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Smad 6调控STAT3活性促进胶质瘤细胞的增殖

更新时间:2009-03-28

脑胶质瘤是人脑中最常见的原发性肿瘤,呈弥漫性浸润生长,至今仍是预后最差的肿瘤之一。其中,多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)即使采用手术及放化疗等综合治疗手段,患者的5年生存率仍然低于5%[1]。胶质瘤在本质上属于一种多基因病变,其发生发展受多种基因及相关信号通路的调控。信号转导和转录激活因子3(STAT3)是肿瘤中多种调控基因及相关信号通路之间的关键节点[2],胶质瘤中异常活化的STAT3与肿瘤细胞的干性维持、放化疗抵抗和侵袭等密切相关[3-6]。因此,明确胶质瘤中STAT3异常活化机制对脑胶质瘤的治疗,尤其是靶向治疗具有重要意义。Smad蛋白家族中的抑制型成员包括Smad 6和Smad 7。Smad 6主要表达于细胞核并且参与了多种信号通路及核蛋白间的相互作用[7-9],因此Smad 6在肿瘤中的作用也日益受到关注。本研究检测胶质瘤细胞核中Smad 6的表达水平,观察其对胶质瘤细胞增殖的影响,以及对STAT3的调控作用;旨在探讨人脑胶质瘤细胞中Smad 6的功能及调控STAT3异常活化的可能机制。

1 材料与方法

1.1 材料

60例患者中行单纯手术治疗的患者为57例,手术辅助其他治疗方式所有患者均采用气管内插管全身麻醉,手术中行气管切开1例,术后气管切开患者1例。60例甲状腺患者行腺叶切除术,其中行单侧腺叶+峡部切除术的患者为35例,行单侧腺叶+峡部+对侧部分切除患者13例,行联合根治术的患者为10例,行单侧腺叶+峡部切除+分期颈淋巴结清扫术2例,手术中无死亡病例。

对照组病患吞咽不适例数与观察组相比,P大于0.05,无明显差异;对照组病患的切口黏连例数与观察组相比,P大于0.05,无明显差异;对照组病患的伤口疼痛例数与观察组相比,P大于0.05,无明显差异;但是对照组总并发症发生率比观察组高,P小于0.05,差异具有统计学意义。具体如下表所示。

1.1.1 细胞及动物 293T细胞 (本院临床研究中心),原代胶质瘤细胞株(Ⅳ级胶质瘤患者手术切除的肿瘤组织培养构建,选取4株);4周龄雄性裸鼠(常州市卡文斯实验动物有限公司)。

1.1.2 主要试剂和抗体 DMEM、胎牛血清和EdU细胞增殖检测试剂盒(Invitrogen公司);细胞培养板和培养皿(Corning公司);Nc-细胞核/浆蛋白抽提试剂盒(康为世纪生物科技有限公司);ECL发光液(PIERCE公司);Smad 6和PCNA(细胞核内参)单克隆抗体(Abcam);Cell Counting Kit-8(CCK8)检测试剂盒(Bimake公司);基质胶(BD);萤火虫荧光素酶报告基因检测试剂盒(Promega公司)。

1.2 方法

1.2.1 细胞培养 将细胞接种于含10%胎牛血清和1%双抗的DMEM中,放入37℃、含5%CO2的培养箱中培养;待细胞培养到3~4 d,处于对数生长期时,即可传代或用于实验。

[3] Furtek SL,Backos DS,Matheson CJ,et al.Strategies and approaches of targeting STAT3 for cancer treatment[J].ACS Chem Biol,2016,11:308.

1.2.3 CCK8检测 取生长良好的肿瘤细胞,按每孔2 000个细胞的密度接种于96孔板,每组设立2个副孔,分为4个时间点(4 h,24 h,48 h,72 h)进行检测。检测时按CCK8试剂盒说明书每孔加入10 μL CCK8试剂,细胞培养箱内孵育2 h后测定450 nm处的吸光度;以各组细胞培养4 h的吸光度为1,绘制细胞生长曲线。

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1.2.5 EdU掺入增殖实验 将已构建的4种稳转细胞以适宜的细胞数接种于细胞爬片上,待细胞生长至60%~70%融合度时进行实验。准备2×EdU溶液,预热后替换一半培养基,使之成为1×EdU溶液,室温孵育后用4%的多聚甲醛固定15 min;使用含3%BSA(牛血清白蛋白)的PBS洗涤之后,用含0.5% Triton X-100的破膜剂孵育20 min,吸去破膜剂后用3%的BSA洗涤,然后加入配好的cocktail染色液室温避光孵育30 min,含3%BSA的PBS洗涤之后再加入配好的细胞核染色液避光孵育30 min,PBS冲洗之后即可封片观察。

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㉛姜迎雪:《国家审计制约公共经济权力的功能和实现路径初探——基于公众参与治理的视角》,《审计月刊》2016年第4期。

1.2.6 肿瘤细胞成球实验 以神经干细胞培养液(D/F12培养液+20 ng/mL EGF+20 ng/mL bFGF+N2)培养已构建的稳转细胞,使之诱导为干细胞球(肿瘤干细胞样细胞);比较形成的肿瘤干细胞球的大小。

1.2.7 裸鼠皮下荷瘤模型 将生长良好的4种稳转细胞接种于10 cm的培养皿中,待细胞融合度达到90%时收集细胞,调节细胞浓度为1×107个/mL左右。将4周龄的雄性裸鼠异氟烷吸入麻醉,待麻醉完全后,用1 mL胰岛素注射器吸取细胞悬液125 μL,缓慢注射到裸鼠右侧腋部皮下;注射后缓慢退针,防止细胞悬液外溢。

1.2.8 荧光素酶报告基因检测 STAT3报告基因质粒pGL4.47(Luc2P/SIE/Hygro)含有5个拷贝的驱动荧光素酶报告基因luc2P表达的SIE(sis诱导因子),将质粒转染293T细胞。在整个实验过程中,使用pRL-TKRenilla荧光素酶质粒在每个孔中维持恒定的转染DNA总量。转染后36 h,根据需要用IL-6刺激细胞6 h,然后收获细胞,通过双荧光素酶报告分析系统测定荧光素酶的活性。

1.3 统计学方法 使用SPSS 18.0软件进行统计分析处理,Graphpad 6.01进行数据绘图。检测结果的计量数据以均数±标准差表示,两组均数间比较采用t检验。细胞核Smad 6蛋白表达水平与原代胶质瘤细胞增殖能力之间的相关性,采用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

1.2.4 细胞感染和稳转细胞株的筛选 取对数生长期的4种原代胶质瘤细胞,以适宜的细胞数接种于6孔板,待细胞生长至60%~70%融合度时进行病毒感染,转染前更换新鲜培养液。将本实验室已构建的慢病毒Lenti-Smad 6-NLS(带3×Flag)和Lenti-Con-NLS感染原代胶质瘤细胞核中Smad 6表达最低者,Lenti-shSmad 6和Lenti-shNC1感染原代胶质瘤细胞核中Smad 6表达最高者,24 h后更换为含10%胎牛血清的DMEM培养液继续培养。48 h后荧光显微镜下观察细胞荧光表达量,并加入嘌呤霉素(2 μg/mL)进行筛选,连续筛选1周后(中间间断性更换培养液),观察剩余细胞的荧光表达量,细胞感染率达到90%以上时,即将嘌呤霉素浓度降为1 μg/mL,维持此浓度继续培养细胞1周后扩增并冻存。

2

2.1 胶质瘤细胞核的Smad 6蛋白表达和增殖能力及其相关性 原代胶质瘤细胞核中均有不等量的Smad 6表达,PCNA为细胞核蛋白内参照物(图1A)。CCK8细胞增殖实验检测这4株患者来源的胶质瘤细胞的增殖能力,并绘制细胞生长曲线(图1B)。以接种4 h各细胞的吸光度为1,GBM-1细胞24 h、48 h和72 h的相对增殖率分别为(1.20±0.03)、(1.68±0.09)、(2.29±0.15),GBM-2分别为(1.27±0.05)、(1.85±0.09)、(2.76±0.18),GBM-3分别为(1.43±0.05)、(2.20±0.15)、(4.10±0.27),GBM-4分别为(1.32±0.06)、(2.02±0.10)、(3.39±0.26);4组细胞间的细胞增殖能力比较,差异均有统计学意义(P<0.05~0.001)。Smad 6蛋白表达水平与细胞增殖能力的相关性分析显示,Smad 6表达水平与细胞的增殖能力呈正相关(r=0.968,P<0.05)(图1C)。

  

A:原代胶质瘤细胞核中Smad 6的表达水平,PCNA为细胞核内参;B:原代胶质瘤细胞的生长曲线(注:与GBM-1相比a P<0.05,b P<0.01,c P<0.001;与GBM-2相比d P<0.05,e P<0.01;与GBM-3相比f P<0.05);C:Smad 6蛋白表达水平与原代胶质瘤细胞增殖能力的相关分析图1 各组胶质瘤细胞核中Smad 6表达水平与增殖能力及其相关性

2.2 Smad 6细胞核稳定过表达(Smad 6-NLS)和敲减(Smad 6-KD)细胞株的建立及鉴定 挑选Smad 6低表达的胶质瘤细胞构建Smad 6稳定过表达细胞株,而将Smad 6高表达胶质瘤细胞构建Smad 6稳定敲减细胞株。在荧光显微镜下观察,4组细胞均显示绿色荧光蛋白(GFP)的表达(图2A)。Western blot检测结果显示,Smad 6-NLS相比较于其阴性对照(Vector),Smad 6蛋白表达水平显著增高;Smad 6-KD相比较于其阴性对照(NC),Smad 6蛋白表达水平显著降低(图2B);表明细胞核Smad 6过表达和敲减的胶质瘤细胞株构建成功。

2.3 Smad 6对体外胶质瘤细胞增殖能力的调控 CCK8细胞增殖实验检测各组细胞的生长能力,并绘制细胞生长曲线(图3A)。以接种4 h各细胞组的吸光度为1,Smad 6-NLS组24 h、48 h和72h的相对增殖率分别为(1.57±0.03)、(2.61±0.23)、(4.35±0.27);Vector组分别为(1.30±0.05)、(1.73±0.06)、(2.52±0.16);Smad 6-KD组分别为(1.18±0.04)、(1.57±0.05)、(2.24±0.11);NC组分别为(1.41±0.04)、(2.07±0.14)、(3.88±0.25)。EdU掺入增殖实验显示细胞核Smad 6对细胞生长能力的影响(图3B)。Smad 6-NLS、Vector、Smad 6-KD和NC组的增殖细胞比例分别为(59.60±7.09)%、(37.80±5.07)%、(20.6±2.88)%、(42.2±5.54)%。肿瘤细胞悬浮成球实验显示干细胞样细胞的自我更新能力(图3C)。培养7 d后Smad 6-NLS、Vector、Smad 6-KD和NC组的干细胞球平均球径分别为(98.10±24.61)、(76.30±19.61)、(51.52±14.70)、(80.42±23.04)。以上结果表明,胶质瘤细胞核中过表达Smad 6可以促进其在体外增殖,而抑制Smad 6表达则会干扰胶质瘤细胞在体外增殖,差异具有统计学意义(均P<0.001)。

  

A:荧光显微镜下显示,4组细胞均有GFP蛋白表达(×200);B:Western blot法检测Smad 6细胞核稳定过表达和敲减细胞的Smad 6表达水平图2 Smad 6细胞核稳定过表达和敲减的胶质瘤细胞株的鉴定

2.4 细胞核Smad 6参与体内胶质瘤细胞增殖能力的调控 裸鼠腋部皮下注射各组稳转细胞悬液7 d后,皮下长出平均25 mm3大小的肿瘤,通过每7 d测量1次肿瘤长短径来监测肿瘤生长,并绘制生长曲线。移植28 d后,将小鼠处死,收集肿瘤,称重并分析。生长曲线(图4A)显示,Smad 6-NLS组7 d、14 d、21 d和28 d所形成的肿瘤体积分别为(25.28±2.61)mm3、(61.04±6.62)mm3、(160.63±13.40)mm3、(304.24±17.07)mm3;Vector组分别为(24.97±3.54)mm3、(41.79±6.16)mm3、(71.48±5.67)mm3、(134.74±11.66)mm3;Smad 6-KD组7 d、14 d、21 d和28 d细胞所形成的肿瘤体积分别为(24.44±3.85)mm3、(32.08±2.82)mm3、(51.14±4.83)mm3、(85.69±7.85)mm3;NC组分别为(25.00±3.01)mm3、(42.31±3.39)mm3、(84.56±10.68)mm3、(164.14±14.51)mm3。Smad 6-NLS、Vector、Smad 6 KD和NC组细胞所形成的肿瘤质量分别为(85.00±20.17)mg、(28.88±10.36)mg、(21.25±7.78)mg、(42.13±11.89)mg(图4B)。结果表明,胶质瘤细胞核中过表达Smad 6可以促进其在裸鼠体内增殖,而抑制Smad 6表达则会减低胶质瘤细胞在裸鼠体内的生长与增殖,差异均有统计学意义(P<0.01~0.001)。

  

A:各组胶质瘤细胞生长曲线;B:EdU掺入增殖实验检测各组胶质瘤细胞增殖能力(×100);C:肿瘤细胞成球实验检测各组胶质瘤干细胞样细胞的自我更新能力(×40)图3 各组胶质瘤细胞的增殖能力及胶质瘤干细胞样细胞的自我更新能力(***P<0.001)

  

A:各组胶质瘤细胞在皮下形成的肿瘤体积变化曲线;B:生长28 d后的皮下肿瘤及质量比较图4 各组胶质瘤细胞在皮下形成的肿瘤的体积和质量比较(**P<0.01,***P<0.001)

2.5 细胞核Smad 6对胶质瘤细胞STAT3活性调控和靶基因表达的影响 荧光素酶报告基因检测显示,细胞核过表达Smad 6增强IL-6诱导的SIE活性(图5A);细胞核Smad 6增强STAT3增殖和神经干细胞相关的靶基因表达(图5B)。

3

生理情况下,STAT3通常以无活性的单体形式存在于细胞质中,在多种细胞因子和生长因子的诱导下通过磷酸化而激活。正常STAT3的激活是快速而短暂的,仅能维持数分钟到数小时,但在胶质瘤中STAT3呈异常的持续性激活,并且与胶质瘤的发生发展有极大的关系[10-12]。因此,抑制STAT3的异常持续激活对胶质瘤的治疗具有重要的意义。

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融合DPI设备应对移动通信网络的省集中核心网的信令面(S6aa、S1-MME、S110/S11,Gx/RRx、Radius、L2TP、Mw/MMg/Mj/ISC/GGm、Cx/Dx/SSh/Zh等接口)及用户面(S1-U、S5//8、S2a、Gnn/Gp等接口)所涉及的链路进行采集。如下图所示:

[5] Abou-Ghazal M,Yang DS,Qiao W,et al.The incidence,correlation with tumor-infiltrating inflammation,and prognosis of phosphorylated STAT3 expression in human gliomas[J].Clin Cancer Res,2008,14:8228.

  

A:Smad 6-NLS过表达促进IL-6诱导的STAT3激活;B:细胞核Smad 6调控STAT3靶基因的表达水平图5 细胞核Smad 6促进STAT3转录调控活性和靶基因表达的荧光素酶报告基因和Western blot检测(***P<0.001)

另外,值得关注的是,Smad 6的促瘤作用并不仅限于STAT3,其还对骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)、转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、Wnt/β-catenin和GR等多种信号通路具有调控作用[8-9,14-15],这充分表明了Smad 6作为一种促瘤因子对癌症的治疗具有非常重要的意义,值得继续研究、探索。

综上所述,本研究的结果表明了Smad 6是胶质瘤的一个重要的促癌蛋白,其促癌机制与促进STAT3的转录调控活性有关;这也为脑胶质瘤的靶向治疗提供了新的靶点和实验依据。

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[2] Yu H,Jove R.The stats of cancer-New molecular targets come of age[J].Nat Rev Cancer,2004,4:97.

1.2.2 Smad 6蛋白表达检测 采用Western blot法。取胶质瘤细胞以适宜的细胞数接种于3.5 cm的培养皿中,待细胞生长至90%融合度时收集细胞,1×107细胞中加入1 mL Nc Buffer A,混匀冰上孵育20 min后加入55 μL Nc Buffer B,混匀冰上孵育1 min后,4℃ 12 000转离心15 min,吸去上清后在沉淀中加入500 μL Nc Buffer C,混匀后冰上孵育40 min,每隔10 min涡旋混匀1次。4℃,12 000 r/min离心15 min,收集上清至新的离心管中,-20℃保存(此提取液为细胞核蛋白)。BCA法测定蛋白含量,蛋白变性后按每孔20 μL上样,经10%SDS-PAGE电泳后转移至PVDF膜,5%脱脂奶粉-TBST封闭1 h,加Smad 6一抗孵育过夜;次日TBST洗3次,每次10 min,加入二抗室温摇床孵育1 h,TBST洗3次;化学发光法(ECL)检测蛋白印迹。

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在细胞核中,Smad 6主要通过与蛋白结合的方式影响其他蛋白的稳定性和功能;特别是与多种转录因子相互作用并调节其活性[13]。本研究发现,细胞核Smad 6可以通过增强STAT3的转录调控活性和靶基因的表达,从而提高胶质瘤细胞的增殖能力。本研究结果提示,Smad 6可能是促进胶质瘤中STAT3异常活化的关键蛋白,但具体机制尚未得到明确。本研究揭示的促STAT3活化机制,即是Smad 6的作用机制之一,对于阐明STAT3在胶质瘤中异常活化的机制具有重要意义。推测Smad 6或与STAT3有直接的相互作用,或者通过影响与STAT3有直接相互作用蛋白的稳定性、调控方式、作用方式的形式来发挥作用。

[6] Kohsaka S,Wang L,Yachi K,et al.STAT3 inhibition overcomes temozolomide resistance in glioblastoma by downregulating MGMT expression[J].Mol Cancer Ther,2012,11:1289.

气体绝缘封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)因结构紧凑、占地面积小、可靠性高、检修维护工作量少等优点,被广泛应用于中国电力系统[1]。断路器因具有灭弧功能,能够关合、开断正常负荷电流及故障大电流,是保证GIS安全正常运行的关键设备。断路器操作机构作为断路器核心部件之一,是保证断路器正常开断、分合运行及故障电流的关键。该部件的可靠动作是保证断路器正常运行,保证电网设备安全、供电可靠的重要基础[2]。

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功率参数设计方案 用大信号频带完全覆盖机密信号频带,同时设计大信号和机密信号的功率参数满足Ps/Pw≥η0,η0表示能够保证机密信号抗盲检测的最小功率比值.

[13] Chen YL,Liu B,Zhou ZN,et al.Smad 6 inhibits the transcriptional activity of Tbx6 by mediating its degradation[J].J Biol Chem,2009,284:23481.

第一,纠错问题。认真的孩子作业按时完成,有自己做出的对错标记,有纠错。纠错是作业问题自我反思调节的一个过程。只有通过纠错才能真正了解这个错题的错误原因,才能杜绝出现类似错误。没有纠错,没有思考,就没有进步。

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张锐,李正,叶涵斌,龚玲丽,冯素银,程超,姜晨,黄进,邵君飞,邹健
《临床神经外科杂志》2018年第02期文献

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