异丙酚对子宫内膜癌细胞的影响及其作用机制研究

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目的:  异丙酚(2, 6-diisopropylphenol, propofol)是一种常见的静脉注射麻醉剂,而且异丙酚在各种癌症中也具有明显的抗肿瘤功能。性别决定区相关高迁移率族盒(Sex-determining region Y-box, Sox)4不仅可以参与胰腺的发育、胚胎心脏、中枢神经系统及淋巴细胞发展和分化等生理生化反应,而且在肿瘤的形成、发育和增殖过程中也具有重要的作用。但是,异丙酚对于子宫内膜癌(Endometrial cancer)和对Sox4的研究较少,因此本文通过研究异丙酚对子宫内膜癌细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的影响,意在揭示异丙酚在子宫内膜癌细胞中的作用及其潜在的分子机制。  方法:  1.为了研究异丙酚对子宫内膜癌的影响,我们取对数生长期的Ishikawa细胞和HEC-50细胞,以500个/孔的密度接种到6孔板中,采用2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml等不同浓度的异丙酚处理人子宫内膜癌细胞株,培养14天后,然后采用集落形成试验检测异丙酚对人子宫内膜癌细胞株克隆能力的影响。将细胞接种到6孔板(1 × 105个/孔的密度)上培养48小时,采用Annexin V-FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒检测Ishikawa细胞的凋亡率。用无血清的DMEM/F12培养液洗涤细胞,采用8-μm孔隙聚碳酸酯过滤器的 24 孔侵袭小室检测孵育 12 小时后细胞的迁移能力、将基质胶用无血清DMEM/F12培养基稀释,然后采用8-μm孔隙聚碳酸酯过滤器的24孔侵袭小室检测孵育12小时后细胞的侵袭能力。同时采用蛋白免疫印迹法检测细胞周期蛋白依靠性激酶抑制剂p21、细胞周期素E1(Cyclin E1)和Cyclin D1等细胞周期相关因子,Bid、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X, Bax)和活化半胱天冬酶3(active caspase 3)等细胞凋亡相关蛋白以及基质金属蛋白酶9(Matrix metallopeptidase 9, MMP9)和MMP2等细胞迁移相关蛋白表达水平。并且为了进一步检测异丙酚对Ishikawa细胞增殖的影响,我们采用4μg/ml的异丙酚连续处理Ishikawa细胞4天,并通过采用3-(4, 5-二甲基噻唑-2 )-2, 5-二苯基四氮唑溴盐( 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazolium Bromide, MTT)比色法检测Ishikawa细胞的活性和流式细胞仪检测Ishikawa细胞周期变化情况。  2. 为了研究 Sox4 对子宫内膜癌细胞的作用,我们采用实时荧光定量 PCR (Quantitative real-time PCR, qRT-PCR)检测了不同浓度的异丙酚(2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml)处理下Ishikawa细胞中Sox4的mRNA表达水平。然后按照制造商说明书采用脂质体2000试剂,将pcDNA3.1-Sox4(Sox4过表达载体)、si-Sox4(特异性抑制 Sox4的短发夹RNA)以及si-NC(si-Sox4的阴性对照)转染到生长良好的Ishikawa细胞。共分为3组: 异丙酚组(4μg/ml),Ishikawa细胞用4μg/ml的异丙酚处理24小时;异丙酚 +pcDNA3.1-Sox4组,Ishikawa细胞转染pcDNA3.1-Sox4然后用4μg/ml的异丙酚处理24小时;异丙酚 +si-Sox4组:Ishikawa细胞转染si-Sox4然后用4μg/ml的异丙酚处理24小时。采用蛋白免疫印迹法检测Sox4过表达或Sox4沉默表达的细胞中的 Sox4 蛋白表达水平。同时通过免疫组织化学检测 4 μg/ml 的异丙酚处理下pcDNA3.1-Sox4组、si-NC组及其相应对照组细胞中Ki67+细胞的数目。采用4μg/ml的异丙酚处理pcDNA3.1-Sox4转染细胞,然后通过BALB/c-nu裸鼠(6周龄)成瘤实验检测异丙酚和Sox4对Ishikawa细胞的影响。采用注射器将0.2 ml细胞悬浮液注射到小鼠两侧的腹部,使接种细胞总数为1 × 109个/只。正常饲养4周后,解剖并获得肿瘤。观察称量肿瘤的大小和重量,并拍照对比。  3.为了研究异丙酚在子宫内膜癌的可能的信号通路,我们首先采用蛋白免疫印迹法分别检测不同浓度的异丙酚(2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml)条件下Ishikawa细胞的核β-catenin和总β-catenin的表达水平。进而,我们采用蛋白免疫印迹法分别检测异丙酚在不同处理时间(0、2、4和6小时)条件下对Ishikawa细胞的核β-catenin和总β-catenin的表达水平的影响。此外,为了研究Wnt/β-catenin信号通路与Sox4的关系,我们将si-β-catenin (特异性抑制β-catenin表达的小RNA )和pcDNA3.1-β-catenin (β-catenin过表达)通过脂质体2000转染到生长良好的Ishikawa细胞中,然后通过蛋白免疫印迹法检测其Sox4、核β-catenin和总β-catenin的表达水平。  结果:  1.异丙酚对子宫内膜癌的影响:为了研究异丙酚对EC细胞增殖的影响,我们采用了不同浓度的异丙酚(2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml)处理Ishikawa细胞,然后采用集落形成试验、MTT法、流式细胞仪和蛋白免疫印迹法检测了Ishikawa细胞的集落数目、细胞活性、细胞周期以及与细胞周期相关因子p21、Cyclin E1和Cyclin D1的蛋白表达水平。结果显示,与对照组(未经异丙酚诱导的Ishikawa细胞)相比,不同浓度的异丙酚(2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml)处理组显著地降低了Ishikawa细胞集落数目(F=29.786,P<0.05或P<0.01),同时促进了Ishikawa细胞(F=6.884,P<0.05)的凋亡,抑制了Ishikawa细胞迁移(F=10.870,P<0.01)和侵袭的能力(F=12.239,P<0.05或P<0.01),并且呈剂量依赖性。然后选取4μg/ml的异丙酚用于后续细胞活性和细胞周期的检测。进一步对细胞活性检测发现,Ishikawa细胞在4μg/ml的异丙酚处理后的第1天(F=0.379)和第2天(F=0.2085)时,细胞活性无明显变化;而在处理第3天(F=18.899)和第4天(F=34.589)时,细胞活性显著性降低(P<0.01)。细胞周期检测结果显示,异丙酚显著地促进了Ishikawa细胞G0/G1期的细胞比例(F=26.947,P<0.05),同时显著地降低了G2/M期细胞比例(F=9.657,P<0.01)。此外, 蛋白免疫印迹检测结果显示,异丙酚显著地促进了Ishikawa细胞周期相关蛋白p21的表达,抑制了Cyclin E1和Cyclin D1的表达,同时促进了凋亡相关蛋白(Bid、Bax和active caspase 3)的表达水平,并下调MMP9和MMP2的蛋白表达,呈现剂量依赖性和时间依赖性。  2.异丙酚和Sox4对子宫内膜癌的影响:我们应用qRT-PCR检测了不同浓度的异丙酚(2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml)处理下Ishikawa细胞中Sox4的mRNA表达水平。qRT-PCR结果显示,与对照组相比,异丙酚显著地降低了Ishikawa细胞中Sox4的表达水平(F=35.50,P<0.01或P<0.001),呈剂量依赖性。而蛋白印迹检测结果发现,与对照组si-NC相比, si-Sox4显著地降低了Sox4的蛋白表达;而与对照相比, pcDNA3.1-Sox4则显著地促进了Sox4的蛋白表达。并且发现,与对照组相比,在Ishikawa细胞中,异丙酚可以降低Ki67+细胞的百分比,呈剂量依赖性。而与异丙酚处理组细胞相比,异丙酚同时Sox4沉默则显著地降低了Ishikawa细胞Ki67+细胞的百分比(F=17.284,P<0.05)。然而,异丙酚同时Sox4过表达结果则与之相反(Ishikawa细胞F=9.270,HEC-50细胞F=8.897, P<0.01)。此外,为了进一步确定异丙酚和Sox4对子宫内膜癌的作用,我们将Ishikawa细胞和pcDNA3.1-Sox4转染细胞用4μg/ml的异丙酚处理24小时,然后通过皮下注射BALB/c-nu裸鼠,构建了异位移植瘤模型分析了异丙酚和Sox4对模型鼠中肿瘤的形成的作用。4周后,解剖小鼠获得肿瘤。结果发现与对照相比,异丙酚处理组肿瘤重量约为408.6 ± 23.5 mg (P<0.05);而与异丙酚处理组相比,Sox4过表达同时经异丙酚处理组小鼠肿瘤约为638.7± 34.6 mg(F=4.695,P<0.05)。此结果表明在异位移植瘤小鼠模型中,异丙酚抑制了肿瘤的形成,而Sox4过表达则消减了异丙酚对肿瘤的抑制作用。  3.异丙酚及Sox4在子宫内膜癌的作用机制:为了研究异丙酚在子宫内膜癌的可能的信号通路,我们检测不同浓度的异丙酚(2μg/ml、4μg/ml和6μg/ml)、不同处理时间(0、2、4和6小时)和转染pcDNA3.1-Sox4 或者si-Sox4对Ishikawa细胞的核β-catenin和总β-catenin的表达水平。结果显示,异丙酚显著地抑制了核β-catenin的表达,总β-catenin蛋白无明显变化,呈剂量依赖性和时间依赖性。此外,Wnt/β-catenin信号通路与Sox4的关系结果显示,β-catenin沉默显著性下调Sox4、核β-catenin和总β-catenin的表达。然而,β-catenin过表达则促进了Sox4、核β-catenin和总β-catenin的表达。  结论:  异丙酚可以显著的抑制抑制Sox4的表达,进而抑制EC细胞的增殖、迁移和侵袭,同时促进细胞的凋亡,呈剂量依赖性和时间依赖性。并且发现异丙酚可以通过抑制Wnt/β-catenin信号通路从而抑制Sox4的表达。本研究揭示了异丙酚在EC的作用及其作用机制,为治理EC提供了新的治疗方向。
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