紫杉醇对肝癌细胞恶性生物学行为作用及其MicroRNA-544表达影响

来源 :青岛大学学报(医学版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:deskleg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘要] 目的 研究紫杉醇對肝癌细胞恶性生物学行为作用及其MicroRNA-544表达的影响。方法 选取60只昆明小鼠随机分为对照组、模型组和实验组3组,每组20只,对照组为未处理小鼠,模型组为肝癌模型组,实验组为肝癌模型紫杉醇干预组。检测3组小鼠肝细胞或肝癌细胞不同培养周期MicroRNA-544的表达,以及模型组和实验组小鼠肝癌细胞凋亡形态和凋亡率。结果 相同浓度紫杉醇不同作用时间对模型小鼠肝癌细胞的抑制无统计学差异,随着紫杉醇浓度的提升,小鼠的抑癌率显著升高(F组别=4.86,P<0.001)。对照组肝细胞不同培养时间MicroRNA-544表达量的差异无统计学意义(P>0.05);模型组从第10周开始MicroRNA-544表达量显著下降,第10~22周MicroRNA-544表达量相对稳定;实验组加入紫杉醇开始培养(0周)时肝癌细胞的MicroRNA-544表达量与同期模型组比较差异无统计学意义(P>0.05),随着培养时间的延长,实验组的MicroRNA-544表达量显著上调(F时间=65.37,P<0.001),并且实验组的MicroRNA-544表达量明显高于模型组(F组别=1.83,P<0.05)。与模型组相比较,实验组G0/G1、S期细胞比例显著下降,G2/M期细胞显著上升(F周期=3.47,P<0.001;F组别=95.85,P<0.001),实验组肝癌细胞的凋亡率显著升高(F组别=66.32,P<0.001)。结论 紫杉醇可以抑制肝癌细胞增殖分化并提高其凋亡率,其机制可能与MicroRNA-544表达上调有关。
  [关键词] 紫杉酚;肝肿瘤;细胞增殖;微RNAs;昆明小鼠
  [中图分类号] R282.71;R735.7  [文献标志码] A  [文章编号] 2096-5532(2020)02-0225-04
  doi:10.11712/jms.2096-5532.2020.56.064 [开放科学(资源服务)标识码(OSID)]
  [网络出版] http://kns.cnki.net/kcms/detail/37.1517.R.20200417.0915.007.html;2020-04-17 17:05
  [ABSTRACT] Objective To investigate the effects of paclitaxel on the malignant biological behavior and MicroRNA-544 expression of hepatoma cells.  Methods Sixty Kunming mice were randomly divided into control group (no intervention), model group (establishing a mouse model of hepatocellular carcinoma), and experimental group (establishing a model of hepatocellular carcinoma+paclitaxel intervention), with 20 mice in each group. The MicroRNA-544 expression of the hepatocytes or hepatoma cells of the three groups was measured at different culture cycles. The apoptotic morphology and apoptosis rate of hepatoma cells were recorded in the model group and experimental group.  Results The tumor inhibition rate of mice significantly increased with the concentration of paclitaxel (Fgroup=4.86,P<0.001), but showed no significant differences between different durations of action of paclitaxel at a certain concentration. The control group exhibited no significant differences in the MicroRNA-544 expression of hepatocytes between different culture time points (P>0.05). The model group displayed significantly decreased expression of MicroRNA-544 from week 10 and then a relatively stable expression level during weeks 10-22. Compared with the model group, the experimental group showed no significant difference in the MicroRNA-544 expression of hepatoma cells at the start of paclitaxel treatment (week 0) (P>0.05); but the expression level in the experimental group significantly increased with the culture time (Ftime=65.37,P<0.001), and significantly exceeded that in the model group (Fgroup=1.83,P<0.05). Compared with the model group, the experimental group had significantly lower percentages of G0/G1-phase and S-phase cells and a significantly higher percentage of G2/M-phase cells (Fcycle=3.47,P<0.001;Fgroup=95.85,P<0.001), as well as a significantly higher apoptosis rate of hepatoma cells (Fgroup=66.32,P<0.001).  Conclusion Paclitaxel can inhibit the proliferation and differentiation of hepatoma cells and improve the apoptosis rate, which may be related to the up-regulation of MicroRNA-544 expression.   [KEY WORDS] paclitaxel; liver neoplasms; cell proliferation; MicroRNAs; Kunming mice
   肝癌是全球第三大癌症相关性死因疾病,中国的肝癌病人约占世界的55%,且其发病率呈现逐年上升趋势[1-3]。目前肝癌的治疗主要采取手术治疗,但手术后病人的生存率并不理想,对大多数病人特别是晚期病人术后的化疗方案的选择至关重要[4-6]。紫杉醇被认为是目前最为优秀的抗癌天然药物,能够显著抑制多种癌细胞的生长增殖[6-9],包括肝癌细胞 [10],但对紫杉醇作用机制的相关研究并不多见。在肝癌进展的过程中,MicroRNA-544可以通过抑制肝癌细胞的增殖并促进其凋亡,进而抑制肿瘤的增殖和生长[11-12]。然而,紫杉醇的抗肝癌作用是否与MicroRNA-544有关系,目前尚未有相关研究报道。本研究将通过动物实验探讨紫杉醇对肝癌细胞恶性生物学行为和MicroRNA-544表达水平的影响,为紫杉醇抑癌作用机制提供理论依据。现将结果报告如下。
  1 材料与方法
  1.1 动物分组及处理
  本实验选取6~8周龄KM小鼠(Kunming mice)60只,体质量为(20±2)g,雌雄均可,清洁级,购于中国医学科学院实验动物研究所。使用随机数字表将以上小鼠分为A、B、C共3组,每组小鼠20只,置于室温(21±2)℃、湿度30%~70%、光照每昼夜12 h的条件下饲养。实验全程严格按照国家有关实验动物的规定执行,本研究经医院生物医学研究伦理委员会批准。
  本研究中,A组小鼠作为空白对照(对照组),不作任何处理。B组小鼠为肝癌模型组(模型组),用于建立肝癌动物模型。C组小鼠为紫杉醇加药组(实验组),在建立肝癌模型的基础上进行紫杉醇干预。B、C组对入选小鼠进行二乙基亚硝胺腹腔注射,剂量为20 mg/kg,连续注射24周。小鼠肝脏穿刺活检出现癌变肝细胞,则肝癌模型制备成功。采集各组小鼠肝脏(肝癌)组织,置-80 ℃冰箱冷冻保存。取各组小鼠冻存肝脏组织,置于37 ℃电热恒温水浴箱解冻后,将其培养于100 g/L的含FBS的高糖DMEM培养基中,恒温细胞培养箱中传代培养。A、B组培养细胞不予以干预。C组先用二甲基亚砜(DMSO)助溶剂将紫杉醇配制为10 mg/L的母液,再用无血清DMEM培养基将紫杉醇母液分别稀释成20、40、80 μg/L的溶液,用含不同质量浓度紫杉醇的DMEM培养基进行传代培养。
  1.2 检测指标和方法
  1.2.1 紫杉醇对肝癌细胞最佳抑癌浓度 建模成功后,C组小鼠肝癌细胞用含20、40、80 μg/L紫杉醇的无血清DMEM培养基分别培养24、48、72 h后,再加入5 g/L细胞增殖能力检测试剂(MTT)20 μL继续培养4 h。培养结束后,弃去培养液,分别加入150 μL的DMSO溶液,震荡10 min,充分溶解紫色结晶物之后,置于酶标仪检测490 nm波长处吸光度。分别计算紫杉醇的半数抑癌浓度,确认最佳作用时间和浓度。抑癌率=(1-C组吸光度值/A组吸光度值)×100%[6]。
  1.2.2 各组细胞不同培养周期MicroRNA-544表达检测 对A组正常肝细胞及B、C组肝癌细胞连续培养22周,其中C组细胞培养按照紫杉醇最佳作用浓度加药。分别对各组细胞培养开始(0周)和第10、18、22周细胞中MicroRNA-544的表达水平进行检测。MicroRNA-544的表达采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)进行检测,使用TRIzol试剂提取肝组织的RNA后,提取液中加入等量异丙醇,-80 ℃静置30 min,使用体积分数0.85的乙醇进行洗涤,采用茎环法通过反转录手段获得cDNA,以U6为内参,用PCR仪进行扩增,计算MicroRNA-544的相对表达量。
  1.2.3 小鼠肝癌细胞增殖周期的检测 分别对B、C两组培养24 h后的肝癌细胞使用流式细胞仪进行细胞形态分析。对两组的G2/M期细胞所占比例进行比较。
  1.2.4 小鼠肝癌细胞凋亡率的检测 将B、C两组肝癌细胞制备成单细胞悬液,以3 500 r/min离心15 min后,加入100 μL的Binding buffer对细胞进行重悬。依次加入Annexin-V-FITC和PI染液,混匀后避光静置15 min,再次加入450 μL的Binding buffer溶液进行混匀。采用流式细胞仪对凋亡细胞比率进行检测。
  1.3 统计学方法
  所有数据均采用SPSS 20.0统计软件进行分析。其中计量资料数据以±s表示,不同浓度紫杉醇、不同作用时间指标的比较采用析因设计的方差分析,两两比较采用LSD法。
  2 结  果
  2.1 紫杉醇对模型小鼠肝癌细胞的最佳抑癌浓度
  通过对相同浓度紫杉醇不同作用时间对模型小鼠肝癌细胞的抑制情况对比分析,当紫杉醇浓度为20、80 μg/L时,在不同作用时间其抑制率之间的差异存在统计学意义(F时间=45.71,P<0.001)。通过对相同作用时间紫杉醇不同作用浓度的抑癌情况进行分析,随着紫杉醇浓度的提升,其对小鼠肝癌细胞的抑癌率显著升高,差异存在统计学意义(F组别=4.86,P<0.001)。见表1。所以本研究以紫杉醇80 μg/L作为其抑癌有效浓度。
  2.2 各组细胞不同培养周期MicroRNA-544表达水平比较
  通过对各组细胞连续24周培养,对照组细胞不同培养时间的MicroRNA-544相对表达量之间的差异不存在统计学意义(P>0.05)。模型组随着培养時间的延长,从第10周开始其MicroRNA-544表达量开始显著下降(F组别=12.76,P<0.001),第10~22周MicroRNA-544的表达量相对稳定。实验组在加入紫杉醇开始培养(0周)时肝癌细胞的MicroRNA-544表达量与同期模型组比较差异无统计学意义(P>0.05),随着培养时间延长,实验组的MicroRNA-544表达量显著上调(F时间=65.37,P<0.001),且实验组细胞的MicroRNA-544表达量明显高于模型组(F组别=1.83,P<0.05)。见表2。   2.3 紫杉醇对小鼠肝癌细胞增殖周期的影响
  通过对B、C两组小鼠肝癌细胞凋亡形态检测显示,与模型组相比较,实验组组小鼠的G0/G1、S期细胞比例下降,G2/M期细胞比例上升,差异存在统计学意义(F组别=95.85,P<0.001)。见表3。
  2.4 紫杉醇对小鼠肝癌细胞凋亡率的影响
  B、C兩组小鼠肝癌细胞凋亡率检测结果表明,与模型组相比较,实验组小鼠的正常肝细胞凋亡率差异无统计学意义(P>0.05),但肝癌细胞的凋亡率显著升高,且差异存在统计学意义(F组别=66.32,P<0.001)。见表4。
  3 讨  论
  目前肝癌的治疗手段主要是手术治疗,但多数肝癌病人就诊时已处于中晚期,无法接受根治性手术,且术后也存在较高的复发率[13-14]。因此,化疗成为肝癌的重要治疗手段,尤其对中晚期肝癌具有重要临床价值[15-17]。紫杉醇属于中药特色抗肿瘤类药物,作为较为广谱的化疗药物,已被全世界公认[18]。研究证实,紫杉醇能够抑制多种肿瘤细胞的增殖,包括肺癌、卵巢癌、肾癌等[19],特别是肝癌[20]。虽然紫杉醇已在临床应用多年,但其对肝癌细胞恶性生物学行为影响的作用机制研究较少。
  本研究通过肝癌动物模型对紫杉醇作用时间和浓度进行检测,确定了紫杉醇的浓度为80 μg/L且作用时间24 h为其抑制肝癌细胞的最佳作用条件,并显示紫杉醇对肝癌细胞的抑癌作用无剂量-时间交互效应。徐雅玲等[21]研究显示,相同剂量不同作用时间的紫衫醇抑癌率之间不存在剂量效应关系,而不同剂量相同作用时间的紫杉醇抑癌率之间存在剂量-效应关系。这与本研究结果相互印证。
   MicroRNA-544作为DLK1-DIO3印迹基因的重要minRNA,在多种肿瘤中可通过对癌细胞克隆能力的抑制,促进其凋亡;同时,MicroRNA-544还可通过对肿瘤干细胞自我更新能力的抑制作用,减低成球培养富集作用[22-24]。本文研究在肝癌细胞中紫杉醇是否影响MicroRNA-544的表达,结果显示,紫杉醇能够增加MicroRNA-544的表达,且随着干预时间的延长,肝癌细胞MicroRNA-544表达水平显著上升。
  本文对肝癌细胞形态学的研究表明,紫杉醇能显著改变肿瘤细胞的生长周期,促进肿瘤细胞的凋亡,对于肝癌细胞的增殖、分化等恶性生物学行为具有显著的抑制性作用,其机制可能与紫杉醇能够显著抑制肝癌细胞的克隆能力有关。已有研究结果显示,在肝癌组织中MicroRNA-544表达明显下调,可抑制肝癌细胞的多种恶性生物学行为,促进肝癌细胞的凋亡[12,25]。这与本研究紫杉醇在肝癌细胞中的作用相同,如果把这两个协调作用运用到临床,对于病人的治疗将具有积极的意义[26]。
  综上所述,紫杉醇可以抑制肝癌细胞增殖分化,并且能够上调MicroRNA-544的表达水平,对于肿瘤细胞的抑制具有积极的作用。在以后的研究中,MicroRNA-544可能成为肝癌病人的治疗靶点,可通过靶基因的相对表达量检测,分析紫杉醇对病人的效应并对临床预后进行预估。
  [参考文献]
  [1] TORRE L A, BRAY F, SIEGEL R L, et al. Global cancer statistics, 2012[J]. CA Cancer J Clin, 2015,65(2):87-108.
  [2] 陈世发,赵礼金. 肝癌发生发展机制的研究进展及其治疗现状[J]. 中国普通外科杂志, 2018,27(7):114-127.
  [3] 中华人民共和国卫生和计划生育委员会医政医管局. 原发性肝癌诊疗规范(2017年版)[J]. 中华消化外科杂志, 2017,16(7):635-647.
  [4] LI L, LAN X. Association between hepatitis B virus/hepatitis C virus infection and primary hepatocellular carcinoma risk: a meta analysis based on Chinese population[J]. J Cancer Res Ther, 2016,12(Supplement):C284-C287.
  [5] LIU Y, NG Y, TOH M R, et al. Lipid-dendrimer hybrid na-nosystem as a novel delivery system for paclitaxel to treat ova-rian cancer[J]. J Control Release, 2015,220(Pt A):438-446.
  [6] OZAKYOL A. Global epidemiology of hepatocellular carcinoma (HCC epidemiology)[J]. J Gastrointest Cancer, 2017,48(3):238-240.
  [7] 潘亭亭,崔晓楠. 晚期原发性肝癌的药物治疗[J]. 临床肝胆病杂志, 2020,36(1):194-197.
  [8] 陈康. 探析紫杉醇药物制剂的研究进展[J]. 黑龙江医药, 2019,32(6):1390-1392.
  [9] 苏月华,邓小蓉,云琴. 紫杉醇联合索拉非尼治疗中晚期肝癌效果分析[J]. 当代医学, 2020,26(4):103-105.
  [10] 何倩,单长民. 紫杉醇对肝癌细胞增殖抑制及诱导凋亡的效应分析[J]. 大家健康(上旬版), 2017,11(1):152.
  [11] 郑婉榕,赖佛宝. 紫杉醇新剂型研究进展[J]. 现代医药卫生, 2020,36(2):216-219.   [12] 刘金培,许文萍,尹川,等. MicroRNA-544在肝癌组织中的表达及其对肝癌细胞恶性生物学行为的影响[J]. 第二军医大学学报, 2017,38(9):1106-1111.
  [13] LAFARO K J, DEMIRJIAN A N, PAWLIK T M. Epidemio-logy of hepatocellular carcinoma[J]. Surg Oncol Clin N Am, 2015,24(1):1-17.
  [14] SAKAMOTO Y. Editorial for liver cancer in Asia[J]. Jpn J Clin Oncol, 2018,48(11):955-956.
  [15] GREENHILL C. New pathways in development of liver cancer[J]. Nat Rev Endocrinol, 2018,15(1):2.
  [16] BUONAGURO L, HEPAVAC C. New vaccination strategies in liver cancer[J]. Cytokine Growth Factor Rev, 2017,36:125-129.
  [17] WEAVER B A. How Taxol/paclitaxel kills cancer cells[J]. Mol Biol Cell, 2014,25(18):2677-2681.
  [18] DENG J, HUANG Y, TAO R, et al. The expression of ETAR in liver cirrhosis and liver cancer[J]. Cancer Biol Ther, 2017,18(9):723-729.
  [19] KELLY C M, KEMENY N E. Liver-directed therapy in metastatic colorectal cancer[J]. Expert Rev Anticancer Ther, 2017,17(8):745-758.
  [20] REN S, XIN Z, XU Y, et al. Construction and analysis of circular RNA molecular regulatory networks in liver cancer[J]. Cell Cycle, 2017,16(22):2204-2211.
  [21] 徐雅玲,梁菁. 紫杉醇对肝癌细胞HepG2和大鼠原代培养肝细胞增殖抑制和诱导凋亡作用的研究[J]. 中国药理学通报, 2018,34(7):993-998.
  [22] SUN F, ZHANG C, MA D, et al. MicroRNA-544 inhibits esophageal squamous cell carcinoma cell proliferation and enhances sensitivity to cisplatin by repressing E2F transcription factor 5[J]. Oncol Lett, 2019,18(4):4203-4209.
  [23] ZHU Z, WANG S, ZHU J, et al. MicroRNA-544 down-regulates both Bcl6 and Stat3 to inhibit tumor growth of human triple negative breast cancer[J]. Biol Chem, 2016,397(10):1087-1095.
  [24] ZHANG Z, LI Z, DENG M, et al. Downregulation of GPSM2 is associated with primary resistance to paclitaxel in breast cancer[J]. Oncol Rep, 2020,43(3):965-974.
  [25] YU J, ZHAO Y, LIU C, et al. Synergistic anti-tumor effect of paclitaxel and miR-34a combined with ultrasound microbubbles on cervical cancer in vivo and in vitro[J]. Clin Transl Oncol, 2020,22(1):60-69.
  [26] WEI Y, PU X, ZHAO L. Preclinical studies for the combination of paclitaxel and curcumin in cancer therapy (Review)[J]. Oncol Rep, 2017,37(6):3159-3166.
  (本文編辑 于国艺)
其他文献
[摘要] 目的 探討白细胞介素35(IL35)、高迁移率蛋白1(HMGB1)和CD5抗原样蛋白(CD5L)对儿童哮喘病情及预后的评估价值。方法 选取我院2016年5月—2018年4月收治的90例哮喘病儿作为观察对象,依据病情严重程度分为轻度组(n=29)、中度组(n=30)和重度组(n=31),另取30例同期健康体检者作为对照组,均行血清IL35、HMGB1和CD5L水平检测。比较观察组(轻度组、
目前,我国境内公路总里程突破450万公里,其中高速公路突破13万公里,均位居世界第一。公路工程质量一直是政府最为关心的问题,加强公路工程质量检测、做好质量控制已成为各级
电解槽密闭排烟系统包括排烟管道(含水平烟道及支烟管),槽盖板及集气罩。目前集气罩内部阻力过大,造成对烟气吸抽量过小。改进的方法是:①水平烟道通过测试得出单台槽的负压变化量
一、概况国有道路运输企业(以下简称“国企”)稽查,主要是指在经营管理过程中,根据道路旅客运输及其经营管理的特点,为了有效遏制以车以票谋私、违规营运、偏离客运服务管理规定等
文章综述了烹调油烟的污染及对人体健康的影响,提出了烹调油烟处理方法及治理措施.
近年来,随着日照港集团业务量的迅猛增长,装卸设备能力已成为所属装卸公司抢占市场、提升服务水平的核心要素之一。为适应港口生产业务快速跨越发展的现实需要,日照港股份二公司
[摘要] 目的 对动脉粥样硬化(AS)病人基因芯片数据进行分析,寻找AS发生发展相关的潜在基因。  方法 下载GEO数据库中高通量基因芯片数据集GSE43292和GSE28829,行GO基因功能注释和通路分析,然后进行蛋白相互作用网络分析并可视化。  结果 经过数据分析,将差异表达基因在不同的生物学过程中富集,共筛选出了24个关键基因,文献检索显示其中的MMP9、CXCR4、FABP4基因与AS相
[摘要] 结膜黏膜相关淋巴组织结外边缘区B细胞淋巴瘤(MALT淋巴瘤)是发病率较低的一种低度恶性的淋巴瘤,有多种病因,临床上多以眼部包块就诊,易出现漏诊、误诊。本文报告了1例结膜MALT淋巴瘤局部病灶切除后复发的病人,并复习相关文献,以期为该病的临床诊断和治疗提供参考。  [关键词] 淋巴瘤,B细胞,边缘区;结膜;病例报告  [中图分类号] R733.4 [文献标志码] B [文章编号] 20
[摘要] 目的 探討长链非编码RNA(lncRNA)尿路上皮癌相关基因1(UCA1)在食管鳞癌中表达及其对癌细胞黏附和迁移影响。  方法 以我院接受手术治疗的52例食管鳞癌病人作为研究对象,取原发灶处部分癌组织及距离原发灶边缘3~5 cm的癌旁组织,检测两者lncRNA UCA1表达水平及其对食管癌细胞侵袭和迁移能力的影响。  结果 PCR检测表明,原发灶癌组织的UCA1表达水平为(1.52±0.