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ALCAM基因1沉默对胃癌细胞增殖和凋亡的影响及分子机制

更新时间:2016-07-05

活化白细胞黏附分子(actived leukocyte cell adhesionmolecule,ALCAM),又称CD166和MEMD,是一种广泛存在于人体组织器官的跨膜糖蛋白受体,主要表达于白细胞和胸腺上皮细胞,是免疫球蛋白基因超家族成员,具有广泛生理病理功能[1-2]。临床数据[3-5]显示,ALCAM的表达与肿瘤大小、肿瘤的恶性程度和临床分期有关,这表明在肿瘤细胞中ALCAM的高表达反映了肿瘤的恶性程度,并且可以预示肿瘤的浸润和疾病进展。近年来,有研究[6]表明,ALCAM在胃癌的表达可能参与了肿瘤转移和侵袭。本研究通过构建ALCAM shRNA表达质粒,抑制ALCAM基因表达,观察其对人胃癌细胞SGC-7901生物学活性的影响,为胃癌的治疗找到新的分子靶点。

1 材料与方法

1.1 试剂与材料 人胃癌细胞SGC-7901由郑州大学附属肿瘤医院病理科冻存;质粒pGenesil-1-ALCAM shRNA和pGenesil-1-control shRNA(非特异性shRNA)由郑州大学附属肿瘤医院病理科构建并验证;总RNA提取试剂盒(DP405)、逆转录试剂盒(KR103)购自天根生化科技有限公司;2×SYBR Green Realtime PCR Master Mix(Q111)购自南京诺唯赞生物有限公司;兔抗人CD166单克隆抗体[EPR2759(2)]购自美国Abcam公司;蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)多克隆抗体(4272)、AKT多克隆抗体(Ser473)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian rapamycin target protein,mTOR)多克隆抗体(2972)和mTOR多克隆抗体(Ser2448)购自美国CST公司;Caspase-3单克隆抗体(3F49)购自美国Santa cruz公司;CCK-8试剂盒(C0037)、Annexin V-FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒(C1063)购自碧云天生物技术研究所。6~8周裸鼠购自上海斯莱克实验动物有限公司,合格证号:SCXK(沪)2007-0005。

护士应根据患者的心理特点和不良情绪,给予针对性的心理疏导,多给予鼓励、关心、安慰、照顾等,使其感受到温暖,缓解心理压力,介绍手术成功的病例,帮助患者树立信心。

1.2 人胃癌细胞SGC-7901培养及转染 取冻存的人胃癌细胞SGC-7901,37.0℃水浴箱快速振荡融化,加入RPMI 1640 培养基,800 r/min,离心半径17.39 cm,离心时间 5 min;弃上清液,加入含10% FBS的 RPMI 1640 培养基;重悬后接种于培养皿中;重悬细胞后分装,37℃、5%CO2培养箱中培养;待细胞生长至90%融合度时,胰酶消化传代培养,按5×106个细胞密度接种于10 cm细胞培养皿中,加入含10% FBS的RPMI 1640培养基,于37℃、5%CO2培养箱中培养至80%融合;将细胞分为两组:ALCAM shRNA组和对照shRNA组,分别将重组质粒pGenesil-1-ALCAM shRNA和pGenesil-1-control shRNA与脂质体Lipofectamine 2000转染试剂混合后加入培养皿中,充分混匀,37℃、5%CO2培养箱中培养;6 h后更换10% FBS的 RPMI 1640 培养基;24 h 后向培养皿内加入含有 1.5 mg/mL G418 的完全培养液;3 d换液1次,待培养板内可看到单克隆,换成无抗菌药物的完全培养基,荧光显微镜下观察细胞病变及绿色荧光蛋白的表达情况。

1.3 RT-PCR检测ALCAM mRNA表达水平 待细胞转染48 h后,取各组细胞,弃上清,PBS洗涤;加入Trizol溶液1 mL,充分混匀,静置5 min;用移液管将细胞悬液移入EP管中,加0.2 mL氯仿,充分振荡后室温静置 5 min;4℃,12 000 r/min,离心半径17.39 cm,离心15 min;将上层水相移至新的EP管,加等体积异丙醇,充分混匀冰上静置10 min;4℃,12 000 r/min,离心10 min;弃上清,加入等体积75%的乙醇洗涤;4℃,8 000 r/min,离心10 min;弃上清,冰上干燥10 min;DEPC水溶解沉淀,紫外分光光度计测定 RNA 溶液浓度;根据逆转录试剂盒说明书将RNA逆转录成单链cDNA。设计ALCAM引物如下:5’-TTTTACTTACCAGGACAGC-3’(ALCAM-F),5’-GACATAGTTTCCAGCATC-3’(ALCAM-R),5’-CTCTGCTCCTCCTGTTCGAC-3’(GAPDH-F),5’- GC GCCCAATACGACCAAATC -3’(GAPDH-R)。实时定量PCR反应体系如下:SYBR Green master mix 12.5 μL,cDNA 2 μL,上下游引物各1.25 μL,用双蒸水补至20 μL;反应条件:95℃ 3 min 预变性,95℃ 30 s变性,50℃ 30 s退火延伸,72℃延伸45 s,共40个循环,72℃ 5 min;读取数据,定量分析;2% 琼脂糖凝胶电泳分析确定PCR产物。

2.3.2 施肥。种植人员尽可能选择有机肥作为定植底肥,林木在次年发芽之前,结合实际需要对林木施加基肥。通常,施肥期主要分为2个阶段:5月下旬至6月上旬或者7月上旬追加果树专用肥或磷酸二铵1 kg;花果生长期需要叶面喷肥4次,即花期和幼果期各喷1次0.3%尿素与0.08%稀土溶液的混合液,并在采果前后各喷1次0.3%磷酸二氢钾。初花期对叶片进行喷水,并且在16:00或者06:00进行施肥。

供给情况:国产钾方面,盐湖装置正常运作,日产1.4万吨,日发运200-300车,青海小厂开工率维持低位;青海盐湖库存略降,基准产品60%晶粉到站价维持2350元/吨,各地经销商到站参考报价维持2200元/吨。进口钾方面,到船量仍较少,港口钾库存180万吨,市场可售现货紧俏;贸易商看涨预期仍强,62%俄白钾主流报价维持2350元/吨。边贸钾方面,到货量较少,库存偏低,货源供应持续偏紧,62%俄白钾报价涨至2150元/吨。

1.7 流式细胞术检测胃癌细胞SGC-7901凋亡水平 分别收集转染48 h后各组细胞,置于流式管中,PBS洗涤2次;1 000 r/min,离心半径17.39 cm,离心5 min;加入100 μL 1×Binding Buffer 重悬细胞;分别加入5 μL Annexin V-FITC和 PI Staining Solution,充分混匀,室温下避光反应15 min;加入400 μL 1×Binding Buffer,混匀;在1 h内用流式细胞仪进行细胞凋亡检测,以未转染组SGC-7901细胞进行荧光补偿调节,检测各转染组细胞的凋亡率。

1.6 ALCAM蛋白对胃癌细胞体内成瘤的影响 将ALCAM shRNA和对照shRNA稳定转染的SGC-7901胃癌细胞浓度调整为1×107/mL,分别于10只裸鼠腋下脂肪垫接种细胞100 μL,在接种后第12天,采用游标卡尺测量肿瘤的长和宽,并按照公式V=1/2(长×宽)计算肿瘤体积。

1.5 CCK-8法检测胃癌细胞SGC-7901增殖情况 所有步骤严格按照CCK-8试剂盒说明书进行;分别取转染后各组细胞,调整细胞浓度至2×104/mL,接种至96 孔板,每孔100μL,设立3个复孔;在37℃、5% CO2培养箱中分别培养12、24、36、48 h后,每孔加入10 μL CCK-8溶液;37℃、5%CO2培养箱中培养4 h;酶标仪测定450 nm处的OD值,绘制生长曲线。

县域电力通信网规划与建设受经济发展水平、负荷发展水平、网络建设和业务需求等多种因素影响。县域电力通信网的建设应遵循“统筹规划、适度超前、技术合理、因地制宜、安全可靠、经济高效”的原则。对于中国而言,发展县域电力通信网,可以有效提高农网供电可靠性,促进农网智能化。

真菌与有益细菌能够作为饵料添加剂,伴随其在动物消化道中的快速繁衍,形成动物生长所需的各类营养物质,如胆盐、氨基酸及维生素等。大部分肠道有益菌包含大量的蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶等,能够提高饲料的转化率,促进动物生长[4]。

1.4 Western blot检测ALCAM蛋白表达水平 待细胞转染72h后,收集各组细胞,PBS洗涤2次;加入1 mL预冷RIPA 蛋白裂解缓冲液,冰上裂解15 min;4℃,12 000 r/min,离心半径17.39 cm,离心15 min;取上清即总蛋白,BCA试剂盒测定蛋白浓度;取EP管,分别加入各组蛋白样品;加入Loading Buffer 混匀,煮沸10 min,变性;10%SDS-PAGE电泳分离;将蛋白转移至PVDF膜;5%的BSA封闭30 min;兔抗人CD166单克隆抗体4℃孵育过夜;PBST洗涤2次,每次5 min;鼠抗兔IgG单克隆抗体室温孵育1 h;PBST洗涤2次,每次5 min;DAB显色,拍照。同时以β-actin作为内参抗体,应用凝胶成像系统分析计算各组细胞中ALCAM蛋白的相对表达量。

2.2 ALCAM mRNA表达水平比较 与对照 shRNA组比较,ALCAM shRNA组细胞ALCAM mRNA电泳条带减弱。定量分析结果显示,与对照 shRNA组(1.01±0.26)比较,ALCAM shRNA组细胞ALCAM mRNA(0.12±0.06)下降,差异有统计学意义(t=3.918,P<0.001)。详见图2。

1.9 统计学方法 所有数据均采用SPSS 13.0 统计学软件进行分析,计量资料采用表示,两组计量数据比较采用t检验,两组细胞增殖和肿瘤体积变化采用重复测量资料的方差分析,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ALCAMshRNA转染SGC-7901细胞 经脂质体转染48 h后,倒置荧光显微镜下可观察到3组细胞有80%以上的细胞内有绿色荧光蛋白表达。详见图1。

图1 脂质体转染后SGC-7901细胞(×10)

1.8 ALCAM蛋白介导的下游信号通路分析 采用Western blot分析AKT-mTOR信号通路的激活以及凋亡信号通路相关的表达水平。Western blot操作方案按照1.4方法进行。

2.3 ALCAM蛋白表达水平比较 与对照shRNA组(1.66±0.23)比较,ALCAM shRNA组细胞ALCAM蛋白表达水平(0.23±0.09)下降,差异有统计学意义(t=4.019, P<0.001)。详见图3。

图2 ALCAM mRNA表达水平比较

图3 ALCAM蛋白表达水平比较

注:1为ALCAM shRNA细胞系,2为对照shRNA细胞系

2.6 ALCAM敲低对AKT、mTOR和凋亡蛋白Caspase-3的影响 Western blot结果显示,与对照shRNA组比较,ALCAM shRNA组细胞AKT和mTOR磷酸化水平下调。详见图4。

表1 两组细胞增殖能力比较

组别第12小时第24小时第36小时第48小时第72小时对照shRNA组0.35±0.120.76±0.171.09±0.201.56±0.242.01±0.28ALCAMshRNA组0.24±0.100.47±0.160.81±0.201.03±0.211.47±0.22

表2 两组细胞在体内成瘤后体积变化比较

时间对照shRNA组(n=10)ALCAMshRNA组(n=10)第3天123.22±32.10130.22±20.32第6天259.30±37.32219.32±45.14第9天489.19±87.43328.17±67.43第12天798.21±120.49502.19±87.32第15天1043.27±198.32782.12±145.91第18天1345.22±201.65993.21±198.43第21天1761.10±221.431190.09±245.61第24天2014.92±256.911249.21±258.41第27天2390.01±309.211490.33±289.43第30天2890.44±391.231789.40±319.32

2.5 细胞凋亡水平比较 Annexin V-FITC/PI双染检测结果示,ALCAM shRNA组细胞凋亡率为(23.65±6.82)%,高于对照shRNA组的 (2.41±0.82)%,差异有统计学意义(t=5.871, P<0.001)。

2.4 增殖和体内肿瘤生长比较 与对照 shRNA组比较,ALCAM shRNA组细胞增殖活性下降,生长速率缓慢(F=3.154,P=0.014)。与对照shRNA组比较,ALCAM shRNA组肿瘤生长速度降低(F=4.094,P=0.004)。详见表1、2。

为了对比菌渣、无机肥添加量对受重金属污染土壤通气状况的影响,分别设置菌渣添加组和无机肥添加组,对土壤孔隙率进行测定,结果如图2所示,图中a,b,c,d表示各处理组间的显著性差异(P<0.05).

图4 ALCAM敲低对AKT-mTOR和凋亡蛋白Caspase-3的影响

3 讨论

胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤之一,临床上大部分患者发现胃癌时已处于进展期或晚期,手术切除效果不佳,传统的放化疗效果亦不理想,5年生存期低于50%,预后较差[7]。胃癌细胞的生长、增殖、凋亡及远处转移等恶性事件受到多种分子的调控,寻找敏感而特异的肿瘤标志物,特别是分子标志物,从分子水平上研究胃癌细胞的生物学特性,了解胃癌发生发展过程中复杂的调控机制,将为找到有效的治疗策略提供理论基础[8-9]

ALCAM广泛分布于活化的白细胞、单核细胞、内皮细胞、造血干细胞、骨髓细胞等细胞中。ALCAM参与机体炎症反应、细胞黏附、造血、外周及中枢系统发育以及肿瘤的侵袭[10]。自发现以来,ALCAM已被证实高表达于乳腺癌、前列腺癌、食管癌、结肠癌等多种肿瘤细胞表面,可以导致肿瘤的发生、发展及转移。研究[11-12]显示,ALCAM与患者的生存、复发及预后密切相关。

本研究在细胞水平上分析了ALCAM蛋白对胃癌细胞生物学功能的影响,结果显示,ALCAM敲低的细胞增殖明显减缓,而细胞凋亡水平则显著增高,说明ALCAM可能参与了肿瘤细胞的增殖和凋亡。AKT-mTOR信号通路是细胞增殖主要的信号通路之一,其也在肿瘤发生过程中发挥着重要作用[13]。本研究发现,ALCAM敲低后AKT和mTOR总蛋白水平表达无差异,但是AKT和mTOR磷酸化的水平明显下降,这一结果提示ALCAM可能通过AKT-mTOR信号通路发挥功能。肿瘤组织中ALCAM蛋白的高表达可能导致AKT-mTOR信号通路的过度激活,进而导致细胞增殖加快,当ALCAM敲低时细胞生长减慢。此外,笔者发现ALCAM蛋白敲低的细胞中Caspase-3的表达水平明显增加。Caspase-3是细胞凋亡通路中主要的执行分子,可以剪切下游很多蛋白,激活凋亡信号通路[14]。Caspase-3蛋白水平的上调,导致细胞凋亡的发生,这一结果与ALCAM蛋白敲低后细胞凋亡增加的细胞生物学表型一致。

综上所述,ALCAM基因沉默能够显著抑制胃癌细胞的增殖速率,并增加其凋亡率,为研发胃癌新的分子标志物和潜在治疗靶点奠定了基础。

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马艳英,赵继敏,赵冬梅
《安徽医学》 2018年第4期
《安徽医学》2018年第4期文献

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