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子宫内膜癌(endometrial carcinoma,EC)是最常见的妇科恶性肿瘤,其发病率呈逐年上升趋势。侵袭、转移是EC患者死亡的主要原因。因此,抑制侵袭转移是提高EC患者生存率的关键。迁移侵袭抑制蛋白(Migration and InvasionInhibitory Protein,MIIP)基因为新发现的候选肿瘤转移侵袭抑制基因,定位于1p36,该区域在包括EC在内的多种肿瘤中缺失。MIIP的定位提示其可能在EC的侵袭、转移中发挥作用,但关于MIIP与EC的研究,国内外尚未见报道。本研究首先检测MIIP在人正常子宫内膜、EC组织中的表达,若发现MIIP的缺失与EC转移有关,则通过体外试验进一步探讨MIIP是否可抑制EC细胞的增殖、迁移及侵袭。若MIIP抑制EC细胞的迁移及侵袭,则进一步从形态学及功能学两方面探讨MIIP抑制EC细胞迁移及侵袭的机制。由于肌动蛋白细胞骨架重组(包括应力纤维及板状伪足)是肿瘤细胞发生转移的基础,Rho GTPases可调节肌动蛋白骨架重组,因此本研究将探讨MIIP是否通过Rho GTPases信号传导通路(包括与应力纤维形成有关的Rho/Rock1信号传导通路及与板状伪足形成有关的Racl/PAK1信号传导通路)抑制EC细胞的迁移及侵袭。
一、MIIP蛋白表达与子宫内膜癌生物学行为的研究
目的:探讨MIIP在正常子宫内膜及EC组织中的表达水平及其与EC临床病理特征的关系。
方法:Westernblot检测MIIP在正常子宫内膜及EC组织中的表达。
结果:EC组织中MIIP表达水平显著低于正常子宫内膜。高分化EC患者MIIP表达水平明显高于中、低分化者;FIGOⅠ+Ⅱ期MIIP表达水平明显高于Ⅲ+Ⅳ期患者。无淋巴结转移患者MIIP表达水平显著高于有淋巴结转移者。
结论:MIIP的失表达可能与EC的发生、发展有关。MIIP的失表达与EC不良病理特征(低分化、晚期及淋巴结转移)有关,提示预后不良。
二、MIIP对子宫内膜癌细胞增殖以及迁移、侵袭的影响
目的:探讨MIIP基因对EC细胞增殖、迁移及侵袭能力的影响。
方法:Western blot检测MIIP在EC细胞株AN3CA、ECC-1、Ishikawa、HEC1A及HEC1B中的表达。Si-RNA及Ad-MIIP分别下调及上调EC细胞MIIP表达。MTT检测MIIP下调/上调后MIIP对EC细胞增殖的影响,平板克隆形成试验检测pcDNA3.1-MIIP及pcDNA3.1-control转染后MIIP对EC细胞增殖的影响。划痕损伤实验检测MIIP下调/上调对细胞迁移能力的影响。Transwell转移、侵袭实验检测MIIP下调/上调前后对EC细胞迁移、侵袭能力的影响。
结果:各细胞株中,HEC1A细胞MIIP表达水平相对较高,Si-RNA能使HEC1A细胞中MIIP表达水显著下降;MIIP在AN3CA及HEClB细胞株中几乎不可见,Ad-MIIP感染后,AN3CA及HEC1B细胞中MIIP表达水平明显上升。MTT结果显示72h内,MIIP可抑制EC细胞的增殖,但与对照组的差异无统计学意义。转染pcDNA3.1-control质粒组HEC1A及HEC1B细胞形成克隆数量多,体积较大,转染pcDNA3.1-MIIP质粒组细胞形成克隆数少,体积较小。HEC1A细胞MIIP下调后,与对照组相比,划痕损伤试验显示细胞迁移能力明显增加,在Transwell迁移培养体系中,穿膜细胞数明显增加;反之,AN3CA及HEClB细胞MIIP上调后,与对照组相比,划痕损伤试验显示细胞迁移能力明显减低,Transwell迁移实验显示穿膜细胞数明显减低。同时,用Transwell侵袭培养体系,也得到了与Transwell迁移培养体系相似的结果,即HEC1A细胞MIIP下调后,穿膜细胞数也较对照组明显增加;HEC1B细胞MIIP上调后,穿膜细胞数较对照组明显减低。
结论:MIIP可抑制EC细胞的增殖。MIIP高表达的HEC1A细胞中的MIIP被下调后,细胞迁移、侵袭能力明显增加;MIIP低表达的HEC1B,AN3CA细胞在上调MIIP表达后,迁移、侵袭能力明显下降。因此,MIIP基因可抑制EC细胞的迁移、侵袭。
三、MIIP通过阻滞Rho/Rock1信号传导通路抑制子宫内膜癌细胞迁移
目的:探讨MIIP是否通过阻滞Rho/Rock1信号传导通路而影响应力纤维的形成,进而抑制EC细胞迁移、侵袭。
方法:F-actin免疫荧光染色观察MIIP上调/下调前后细胞形态改变。GTPRho pulldown试验检测MIIP对Rho活性的影响。免疫共沉淀检测MIIP是否可与Rho下游作用因子Rock1结合。HEC1B细胞共转染CA-RhoA-GFP+MIIP/pDsRed(实验组)或CA-RhoA-GFP+pDsRed(对照组),检测MIIP对RhoA定位及功能的影响。
结果: MIIP上调使细胞内中心应力纤维明显减少,且大部分应力纤维位于细胞边缘区域。反之,MIIP下调可使中心应力纤维较对照组明显增多。MIIP上调可使沉淀下来的活性形式的RhoA明显减低:MIIP下调可使沉淀下来的活性形式的RhoA明显升高。免疫共沉淀显示MIIP可与Rho下游作用因子Rock1结合。HEC1B细胞共转染后:对照组细胞显示肿瘤细胞迁移的形态学改变,细胞尾部收缩,RhoA聚集于细胞尾部;然而MIIP的存在抑制了RhoA的功能,使尾部无法收缩而明显延长,从而抑制了细胞的迁移。
结论:MIIP在形态上可抑制应力纤维的形成,使细胞尾部无法收缩,从而抑制了EC细胞的迁移。MIIP在功能上可能通过与RhoA竞争性结合其下游作用因子Rock1,阻滞了Rho信号传导通路而抑制应力纤维形成。
四、MIIP通过阻滞Rac1/PAK1信号传导通路抑制子宫内膜癌细胞迁移
目的:探讨MIIP是否通过阻滞Rac1/PAk1信号传导通路而影响与细胞迁移有关的板状伪足的形成,进而抑制EC细胞迁移、侵袭。
方法:F-actin免疫荧光染色观察MIIP上调/下调前后细胞形态学改变。GTPRac pulldown方法检测MIIP对Rac活性的影响。免疫共沉淀检测MIIP是否可与Racl下游作用因子PAK1结合。Rac1免疫荧光染色检测MIIP对Rac1在细胞中定位的影响(Ad-vector为对照组,Ad-MIIP为实验组)。
结果:MIIP上调使板状伪足较对照组明显减少;MIIP下调使板状伪足较对照组明显增多。MIIP上调可使沉淀下来的活性形式的Rac1明显减低;MIIP下调可使沉淀下来的活性形式的Rac1明显升高。免疫共沉淀显示MIIP可与Rac1下游作用因子PAK1结合。HEC1B细胞MIIP上调后,Rac1聚集于细胞与细胞之间,而对照组Rac1位于移动细胞前缘促进细胞迁移。
结论:MIIP在形态上可抑制细胞前缘板状伪足的形成,减少细胞迁移的驱动力,从而抑制EC细胞的迁移。其机制可能是MIIP通过与Rac1竞争性结合其下游作用因子PAK1,阻滞了Rac1信号传导通路而抑制板状伪足的形成。