況 欽,吳 勇,杜 彬,毋 楠,周夢(mèng)瑤,楊鑫 ,盧 楊,馮 濤
重慶醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院、重慶市生化與分子藥理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400016
HBV 感染是全球性的公共衛(wèi)生問(wèn)題。在我國(guó),約85%的肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者有HBV 感染史[1]。與未感染人群相比,慢性HBV 攜帶者患HCC 的終身風(fēng)險(xiǎn)要高15~25倍[2-3]。HBV-HCC 具有起病隱匿、病程進(jìn)展迅速、缺乏治愈方法等特點(diǎn),是預(yù)后極差的惡性腫瘤之一。乙型肝炎病毒X 蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)是HBV 發(fā)揮作用的核心功能蛋白,在HBV-HCC 的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用[4]。
miRNA 是一類(lèi)長(zhǎng)約19~24 nt 的內(nèi)源非編碼單鏈RNA,廣泛存在于動(dòng)物、植物及各種微生物中。它可以通過(guò)完全或不完全匹配的方式識(shí)別并結(jié)合靶基因的3'-非翻譯區(qū)(untranslated region,UTR),發(fā)揮對(duì)靶基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控效應(yīng),進(jìn)而參與早期胚胎發(fā)育及細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、凋亡等生命活動(dòng)[5-6]。miRNA 的突變、缺失或表達(dá)異常與疾病的發(fā)生密切相關(guān),參與了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、血管生成和耐藥[7-8]。研究發(fā)現(xiàn),HBx 能夠通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA 影響肝癌細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移、侵襲、自噬、炎癥等多種生物學(xué)過(guò)程,從而促進(jìn)HBV-HCC 的發(fā)展[9-12]。
本課題組前期利用小鼠永生化肝前體細(xì)胞構(gòu)建了能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定表達(dá)HBx 且免疫系統(tǒng)正常的小鼠模型,且在360 d 的模型小鼠肝臟中發(fā)現(xiàn)了癌變組織[13-14]。本研究以miRNA 為著眼點(diǎn),利用腫瘤基因組數(shù)據(jù)庫(kù)資料分析肝癌組織中差異表達(dá)的miRNA,并選擇性檢測(cè)了miRNA-544-3p 在穩(wěn)定表達(dá)HBx 的永生化肝前體細(xì)胞中和小鼠模型體內(nèi)的表達(dá)情況,進(jìn)一步通過(guò)干擾miRNA-544-3p 以探究細(xì)胞侵襲、遷移能力的變化和靶向調(diào)控機(jī)制,為HBV-HCC 的治療提供新的靶點(diǎn)。
1.1 細(xì)胞株和小鼠小鼠永生化肝前體細(xì)胞株14-19 由美國(guó)芝加哥大學(xué)分子腫瘤研究中心惠贈(zèng),該細(xì)胞株細(xì)胞呈集落樣生長(zhǎng),體積較小,呈多邊形,核質(zhì)比例高,增殖旺盛,誘導(dǎo)后可分化為成熟的肝細(xì)胞,且連續(xù)傳代50 代細(xì)胞特性無(wú)明顯改變[13]。含增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)的慢病毒穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株EGFP-14-19 及 含HBx 和EGFP 的 慢 病 毒 穩(wěn) 轉(zhuǎn)細(xì)胞株HBx-EGFP-14-19 由本課題組前期構(gòu)建并保存[13-14]。
6~8 周齡雄性昆明小鼠購(gòu)于重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心[動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(渝)2018-0003],體重25 g 左右,代養(yǎng)于SPF 級(jí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)室。
1.2 主要試劑DMEM(美國(guó)Gibco 公司);FBS[賽爾博克斯生物制品(香港)貿(mào)易有限公司];超純總RNA 提取試劑盒、RNA 反轉(zhuǎn)錄試劑盒(南京諾唯贊生物科技股份有限公司);SYBR Green qPCR Mix 試劑盒(美國(guó)Bimake 公司);兔抗小鼠HBx 抗體(英國(guó)Abcam 公司);兔抗小鼠二磷酸腺苷核糖基化因子6(adenosine diphosphate ribosylation factor 6,Arf6)抗體(上海泊灣生物科技有限公司);兔抗小鼠Akt 抗體、磷酸化Akt(phosphorylated Akt,p-Akt)抗體、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR) 抗 體、 磷 酸 化mTOR(phosphorylated mTOR,p-mTOR)抗體及GAPDH 抗體(美國(guó)Cell Signaling Technology 公司);SDS-PAGE 凝膠配制試劑盒、HRP 標(biāo)記的二抗(上海碧云天生物技術(shù)有限公司);ECL 顯影液(成都正能生物技術(shù)有限責(zé)任公司);EndoFectinTM-Max 轉(zhuǎn)染試劑盒(美國(guó)GeneCopoeia公司);miRNA-544-3p模擬物(mimic)、抑制劑(inhibitor)、激動(dòng)劑(agomir)、拮抗劑(antagomir)及各自的陰性對(duì)照(negative control,NC)均購(gòu)自上海吉熒生物技術(shù)有限公司。
1.3 細(xì)胞培養(yǎng)與轉(zhuǎn)染將凍存于液氮的細(xì)胞取出后于37 ℃水浴中快速解凍、離心后棄上清,加入1 mL 含10% FBS 的DMEM,吹打混勻后均勻滴在無(wú)菌培養(yǎng)皿中,在37 ℃、5% CO2條件下培養(yǎng)24 h,待細(xì)胞貼壁完全后換液。當(dāng)細(xì)胞融合度達(dá)80%時(shí)傳代,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞接種于6 孔板中,常規(guī)培養(yǎng)。待細(xì)胞融合度達(dá)80%時(shí),更換為無(wú)血清培養(yǎng)基同步化12 h,隨后分為空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組、miRNA-544-3p mimic 組、miRNA-544-3p NC-inhibitor 組、miRNA-544-3p inhibitor 組,其中空白對(duì)照組不進(jìn)行轉(zhuǎn)染,其他4 組分別進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)染。所有轉(zhuǎn)染均按照EndoFectinTM-Max 轉(zhuǎn)染試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作,轉(zhuǎn)染24 h 后的細(xì)胞即可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1.4 動(dòng)物模型構(gòu)建雄性昆明小鼠45 只,隨機(jī)分為生理鹽水組(n=5)、EGFP-14-19 組(n=5)和HBx-EGFP-14-19 組(n=35)。小鼠術(shù)前禁食12 h,腹腔注射2%戊巴比妥鈉麻醉后置于超凈臺(tái)中,取仰臥位,腹部經(jīng)乙醇消毒后在劍突下行2 cm縱向切口,打開(kāi)腹腔。用濕潤(rùn)棉簽掀起肝葉,暴露肝門(mén)靜脈。按分組情況分別從肝門(mén)靜脈注入生理鹽水(200 μL)、EGFP-14-19 或HBx-EGFP-14-19細(xì)胞懸液(200 μL,含5×105個(gè)細(xì)胞,提前消化在PBS 中),止血完畢后,關(guān)腹縫合。術(shù)后小鼠自由飲水進(jìn)食。
HBx-EGFP-14-19 模型組取20 只隨機(jī)分為4 個(gè)亞 組(n=5),分 別 于 造 模 后30、90、180、360 d 腹腔注射2%戊巴比妥鈉麻醉,將小鼠置于高濃度一氧化碳環(huán)境中處死。取小鼠肝臟儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱中,用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
另取HBx-EGFP-14-19 組剩余15 只小鼠(于造模后30 d 處死)隨機(jī)分為5 個(gè)亞組(n=3),于處死前1 周經(jīng)尾靜脈分別注射生理鹽水、miRNA-544-3p NC-agomir、miRNA-544-3p agomir、miRNA-544-3p NC-antagomir、miRNA-544-3p antagomir。給藥1 周后腹腔注射2%戊巴比妥鈉麻醉小鼠,置于高濃度一氧化碳環(huán)境中處死。取小鼠肝臟儲(chǔ)存于-80 ℃冰箱中,用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1.5 生物信息學(xué)分析利用TargetScan 生物信息學(xué)網(wǎng)站(https://www.targetscan.org/vert_72/)預(yù)測(cè)miRNA-544-3p 的靶基因。
1.6 qPCR檢 測(cè)miRNA-544-3p 和 目 的 基 因 的表達(dá) 采用TRIzol 法提取細(xì)胞和小鼠肝組織中總RNA,按反轉(zhuǎn)錄試劑盒說(shuō)明書(shū)的步驟將RNA 反轉(zhuǎn)錄為cDNA,使用NanoDrop 2000 超微量核酸蛋白測(cè)定儀(美國(guó)ThermoFisher 公司)進(jìn)行RNA 濃度和純度檢測(cè)。引物設(shè)計(jì)與合成均由生工生物工程(上海)股份有限公司完成。引物序列:HBx正 向 引 物5'-TGCGGACGACCCTTCTCGGG-3',反 向 引 物5'-GGGCAACATTCGGTGGGCGT-3';miRNA-544-3p 正 向 引 物5'-AGGGGATTCTGCATTTTTAGC-3',反向引物5'-GTTGTGGTTGGTTGTTTGT-3';Arf6正 向 引 物5'-GTCTGATCTTCGTGGTAGACTG-3',反向引物5'-CTCATCTCCCGGTCATTGATAA-3';U6正向引物5'-AGAGAAGATTAGCATGGCCCCTG-3',反向引物5'-ATCCAGTGCAGGGTCCGAGG-3';GAPDH正 向 引 物5'-CTCGTCCCGTAGACAAAATGGT-3',反向引物5'-GAGGTCAATGAAGGGGTCGTT-3'。按照SYBR Green qPCR Mix 試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作,每個(gè)樣本設(shè)置3 個(gè)復(fù)孔。
1.7 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)目的蛋白的表達(dá)分離細(xì)胞和小鼠肝組織中總蛋白并煮沸變性,采用BCA蛋白檢測(cè)試劑盒檢測(cè)蛋白濃度。每組取30 μg 蛋白進(jìn)行10% SDS-PAGE 分離,然后將蛋白轉(zhuǎn)移到PVDF 膜上,在脫脂奶粉溶液中封閉2 h 后,放入一抗中于4 ℃孵育過(guò)夜,再在HRP 標(biāo)記的二抗中室溫孵育2 h,加入ECL 顯影液并在顯影儀中觀(guān)察目的蛋白的表達(dá)。采用ImageJ 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,以GAPDH 為內(nèi)參計(jì)算目的蛋白的相對(duì)表達(dá)量。
1.8 免疫組織化學(xué)法檢測(cè)小鼠肝組織中HBx的表達(dá) 將新鮮肝組織浸泡于4%多聚甲醛中固定,石蠟包埋,切片后按照S-P 法進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色,光鏡下觀(guān)察并拍照。
1.9 H-E染色觀(guān)察小鼠肝組織病理學(xué)改變 取造模后360 d 處死的小鼠肝組織,固定、切片,常規(guī)進(jìn)行H-E 染色,用中性樹(shù)脂封片,光鏡下觀(guān)察并拍照。
1.10 劃痕愈合實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞的遷移能力將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞在無(wú)血清培養(yǎng)基中培養(yǎng)12 h,用1 000 μL 槍頭在培養(yǎng)孔中劃痕,每孔劃3 條。用PBS洗滌3 次以除去漂浮的細(xì)胞。分別于培養(yǎng)0 h 和24 h 拍照,用ImageJ 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)算細(xì)胞劃痕愈合率。細(xì)胞劃痕愈合率(%)=(A0h-A24h)/A0h×100%,其中A0h為0 h 時(shí)的劃痕面積,A24h為培養(yǎng)24 h 時(shí)的劃痕面積。
1.11 Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞的遷移和侵襲能力 細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn):將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞在無(wú)血清培養(yǎng)基中培養(yǎng)12 h,分別取2×104個(gè)細(xì)胞均勻接種于各Transwell 小室上室中(含200 μL 無(wú)血清培養(yǎng)基),下室加入750 μL 含20% FBS 的培養(yǎng)基。培養(yǎng)24 h 后吸去培養(yǎng)基,將小室放入PBS中洗滌2 次,用4%多聚甲醛室溫固定20 min;用0.1%結(jié)晶紫室溫染色30 min,PBS 洗滌2 次后用棉簽輕輕擦去上室內(nèi)的細(xì)胞。在顯微鏡下觀(guān)察,隨機(jī)選取5 個(gè)視野拍照并計(jì)數(shù)。
細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn):將基質(zhì)膠與不含血清的培養(yǎng)基以1 ∶10 的比例稀釋?zhuān)鱐ranswell 小室中均加入70 μL 稀釋膠,凝固后接種細(xì)胞,后續(xù)步驟同細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)。
1.12 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用GraphPad Prism 5.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以±s表示,組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用最小顯著性差異法。檢驗(yàn)水準(zhǔn)(α)為0.05。
2.1 小鼠永生化肝前體細(xì)胞中HBx的表達(dá) qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示,HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中HBxmRNA 相對(duì)表達(dá)量為11 922.37±2 496.61,高于14-19 細(xì)胞(相對(duì)表達(dá)量為0.52±1.17)和EGFP-14-19 細(xì)胞(相對(duì)表達(dá)量為0.20±0.95),差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,只有HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中有HBx 表達(dá)(圖1),證明HBx在14-19 細(xì)胞中表達(dá)成功。
圖1 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)永生化肝前體細(xì)胞14-19 中HBx 的表達(dá)Fig 1 Expression of HBx in immortalized liver precursor cells 14-19 detected by Western blotting
2.2 動(dòng)物模型的鑒定
2.2.1 小鼠肝組織中HBx的表達(dá) qPCR 檢測(cè)結(jié)果顯示,HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后30、90、180、360 d 肝組織中HBxmRNA 相對(duì)表達(dá)量分別為94.56±43.09、211.66±37.75、176.61±61.44、170.13±97.75,均高于生理鹽水組(相對(duì)表達(dá)量為0.85±0.19)和EGFP-14-19 組(相對(duì)表達(dá)量為0.93±0.25),差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后30、90、180、360 d 肝組織中均有HBx 蛋白表達(dá)(圖2)。免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示,HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后30、90、180、360 d 肝組織中均可見(jiàn)HBx 陽(yáng)性染色(圖3)。上述結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)建立的小鼠模型能持續(xù)、穩(wěn)定表達(dá)HBx。
圖2 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)小鼠肝組織中HBx 的表達(dá)Fig 2 Expression of HBx in mouse liver tissues detected by Western blotting
圖3 免疫組織化學(xué)染色法檢測(cè)小鼠肝組織中HBx 的表達(dá)Fig 3 Expression of HBx in mouse liver tissues detected by immunohistochemical staining
2.2.2 小鼠肝組織腫瘤鑒定HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后360 d 處死時(shí),肝組織可見(jiàn)腫瘤生成(圖4A)。H-E 染色結(jié)果(圖4B)顯示肝細(xì)胞排列異常,呈多行排列;有的細(xì)胞增大,且核仁偏大,核質(zhì)分布異常,核仁明顯;有的細(xì)胞呈多核,肝組織結(jié)構(gòu)消失。結(jié)果表明小鼠肝組織整體呈現(xiàn)壞死狀態(tài),病灶處呈纖維化,證明小鼠肝臟發(fā)生惡性腫瘤病變。
圖4 小鼠肝組織腫瘤形成和H-E 染色結(jié)果Fig 4 Formation of mouse liver tumor and H-E staining results
2.3 HBx 對(duì)小鼠永生化肝前體細(xì)胞和小鼠肝組織中miRNA-544-3p表達(dá)的影響14-19 細(xì)胞、EGFP-14-19細(xì)胞和HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞miRNA-544-3p 相對(duì)表達(dá)量分別為1.66±0.36、1.29±0.23、0.63±0.11,HBx-EGFP-14-19 細(xì) 胞miRNA-544-3p 表 達(dá) 水 平 較14-19 細(xì)胞、EGFP-14-19 細(xì)胞降低(P均<0.05)。生理鹽水組、EGFP-14-19 組小鼠肝組織中miRNA-544-3p 相對(duì)表達(dá)量分別為1.31±0.31、1.27±0.36,HBx-EGFP-14-19 組 小 鼠 造 模 后30、90、180、360 d 肝組織中miRNA-544-3p 相對(duì)表達(dá)量分別為0.70±0.12、0.62±0.13、0.72±0.24、0.85±0.24,HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后不同時(shí)間點(diǎn)肝組織中miRNA-544-3p 表達(dá)均下調(diào)(P均<0.05)。結(jié)果表明HBx 可在體內(nèi)外將miRNA-544-3p 的表達(dá)維持在較低水平。
2.4 HBx 對(duì)小鼠永生化肝前體細(xì)胞和小鼠肝組織中Arf6水平及Akt-mTOR通路的影響TargetScan預(yù) 測(cè) 結(jié) 果 顯 示,Arf6為miRNA-544-3p 的 靶 基因。蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,14-19 細(xì)胞、EGFP-14-19 細(xì) 胞、HBx-EGFP-14-19 細(xì) 胞 中Arf6蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為1.06±0.05、0.91±0.04、1.88±0.14,HBx-EGFP-14-19 細(xì) 胞 中Arf6 蛋白表達(dá)上調(diào)(P均<0.05,圖5A);生理鹽水組、EGFP-14-19 組小鼠肝組織中Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.70±0.21、0.70±0.51,HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后30、90、180、360 d 肝組織中Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為1.09±0.37、1.27±0.69、1.11±0.11、1.10±0.25,HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后各時(shí)間點(diǎn)肝組織中Arf6 表 達(dá) 均 上 調(diào)(P均<0.05,圖5B)。qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示,HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中Arf6mRNA 相對(duì)表達(dá)量(1.02±0.05)高于14-19 細(xì)胞(0.29±0.26)和EGFP-14-19 細(xì)胞(0.30±0.30),HBx-EGFP-14-19 組 小 鼠 造 模 后30、90、180、360 d 肝組織中Arf6mRNA 相對(duì)表達(dá)量(分別為1.40±0.40、1.55±0.14、1.36±0.29、1.62±0.20)均高于生理鹽水組(0.67±0.21)和EGFP-14-19組(0.73±0.11,P均<0.05)。
蛋白質(zhì)印跡法結(jié)果顯示,HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中p-Akt 蛋白相對(duì)表達(dá)量(0.86±0.19)高于14-19細(xì)胞(0.57±0.31)和EGFP-14-19 細(xì)胞(0.43±0.37)(P均<0.05),Akt 蛋白相對(duì)表達(dá)量(0.93±0.27)與14-19細(xì)胞(0.90±0.28)和EGFP-14-19細(xì)胞(0.86±0.26)相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05);HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中p-mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量(1.84±0.38)高于14-19 細(xì)胞(1.00±0.36)和EGFP-14-19 細(xì)胞(1.10±0.71,P均<0.05),mTOR蛋白相對(duì)表達(dá)量(1.17±0.26)與14-19 細(xì)胞(1.19±0.16)和EGFP-14-19 細(xì)胞(1.10±0.11)相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05,圖5C)。HBx-EGFP-14-19組小鼠造模后30、90、180、360 d 肝組織中p-Akt蛋白相對(duì)表達(dá)量(分別為0.60±0.37、0.73±0.50、0.68±0.44、0.82±0.49) 均 高 于 生 理 鹽 水 組(0.24±0.47)和EGFP-14-19 組(0.39±0.26,P均<0.05),Akt 蛋白相對(duì)表達(dá)量(分別為0.79±0.43、0.90±0.30、0.69±0.27、0.87±0.38)與 生 理 鹽 水組(0.79±0.58) 和EGFP-14-19 組(0.81±0.39)相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05);HBx-EGFP-14-19 組小鼠造模后30、90、180、360 d 肝組織中p-mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量(分別為1.93±0.55、2.43±0.75、2.11±0.69、1.90±0.62)均高于生理鹽水組(1.25±0.41)和EGFP-14-19 組(1.09±0.57,P均<0.05),mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量(分別為1.81±0.47、1.80±0.56、1.87±0.53、1.91±0.40)與 生 理鹽水組(1.74±0.36)和EGFP-14-19 組(1.68±0.54)相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05,圖5D)。
圖5 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)各組小鼠永生化肝前體細(xì)胞14-19 和小鼠肝組織中Arf6、Akt、mTOR 的表達(dá)Fig 5 Expression of Arf6, Akt, and mTOR in immortalized liver precursor cells 14-19 and liver tissues of mice in each group detected by Western blottingA: The expression of Arf6 protein in 14-19 cells; B: The expression of Arf6 protein in the liver tissues of mice; C: The expression
2.5 miRNA-544-3p轉(zhuǎn)染效率 空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組和miRNA-544-3p NCinhibitor 組HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中miRNA-544-3p相 對(duì) 表 達(dá) 量 分 別 為0.16±0.03、0.16±0.05 和0.11±0.06;與對(duì)照組相比,miRNA-544-3p mimic組HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中miRNA-544-3p 相對(duì)表達(dá)量升高(4.13±2.07),miRNA-544-3p inhibitor組HBx-EGFP-14-19 細(xì) 胞 中miRNA-544-3p 相 對(duì)表達(dá)量降低(0.02±0.01,P均<0.05)。這表明轉(zhuǎn)染miRNA-544-3p mimic 可上調(diào)miRNA-544-3p的表達(dá)水平,轉(zhuǎn)染miRNA-544-3p inhibitor 可下調(diào)miRNA-544-3p 的表達(dá)水平。
2.6 miRNA-544-3p對(duì)HBx-EGFP-14-19 細(xì) 胞 遷 移和侵襲能力的影響 劃痕愈合實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖6A)顯示,空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組和miRNA-544-3p NC-inhibitor 組HBx-EGFP-14-19細(xì)胞劃痕愈合率分別為(59.13±8.83)%、(62.71±10.74)%、(56.59±11.25)%;與對(duì)照組相比,miRNA-544-3p mimic 組細(xì)胞劃痕愈合率 降 低[(38.25±4.71)%], 而miRNA-544-3p inhibitor 組 細(xì) 胞 劃 痕 愈 合 率 增 高[(80.45±20.29)%,P均<0.05]。Transwell 細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖6B)顯示,空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組 和miRNA-544-3p NC-inhibitor 組 穿 透小室濾膜的HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞數(shù)量分別為504.33±64.49、482.33±75.87 和486.67±77.53;與對(duì)照組相比,miRNA-544-3p mimic組穿透小室濾膜的細(xì)胞數(shù)量減少(97.33±7.02),而miRNA-544-3p inhibitor 組穿透小室濾膜的細(xì)胞數(shù)量增加(823.67±23.35,P均<0.05)。Transwell 細(xì) 胞 侵 襲 實(shí) 驗(yàn)結(jié)果(圖6B)顯示,空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組和miRNA-544-3p NC-inhibitor 組穿透基質(zhì)膠與小室濾膜的HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞數(shù)量分別為221.67±14.22、226.00±11.53 和223.33±11.37;相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p mimic 組穿透基質(zhì)膠與小室濾膜的細(xì)胞數(shù)量減少(40.33±4.04),而miRNA-544-3p inhibitor 組穿透基質(zhì)膠與小室濾膜的細(xì)胞數(shù)量增加(384.00±29.87,P均<0.05)。
圖6 各組HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞的遷移和侵襲能力檢測(cè)Fig 6 Detection of migration and invasion abilities of HBx-EGFP-14-19 cells in each group
2.7 miRNA-544-3p對(duì)HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中Arf6水平及Akt-mTOR 通路的影響 qPCR 檢測(cè)結(jié)果顯示,空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組、miRNA-544-3p mimic 組、miRNA-544-3p NCinhibitor 組、miRNA-544-3p inhibitor 組Arf6mRNA相對(duì)表達(dá)量分別為1.01±0.24、0.99±0.12、0.53±0.06、0.91±0.16、1.54±0.03,相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p mimic 組Arf6mRNA 相對(duì)表達(dá)量降低,而miRNA-544-3p inhibitor 組Arf6mRNA 相對(duì)表達(dá)量增加(P均<0.05)??瞻讓?duì)照組、miRNA-544-3p NC-agomir 組、miRNA-544-3p agomir 組、miRNA-544-3p NC-antagomir 和miRNA-544-3p antagomir 組Arf6mRNA 相對(duì)表達(dá)量分別為1.57±0.16、1.46±0.21、0.69±0.06、1.67±0.06、2.67±0.13,相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p agomir組Arf6mRNA 相對(duì)表達(dá)量降低,而miRNA-544-3p antagomir組Arf6mRNA相對(duì)表達(dá)量增加(P均<0.05)。
蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組、miRNA-544-3p mimic組、miRNA-544-3p NC-inhibitor 組和miRNA-544-3p inhibitor 組Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.98±0.06、1.15±0.10、0.64±0.10、1.37±0.12、2.09±0.17(圖7A),相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p mimic組Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量降低,而miRNA-544-3p inhibitor 組Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量增加(P均<0.05);空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-agomir 組、miRNA-544-3p agomir 組、miRNA-544-3p NCantagomir 組 和miRNA-544-3p antagomir 組Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為2.54±0.24、1.89±0.23、1.18±0.24、1.68±0.18、4.14±0.63(圖7B),相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p agomir 組Arf6 蛋白相對(duì)表達(dá)量降低,而miRNA-544-3p antagomir 組Arf6蛋白相對(duì)表達(dá)量增加(P均<0.05)。
蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果顯示,空白對(duì)照組、miRNA-544-3p NC-mimic 組、miRNA-544-3p mimic 組、miRNA-544-3p NC-inhibitor 組和miRNA-544-3p inhibitor 組p-Akt 蛋白相對(duì)表達(dá)量 分 別 為0.61±0.11、0.70±0.22、0.29±0.07、0.71±0.51、1.11±0.19,Akt 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別 為0.74±0.18、0.77±0.15、0.97±0.12、1.07±0.14、0.81±0.19,p-mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.48±0.12、0.60±0.12、0.22±0.09、0.43±0.15、1.16±0.16,mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.64±0.03、0.68±0.12、0.75±0.14、0.63±0.14、0.99±0.11(圖7C)。相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p mimic組p-Akt和p-mTOR的表達(dá)均降低,而miRNA-544-3p inhibitor 組p-Akt 和p-mTOR 表達(dá)均增加(P均<0.05);各組間Akt 蛋白和mTOR 蛋白的表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)??瞻讓?duì)照組、miRNA-544-3p NC-agomir 組、miRNA-544-3p agomir 組、miRNA-544-3p NC-antagomir 組 和miRNA-544-3p antagomir 組p-Akt 蛋 白 相 對(duì) 表 達(dá)量 分 別 為0.75±0.15、0.71±0.15、0.42±0.13、0.81±0.15、1.56±0.21,Akt 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.83±0.15、0.89±0.11、0.96±0.15、1.07±0.17、1.15±0.25,p-mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.74±0.13、0.86±0.15、0.50±0.16、0.89±0.12、1.27±0.23,mTOR 蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為0.93±0.15、1.16±0.14、1.02±0.08、1.09±0.17、1.26±0.11(圖7D)。相較于對(duì)照組,miRNA-544-3p agomir組p-Akt、p-mTOR 的表達(dá)均減少,而miRNA-544-3p antagomir 組p-Akt、p-mTOR 的表達(dá)均增加(P均<0.05);各組間Akt 蛋白和mTOR 蛋白的表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。上述結(jié)果表明miRNA-544-3p 對(duì)Arf6/Akt-mTOR 信 號(hào) 軸 有 調(diào) 控作用。
圖7 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)各組HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞中Arf6、Akt、mTOR 的表達(dá)Fig 7 Expression of Arf6, Akt, and mTOR in HBx-EGFP-14-19 cells of each group detected by Western blotting
作為許多基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子,miRNA 調(diào)控了癌癥的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等多個(gè)過(guò)程,如癌細(xì)胞分化、增殖、凋亡、遷移、侵襲、血管生成等?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)miRNA-544 在多種癌癥中表達(dá)異常,如骨髓瘤[15]、結(jié)直腸癌[16]、宮頸癌[17]、乳腺癌[18-19]等,這提示miRNA-544 與癌癥存在著一定程度的關(guān)聯(lián)。Chen 等[15]研究指出,miRNA-544 在促進(jìn)骨髓瘤細(xì)胞增殖中發(fā)揮了十分重要的作用,它通過(guò)直接調(diào)控靶基因軸抑制因子2(axis inhibition protein 2,AXIN2)的表達(dá)參與骨髓瘤的發(fā)生。Yao 等[16]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-544 在結(jié)直腸癌細(xì)胞系和癌組織中過(guò)表達(dá)使靶基因叉頭框蛋白O1(forkhead box O1,F(xiàn)OXO1)的表達(dá)增加,進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和侵襲。Mao 等[17]研究表明,靶基因酪氨酸3/色氨酸5 單加氧酶激活蛋白ζ(tyrosine 3-monooxygenase/tryptophan 5-monooxygenase activation protein ζ,YWHAZ)表達(dá)的降低所引發(fā)的效應(yīng)是miRNA-544 發(fā)揮細(xì)胞周期調(diào)控和抑制宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲作用的核心因素。以上研究結(jié)果表明,miRNA-544 在不同類(lèi)型的癌癥中特異性靶向不同基因,從而參與多種不同類(lèi)型癌癥的生理、病理進(jìn)程,發(fā)揮了癌基因樣或抑癌基因樣作用。本研究結(jié)果顯示,miRNA-544-3p 在HBx存在時(shí)呈下調(diào)趨勢(shì),將miRNA-544-3p mimic 或miRNA-544-3p inhibitor 轉(zhuǎn)染到HBx-EGFP-14-19 細(xì)胞,實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示miRNA-544-3p 能夠抑制細(xì)胞遷移和侵襲。本研究通過(guò)TargetScan 生物信息學(xué)網(wǎng)站預(yù)測(cè)miRNA-544-3p 的靶基因,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Arf6可能為miRNA-544-3p 的功能靶基因。
Arf6 是Ras 超家族中的1 個(gè)小GTP 酶結(jié)合蛋白,廣泛存在于人體肝臟、胃、乳腺、前列腺等組織器官中,參與調(diào)控囊泡的形成和運(yùn)輸、細(xì)胞分裂與黏附、肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的重組等,并與腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和侵襲密切相關(guān)[20]。研究發(fā)現(xiàn),Arf6 在多種惡性腫瘤中異常高表達(dá),如胰腺癌[21]和 乳 腺 癌[22]。目 前 關(guān) 于Arf6 與HCC 相 關(guān) 的 研究報(bào)道較少。Wang 等[23]研究發(fā)現(xiàn),Arf6 在HCC細(xì)胞系和人HCC 組織中高表達(dá),但其作用機(jī)制尚不清楚。有學(xué)者指出,Arf6 通過(guò)作用于一系列細(xì)胞遷移和侵襲相關(guān)的下游通路,導(dǎo)致細(xì)胞遷移和侵襲能力改變并最終引發(fā)腫瘤[24]。Hashimoto等[21]指出Arf6 是Akt-mTOR 通路的上游調(diào)控因子,還有研究表明HBx 通過(guò)激活A(yù)kt-mTOR 信號(hào)通路促進(jìn)了肝癌的發(fā)生、發(fā)展[25-26]。本研究結(jié)果表明,Arf6 在HBx 存在時(shí)呈上調(diào)趨勢(shì);上調(diào)或下調(diào)miRNA-544-3p 后Arf6 及Akt-mTOR 通 路 發(fā) 生變化,提示miRNA-544-3p 可能靶向調(diào)控Arf6 并影響Akt-mTOR 通路。
綜上所述,本研究結(jié)果表明miRNA-544-3p 可能通過(guò)調(diào)控Arf6/Akt-mTOR 信號(hào)軸在HCC 發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮抑制作用。但是,miRNA 與靶基因的關(guān)系是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控系統(tǒng),同一種miRNA 可調(diào)控多個(gè)靶基因和多個(gè)信號(hào)通路,同一個(gè)靶基因也可受多種miRNA 共同調(diào)節(jié),miRNA-544-3p 對(duì)其他基因的調(diào)控作用值得進(jìn)一步深入研究。值得一提的是,本研究首次在動(dòng)物體內(nèi)以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的方式考察了從HBx 感染到HCC 發(fā)生過(guò)程中miRNA-544-3p 表達(dá)水平的變化,并進(jìn)一步探討了miRNA-544-3p 在感染HBx過(guò)程中的功能和意義,為HBV-HCC的預(yù)測(cè)、治療及預(yù)后研究提供了具有應(yīng)用價(jià)值的新方向,也為HBV-HCC 的生物治療提供了新的作用靶點(diǎn)。