潘學(xué)良,洪薇薇,趙海雁,鄭茜,王麗茹,張旭
視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma,RB)約占兒童癌癥的3%,是嬰兒和兒童期最常見的原發(fā)性眼內(nèi)惡性腫瘤,RB的典型癥狀是斜視或白斑。在發(fā)展中國家,RB 的死亡率約為70%[1-2]。迄今為止,RB 治療的困難在于其對化學(xué)療法的抵抗以及由于隱性的病理變化而導(dǎo)致的診斷延誤[3]。因此,迫切需要進(jìn)一步了解RB 發(fā)病的分子機(jī)制并研發(fā)新藥以改善臨床治療效果。甲基蓮心堿(neferine,Nef)是從蓮成熟種子中提取得到的一種雙芐基異喹啉生物堿。研究[4]表明,Nef 可以通過調(diào)控鋅指轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)揮對肝癌細(xì)胞侵襲和奧美沙利鉑敏感性的影響。WANG L 等[5]報(bào)道,Nef 通過誘導(dǎo)線粒體功能障礙,抑制RB 增殖和侵襲能力。但Nef 對RB 的相關(guān)作用機(jī)制尚不清楚。本研究旨在探討Nef 對RB 細(xì)胞WERI-Rb1 增殖和侵襲能力的影響,以期為Nef臨床治療RB提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
SPF 級(jí)4 周齡雌性無胸腺裸鼠20 只,購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司,合格證號(hào):SCXK(京)2019-0071,用于異種移植模型。飼養(yǎng)光照/黑暗周期為12 h,維持(24±2)℃恒溫,濕度為55%~60%。所有裸鼠均可自由獲得水和食物。本研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)所用條件符合國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》相關(guān)規(guī)定。
RB細(xì)胞系WERI-Rb1細(xì)胞(美國典型培養(yǎng)物保藏中心);Nef(四川省維克奇生物科技有限公司,wkq-00297);胎牛血清(美國Sigma-Aldrich 公司,R8758、F8687);雙熒光素酶報(bào)告基因檢測試劑盒(北京威格斯生物技術(shù)有限公司,T002);細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki-67 抗原(Ki67)、增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metallopeptidase-9,MMP-9)、基質(zhì)金屬蛋白酶-14(matrix metallopeptidase-14,MMP-14)、肌動(dòng)蛋白(β-actin)、辣根過氧化物酶標(biāo)記的兔抗小鼠免疫球蛋白G 二抗(英國Abcam 公司,ab254123、ab18197、ab38898、ab53712、ab5694、ab6721)。
奧林巴斯熒光顯微鏡(日本奧林巴斯,BX43);凝膠成像系統(tǒng)(美國Proteinsimple 公司,F(xiàn)luorChem HD2);電泳槽、電轉(zhuǎn)儀(北京六一公司,DYCP-31C、DYCP-31CN)。
標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下,在含有10%胎牛血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)WERI-Rb1細(xì)胞,在37℃含5%CO2和95%濕空氣中孵育。
在小鼠右腋下區(qū)域皮下注射1×106個(gè)/mL 的WERI-RB1細(xì)胞0.3 mL,將其與高濃度人工基質(zhì)膠、培養(yǎng)基、20%胎牛血清混合。皮下注射WERI-Rb1細(xì)胞7 d 后,評估小鼠是否成功生成了移植腫瘤。將小鼠分為2組,每3 d腹腔注射2 mg/kg的Nef或等體積溶劑二甲基亞砜(20 mg/mL),持續(xù)30 d[6]。不知情的操作員每3 d 測量1 次腫瘤體積和體重。異種移植后30 d,收獲腫瘤以測量腫瘤重量并進(jìn)行免疫組織化學(xué)評估。
將WERI-Rb1 細(xì)胞以1×105個(gè)/孔左右的密度接種于96 孔板中,每組3 個(gè)復(fù)孔,體積100 μL,培養(yǎng)24 h,分別用終濃度為0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0、40.0、80.0、160.0 μM 的Nef溶液處理細(xì)胞。在5%CO2和37℃條件下培養(yǎng)24 h后,每孔加入10μL的細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒(cell counting kit-8,CCK-8)的試劑,繼續(xù)培養(yǎng)4 h。最后在酶聯(lián)免疫檢測儀中以490 nm測量各孔的吸光值。
運(yùn)用5-溴脫氧尿嘧啶核苷(5-Bromodeoxyuridinc,BrdU)試劑盒檢測WERI-Rb1 細(xì)胞的增殖能力。嚴(yán)格按照試劑盒說明操作,在熒光顯微鏡下觀察BrdU陽性細(xì)胞的數(shù)量。
Transwell 小室加入50μL 基質(zhì)膠并于37℃孵育3 h 凝固。將各處理組的細(xì)胞接種于Transwell 小室上室,其中上室為無血清培養(yǎng)基,下室為完全培養(yǎng)基,培養(yǎng)48 h后,1%結(jié)晶紫染色后拍照。每組取3個(gè)隨機(jī)視野,計(jì)數(shù)視野中的染色細(xì)胞數(shù)目即為侵襲細(xì)胞數(shù)。
腫瘤組織用4%福爾馬林固定,石蠟包埋,切成3μm厚的切片。脫蠟并水化后,用5%血清封閉1 h,分別與Ki67 一抗(鼠抗,稀釋比例1∶100)和MMP-9一抗(鼠抗,稀釋比例1∶100)共孵育過夜。切片洗滌3次,在室溫下與二抗(兔抗小鼠,稀釋比例1∶1,000)孵育30 min后,使用顯微鏡分析。
從WERI-Rb1 細(xì)胞和腫瘤組織勻漿中分別提取總蛋白(20 μg),經(jīng)凝膠、電泳和轉(zhuǎn)膜后用5%脫脂奶粉室溫封閉1 h,與Ki67(稀釋比例1∶5,000)、PCNA(稀釋比例1∶1,000)、MMP-9(稀釋比例1∶1,000)、MMP-14(稀釋比 例1∶5,000)、Actin(稀釋 比例1∶1,000)一抗(均為鼠抗)在4℃下孵育過夜后,洗滌3 次,與二抗(兔抗小鼠,稀釋比例1∶10,000)孵育1 h,再次洗滌3次后進(jìn)行顯影。采用Image J分析內(nèi)參β-actin和目標(biāo)條帶的灰度值,目標(biāo)條帶蛋白水平=目標(biāo)條帶灰度值/β-actin灰度值。
采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)量資料數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,符合正態(tài)分布且方差齊的計(jì)量資料,方差分析(ANOVA)進(jìn)行多組變量間的相互比較,兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),多重性比較采用Duncan 法。當(dāng)P<0.05 時(shí),被認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
結(jié)果顯示,所有Nef劑量的細(xì)胞活力比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=110.856,P=0.000)。與Nef 0.5 μM比較,1.0、2.5μM的細(xì)胞活力差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),5.0、10.0、20.0、40.0、80.0、160.0 μM 的細(xì)胞活力均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t5.0=8.298,P=0.001;t10.0=11.354,t20.0=12.713,t40.0=16.228,t80.0=23.380,t160.0=23.765,均P=0.000)。根據(jù)CCK-8 實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算Nef 對RB 細(xì)胞的半抑制濃度(median inhibition concentration,IC50)值,IC50=10.092,選擇0、2.5、5.0、10.0μM 4個(gè)劑量進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)(表1)。
表1 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞生長的影響(,n=3)
表1 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞生長的影響(,n=3)
注:*與0.5μM 組比較,P<0.05;Nef 甲基蓮心堿;WERI-RB1 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞系
(1)4 組間陽性細(xì)胞數(shù)比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=39.503,P=0.000)。與0μM 組比較,2.5μM 組的陽性細(xì)胞數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),5.0、10.0 μM 組的陽性細(xì)胞數(shù)均下降,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t5.0=5.857,P=0.004;t10.0=8.770,P=0.001)。與2.5μM 組比較,5.0、10.0μM 組陽性細(xì)胞數(shù)均下降,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t5.0=5.418,P=0.006;t10.0=8.511,P=0.001)。與5.0 μM 組比較,10.0 μM 組陽性細(xì)胞數(shù)下降,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.376,P=0.028)(圖1、表2)。
圖1 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞增殖能力(BrdU染色,×400)
(2)4組間Ki67、PCNA 蛋白表達(dá)水平比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FKi67=12.409,P=0.002;FPCNA=22.000,P=0.000)。與0 μM 組比較,2.5 μM 組的Ki67、PCNA蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),5.0、10.0 μM 組的Ki67、PCNA 蛋白表達(dá)水平均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Ki67:t5.0=3.286,P=0.030;t10.0=5.060,P=0.007;PCNA:t5.0=6.059,P=0.004;t10.0=8.109,P=0.001)。與2.5μM 組比較,5.0、10.0 μM 組的Ki67、PCNA 蛋白表達(dá)水平均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Ki67:t5.0=2.895,P=0.044;t10.0=5.004,P=0.008;PCNA:t5.0=3.718,P=0.021;t10.0=5.143,P=0.007)。與5.0 μM 組比較,10.0 μM 組的Ki67 蛋白表達(dá)水平降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.257,P=0.013),10.0μM 組的PCNA 蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(圖2、表2)。
表2 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞增殖能力的影響(,n=3)
表2 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞增殖能力的影響(,n=3)
注:*與0μM 組比較,P<0.05;#與2.5μM 組比較,P<0.05;&與5.0μM 組比較,P<0.05;Ki67 細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki-67 抗原;PCNA 增殖細(xì)胞核抗原;Actin 肌動(dòng)蛋白;Nef 甲基蓮心堿;WERI-Rb1 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞系
圖2 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞中Ki67和PCNA表達(dá)水平的影響
(1)4 組間細(xì)胞侵襲數(shù)目比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=54.167,P=0.000)。與Nef 0μM 組比較,2.5μM 組的細(xì)胞侵襲數(shù)目,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),5.0、10.0μM 組的細(xì)胞侵襲數(shù)目均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t5.0=7.203,P=0.002;t10.0=10.847,P=0.000)。與2.5μM 組比較,5.0、10.0μM 組的細(xì)胞侵襲數(shù)目均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t5.0=5.320,P=0.006;t10.0=9.547,P=0.000)。與5.0μM組比較,10.0μM組的細(xì)胞侵襲數(shù)目降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.109,P=0.007)(圖3、表3)。
圖3 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞侵襲能力的影響(結(jié)晶紫染色,×400)
(2)4 組間MMP-9、MMP-14 蛋白表達(dá)水平比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FMMP-9=16.800,P=0.000;FMMP-14=8.071,P=0.008)。與Nef 0μM組比較,2.5μM組的MMP-9、MMP-14 蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),5.0μM 組的MMP-9 蛋白表達(dá)水平降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.323,P=0.012),5.0 μM 組的MMP-14 蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),10.0 μM 組的MMP-9、MMP-14 蛋白表達(dá)水平均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tMMP-9=8.216,P=0.001;tMMP-14=5.051,P=0.007)。與Nef 2.5μM組比較,5.0 μM 組的MMP-9、MMP-14 蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),10.0 μM 組的MMP-9、MMP-14蛋白表達(dá)水平降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tMMP-9=4.621,P=0.010;tMMP-14=3.781,P=0.019)。與5.0 μM 組比較,10.0 μM 組的MMP-9 蛋白表達(dá)水平降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.648,P=0.010),10.0μM 組的MMP-14 蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(圖4、表3)。
圖4 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞中MMP-9和MMP-14的表達(dá)水平的影響
表3 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞侵襲能力的影響(,n=3)
表3 Nef對WERI-Rb1細(xì)胞侵襲能力的影響(,n=3)
注:*與0μM 組比較,P<0.05;#與2.5μM 組比較,P<0.05;&與5.0μM組比較,P<0.05;MMP-9 基質(zhì)金屬蛋白酶-9;MMP-14 基質(zhì)金屬蛋白酶-14;Nef 甲基蓮心堿;WERI-Rb1 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞系
4組間第30d的腫瘤重量、體積比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F重量=68.933,F(xiàn)體積=135.739,均P=0.000)。與Nef 0 mg/kg 組比較,0.5 mg/kg 組的腫瘤重量、體積差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),1.0、2.0 mg/kg 組的腫瘤重量、體積均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(重量:t1.0=6.261,t2.0=12.969,均P=0.000;體積:t1.0=10.023,t2.0=18.952,均P=0.000)。與Nef 0.5 mg/kg組比較,1.0、2.0 mg/kg組的腫瘤重量、體積均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(重量:t1.0=4.919,P=0.001;t2.0=11.628,P=0.000。體 積:t1.0=7.871,t2.0=16.129,均P=0.000)。與Nef1.0mg/kg組比較,2.0mg/kg組的腫瘤重量、體積均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(重量:t=7.906,體積:t=11.207,均P=0.000)(圖5、表4)。
表4 Nef對裸鼠移植瘤裸鼠腫瘤體積的影響(,n=5)
表4 Nef對裸鼠移植瘤裸鼠腫瘤體積的影響(,n=5)
注:*與0 mg/kg組比較,P<0.05;#與0.5 mg/kg組比較,P<0.05;&與1.0 mg/kg組比較,P<0.05;Nef 甲基蓮心堿
圖5 Nef對裸鼠移植瘤重量、體積的影響
4 組間Ki67、MMP-9 陽性細(xì)胞數(shù)比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(FKi67=26.988,F(xiàn)MMP-9=57.780,均P=0.000)。與Nef 0 mg/kg組比較,0.5 mg/kg組的Ki67、MMP-9 陽性細(xì)胞數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05),1.0、2.0 mg/kg 組的Ki67、MMP-9 陽性細(xì)胞數(shù)均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Ki67:t1.0=5.599,P=0.001;t2.0=8.188,P=0.000。MMP-9:t1.0=13.461,t2.0=19.931,均P=0.000)。與Nef 0.5 mg/kg 組比較,1.0、2.0 mg/kg 組的Ki67、MMP-9 陽性細(xì)胞數(shù)均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Ki67:t1.0=3.603,P=0.007;t2.0=6.305,P=0.000。MMP-9:t1.0=4.254,P=0.003;t2.0=7.106,P=0.000)。與Nef 1.0 mg/kg組比較,2.0 mg/kg組的Ki67、MMP-9陽性細(xì)胞數(shù)均降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(tKi67=2.525,P=0.036;tMMP-9=9.060,P=0.000)(圖6、圖7、表5)。
表5 Nef 對裸鼠移植瘤腫瘤重量和Ki67、MMP-9 陽性細(xì)胞數(shù)的影響(,n=5)
表5 Nef 對裸鼠移植瘤腫瘤重量和Ki67、MMP-9 陽性細(xì)胞數(shù)的影響(,n=5)
注:*與0 mg/kg 組比較,P<0.05;#與0.5 mg/kg 組比較,P<0.05;&與1.0 mg/kg 組比較,P<0.05;Ki67 細(xì)胞增殖標(biāo)志物Ki-67 抗原;MMP-9 基質(zhì)金屬蛋白酶-9;Nef 甲基蓮心堿
圖6 Nef對裸鼠移植瘤Ki67陽性細(xì)胞數(shù)的影響(免疫組織化學(xué)染色,×400)
圖7 Nef對裸鼠移植瘤MMP-9陽性細(xì)胞數(shù)的影響(免疫組織化學(xué)染色,×400)
RB 腫瘤的形成通常始于RB 抑癌基因RB1 的2 個(gè)等位基因的突變,然后是與臨床階段和病理結(jié)果相關(guān)的一系列其他遺傳改變[6]。由于化學(xué)療法的強(qiáng)副作用,天然產(chǎn)物療法已成為輔助治療癌癥和其他疾病的新策略。最近,大量研究[7-9]表明,中藥不僅可以預(yù)防和減少化學(xué)療法的毒性和副作用,而且可以提高各種癌癥患者的抗病能力,并有助于殺死癌細(xì)胞。以往研究[10-12]表明,Nef 具有抗心律失常,抗氧化、抗炎、神經(jīng)保護(hù)和抗癌等藥理作用,近年來其對腫瘤的潛在防治作用越來越被人們關(guān)注。本研究結(jié)果顯示,Nef在體外實(shí)驗(yàn)可以抑制WERI-Rb-1 增殖和侵襲;在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)Nef 可以抑制腫瘤生長,抑制Ki67和MMP-9表達(dá)。因此推測Nef抑制RB 在體外和體內(nèi)的增殖和侵襲。
腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲是導(dǎo)致腫瘤快速增長和蔓延的主要原因,因此,控制腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲是控制腫瘤發(fā)展和蔓延的重要手段。XUE F 等[13]研究發(fā)現(xiàn),Nef 可以通過上調(diào)miR-449a 抑制胃腸道間質(zhì)瘤GIST-T1細(xì)胞系的增殖和遷移。在本研究中首先篩選了Nef 處理WERI-Rb-1 細(xì)胞的最佳濃度,選擇2.5、5.0、10.0 μM 4 個(gè)劑量進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。通過BrdU 染色和Transwell 實(shí)驗(yàn),經(jīng)不同濃度Nef 處理后,WERI-Rb-1細(xì)胞中陽性細(xì)胞數(shù)和細(xì)胞侵襲數(shù)目均降低,提示Nef 可抑制WERI-Rb-1 細(xì)胞增殖和侵襲。
Ki67 與PCNA 均為細(xì)胞增殖相關(guān)蛋白,與多種惡性腫瘤的發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后有關(guān)。彭斌等[14]研究發(fā)現(xiàn)Ki67與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的臨床分期呈正相關(guān),且Ki67增殖指數(shù)與腫瘤大小呈正相關(guān),是評估細(xì)胞增殖的重要指標(biāo)。YANG L 等[15]研究發(fā)現(xiàn),Nef 通過下調(diào)Ki67、PCNA 表達(dá)對2,2-二羥甲基丁酸誘導(dǎo)乳腺癌具有抗增殖特性。基質(zhì)金屬蛋白酶參與細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜的降解,在惡性腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著重要作用。MMP-9 與MMP-14 在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中異常高表達(dá),通過藥物或基因工程的方法抑制MMP-9 表達(dá)可減少視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤遷移及侵襲水平[16-17]。萬朋等[10]研究發(fā)現(xiàn),Nef 通過下調(diào)MMP-2、MMP-9 蛋白表達(dá)抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。為了進(jìn)一步探究Nef處理對WERIRb-1細(xì)胞增殖和侵襲的抑制作用,本研究檢測了增殖和侵襲相關(guān)蛋白表達(dá),通過Western Blot 實(shí)驗(yàn),經(jīng)不同濃度Nef處理后,WERI-Rb-1細(xì)胞Ki67、PCNA、MMP-9與MMP-14 蛋白表達(dá)水平均下調(diào),提示Nef 可抑制增殖和侵襲相關(guān)蛋白表達(dá)。隨后進(jìn)一步研究了體內(nèi)Nef 對RB 腫瘤形成的影響,結(jié)果表明,Nef 處理可抑制體內(nèi)腫瘤的生長,降低腫瘤重量,減小腫瘤體積。這些結(jié)果表明,在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中Nef可抑制RB細(xì)胞WERI-Rb1生長。
綜上所述,在體外實(shí)驗(yàn)中Nef 可抑制WERIRb1 細(xì)胞的增殖和侵襲,并下調(diào)Ki67、PCNA、MMP-9 與MMP-14 蛋白表達(dá);在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中Nef可抑制腫瘤的形成,并下調(diào)Ki67 和MMP-9 蛋白的表達(dá),這些研究結(jié)果可以為RB 的治療提供新的思路和理論依據(jù)。