顯示,胃癌細胞中YAP1相對表達量明顯高于正常胃黏膜上皮細胞,且沉默YAP1 表達,胃癌細胞增殖、運動、遷移、侵襲能力明顯降低,提示YAP1 與胃癌細胞的增殖、運動、遷移、侵襲密切相關。體外順鉑敏感性實驗結果顯示,在不同順鉑濃度下,沉默YAP1 組胃癌細胞存活率及順鉑對細胞的IC50均明顯較低,為(1.48±0.33)μg/ml,表明抑制YAP1可改善胃癌細胞對順鉑的敏感性。
有研究發(fā)現,髓母細胞中YAP1 可誘導IGF 表達,并通過改善Akt活性強化細胞的放射抵抗力,促進放療后腫瘤細胞的生長,促進細胞再生[20]。與此同時也有研究指出,TGF-β 是YAP1 調節(jié)細胞生長、分化過程中的一個重要的轉錄共激活因子,在胞內信號分子SMADs 蛋白的協助下,YAP1 可參與TGF-β 的信號轉導作用,參與細胞分化過程和分化進程的調節(jié)[21]。基于此,本研究對沉默YAP1及順鉑干預后,不同組別胃癌細胞中YAP1及其下游相關基因和蛋白的表達水平進行檢測,結果發(fā)現,感染Lv-shRNA-YAP1 和順鉑干預的胃癌細胞中IGF、Akt、TGF- β 的 mRNA 和 蛋 白 相 對 表 達 量 較 低 ,Lv-shRNA-YAP1 聯合順鉑干預胃癌細胞中IGF、Akt、TGF-β mRNA 和蛋白相對表達量則進一步降低,提示沉默YAP1聯合順鉑干預對YAP1及其下游靶基因的調節(jié)作用更為顯著,表明靶向沉默YAP1表達逆轉胃癌細胞順鉑敏感性可能也下調下游IGF、Akt、TGF-β基因及蛋白表達有關。
綜上所述,YAP1蛋白在胃癌細胞SGC-7901中高表達,靶向沉默 YAP1 表達可通過下調 IGF、Akt、TGF-β 表達,抑制胃癌細胞SGC-7901的增殖、遷移、侵襲,提高腫瘤細胞的順鉑敏感性。
利益沖突:作者已申明文章無相關利益沖突。