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乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,复发转移是导致乳腺癌治疗失败、病人死亡的主要原因。发生远处转移的乳腺癌患者其5年生存率仅为23%。导致如此低存活率的主要原因是因为人们对乳腺癌的生物学特性、肿瘤进展的原因缺乏深入的了解,并对肿瘤的侵袭/转移缺乏直接有效的治疗手段。因此,进一步探索乳腺癌侵袭转移的机制、寻找新的治疗方法就显得尤为重要。赖氨酰氧化酶(lysyloxidase,LOX)是控制胶原蛋白和弹力蛋白、稳定细胞外基质的关键酶,LOX活性的增加可导致组织器官的纤维变性。最新的研究发现LOX还具有一些新的功能,包括调节细胞黏附、运动及基因的转录等。目前认为LOX及MMPs均与乳腺癌的侵袭性转移密切相关,而且二者均作用于细胞外基质,其作用机理是否具有一定的关联性?目前缺乏对其之间相关性的研究。 目的:①探讨LOX基因在低侵袭/转移性乳腺癌细胞MCF-7和高侵袭/转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231的表达差异,siRNA干扰高侵袭/转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231的LOX基因表达后侵袭和增殖性变化;②构建慢病毒干扰载体(LOX-RNAi-LV)及对乳腺癌细胞增殖活性的影响;③观察转染了病毒干扰载体(LOX-RNAi-LV)干扰高侵袭/转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231的LOX基因表达后在乳腺癌裸鼠原位移植模型的成瘤及转移情况;④LOX在人乳腺癌组织、正常组织及乳腺良性病变组织中的表达,与MMP-2、MMP-9及乳腺癌临床病理学指标(患者年龄、肿瘤大小、淋巴结转移与否、临床分期、ER、PR及Her-2)的关系。 方法:①RT-PCR扩增低侵袭/转移性乳腺癌细胞MCF-7和高侵袭/转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231 LOX基因,测序确认,荧光定量RT-PCR的SYBR GreenⅠ荧光嵌合法相对定量两种细胞的LOX基因表达。设计合成LOX基因siRNA干扰片段,瞬转高表达LOX基因的乳腺癌细胞,半定量RT-PCR、Real time PCR、细胞免疫荧光检测干扰效率,筛选出干扰效果最明显的一对siRNA,设空白对照组(未转染组,Con),阴性对照组(转染无效用dsRNA组,Mock)和实验组(RNAi干扰组)每组设两个平行孔,于转然后24小时、48小时、72小时进行Transwell小室、划痕实验和CCK-8细胞增殖实验,观察干扰LOX基因表达后对乳腺癌细胞侵袭和增殖的生物学行为的影响。②构建慢病毒干扰载体LOX-RNAi-LV,转染乳腺癌细胞MDA-MB-231,与阴性对照组(GFP-NC-LV)及空白对照组进行比较;MTT法观察3组细胞增殖能力;荧光定量RT-PCR检测3组细胞的LOX、MMP-2、MMP-9、HIF-1α及Ki-67的mRNA表达。③60只裸鼠随机分为3组,每组20只,于每组裸鼠的乳腺脂肪垫内分别以5×106细胞数量接种LOX基因高表达的乳腺癌细胞株MDA-MB-231、LOX基因低表达的MCF-7细胞及LOX基因被干扰的MDA-MB-231细胞,建立乳腺癌裸鼠原位移植模型。6周后测定移植肿瘤的生长及转移,免疫组织化学技术检测移植瘤中LOX、MMP-2、MMP-9及HIF-1α蛋白的表达情况。④RT-PCR检测110例乳腺癌组织、正常乳腺组织及20例乳腺良性病变组织中LOXmRNA的表达,免疫组化检测111例乳腺癌组织、正常乳腺组织及20例乳腺良性病变组织中LOX、MMP-2、MMP-9、ER、PR及Her-2的表达,分析LOX与临床病理资料(患者年龄、临床分期、肿瘤大小、淋巴结转移情况)之间的关系。 结果:①扩增出LOX基因,测序结果与目的基因序列相符,荧光定量2-△△CT方法分析MCF-7和MDA-MB-231细胞的LOX基因相对表达差异,MDA-MB-231高表达LOX基因。瞬时转染化学合成的LOX siRNA后,MDA-MB-231细胞中LOX mRNA在转染48h表达下降明显。干扰LOX表达后,体外运动实验(Transwell)结果显示RNAi组、Mock组和Con组中MDA-MB-231细胞穿过微孔滤膜到达下室面的细胞数分别为50±2、48±4和30±1;转染48h后的划痕实验0h、6h、12h和24h图片和迁移距离显示RNAi组较Mock组和Con组迁徙运动能力明显减弱。CCK-8细胞增殖实验,RNAi组在转染后24h、48h、72h和96h的生长抑制率分别为30.5%、40.8%、50.4%和36.95%,Mock组和Con组细胞生长未受到明显抑制,RNAi组较Mock组和Con组细胞增殖明显抑制(P<0.05)。②慢病毒转染MDA-MB-231后,约48-60h有GFP表达,72h后表达明显增强;慢病毒干扰载体(LOX-RNAi-LV)转染LOX siRNA后,MDA-MB-231细胞的LOX的表达受到明显抑制(0.108±0.013),与空白组(1.000±0.000)和阴性对照组(0.855±0.008)比较有显著性差异(P<0.05);干扰组(LOX-RNAi-LV)48h后细胞生长增殖较空白对照组和阴性对照组明显降低,差异有统计学意义(P=0.000);干扰组(LOX-RNAi-LV) MMP-2、MMP-9及Ki-67表达与阴性对照组比较均有显著性差异(P<0.05)。③裸鼠接种乳腺癌细胞后第6d均有肿瘤形成,至6周时MDA-MB-231组的肿瘤平均体积(400.15±79.81mm3)和肿瘤平均重量(0.433±0.068g)显著大于MCF-7组(111.34±24.13mm3、0.118±0.021g)和LOX基因干扰组(108.89±26.61 mm3、0.117±0.021g),差异有统计学意义(P<0.01),且MDA-MB-231组有3只裸鼠出现肺转移;MDA-MB-231组LOX、MMP-2、MMP-9及HIF-1α蛋白表达水平明显高于LOX基因干扰组及MCF-7组;相关分析显示,LOX蛋白与MMP-2(r=0.696,P=0.000)、MMP-9(r=0.735,P=0.000)、HIF-1a(r=0.737,P=0.000)蛋白呈显著正相关。④LOX mRNA在111例乳腺癌组织、正常乳腺组织及20例乳腺良性病变组织中的表达率分别为57.65%、31.53%、25.00%,乳腺癌组织中LOXmRNA的表达率明显高于正常乳腺组织及乳腺良性病变组织(P<0.01)。LOX mRNA在不同的肿瘤大小(P=0.023)、临床分期(P=0.001)及淋巴结转移(P=0.013)的表达率均存在着显著的差异;LOX蛋白在乳腺癌、正常乳腺组织及乳腺良性病变组织中的表达率分别为48.64%、26.13%、20.00%,乳腺癌组织中LOX蛋白的表达率明显高于正常乳腺组织及乳腺良性病变组织(P=0.019)。LOX蛋白在不同肿瘤大小(P=0.021)、临床分期(P=0.005)和淋巴结转移(P=0.042)的表达率存在显著差异。相关分析显示,LOX蛋白表达与MMP-2(r=0.262,P=0.005)、MMP-9(r=0.424,P=0.000)、ki67(r=0.367,P=0.005)及HIF-1α(r=0.368,P=0.005)蛋白之间呈显著正相关,而与ER(r=0.257,P=0.007)、PR(r=-0.276,P=0.003)、HER-2(r=-0.225,P=0.017)蛋白呈显著负相关。 结论:①高侵袭/转移性乳腺癌细胞MDA-MB-231高表达LOX基因,干扰MDA-MB-231细胞LOX基因表达后细胞的生长增殖及侵袭转移能力明显减弱;②LOX过表达的乳腺癌其细胞增殖能力更强,恶性程度更高,更容易发生远处转移,LOX过表达可能是导致乳腺癌具有侵袭性和发生转移的重要因素之一;③LOX表达水平与MMP-2、MMP-9呈正相关,二者相互间可能具有协同促进作用,共同作用于ECM,促进了乳腺癌的侵袭转移;④低氧环境可能具有促进或上调LOX和MMP的表达的作用。