DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25100631
中图分类号:R737
韩朝辉, 王日, 吴清艳, 韩乐鸣
| 【作者机构】 | 海口市第三人民医院检验科 |
| 【分 类 号】 | R737 |
| 【基 金】 | 海南省卫生计生行业科研项目(20A200138)。 |
宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤之一,其发病率和病死率在全球范围内呈逐年上升趋势[1]。晚期宫颈癌一般采用放化疗,但长期治疗易发生耐药,导致患者生存率降低及预后不佳[2]。微RNA(microRNA,miRNA)是一种高度保守的内源性非编码RNA,其通过调控mRNA稳定性,在细胞分化及凋亡等过程中发挥重要调节作用[3]。miRNA通过促进靶mRNA降解或结合mRNA调控靶mRNA的稳定性,影响mRNA的翻译效率[4]。研究显示,miRNA能调控宫颈癌的发生、发展及化疗耐药的形成[5-7]。其中,宫颈癌组织中miR-145表达降低,其与人乳头状瘤病毒(human papilloma virus,HPV)感染进程及HPV感染引起的宫颈癌患者病情进展有关[8]。miR-145负向调控宫颈癌细胞侵袭和迁移能力的分子机制已部分阐明[9];然而,其在宫颈癌紫杉醇耐药中的作用机制仍有待研究。
TLR4是炎症信号通路的关键蛋白,与配体结合后启动下游MyD88依赖或非依赖信号通路,从而促进细胞增殖、分化及多种炎症因子的释放[10]。慢性炎症与肿瘤的发生、发展密切相关,而介导炎症的TLR4与多种肿瘤的生物学行为密切相关[11-12]。研究显示,宫颈癌组织中TLR4高表达,且TLR4表达与肿瘤病变程度密切相关[13]。但TLR4信号通路在宫颈癌耐药形成中的具体作用机制尚未清晰,且miR-145是否通过调控TLR4信号通路参与炎症反应及化疗耐药的调节亦有待进一步研究。故本研究通过调控miR-145表达,探讨其对紫杉醇耐药宫颈癌细胞的生物活性,以及对TLR4/MyD88信号通路的调节作用,以期评估其在耐药性宫颈癌治疗中的潜在价值。
宫颈癌细胞系HeLa购自上海西格生物科技有限公司,经STR鉴定,确认无支原体污染后用于实验。紫杉醇(paclitaxel,PTX)耐药HeLa细胞株(HeLa/PTX)根据李倩等[14]的研究方法构建。
1.2.1 主要试剂 胎牛血清(货号:A5256701)、青-链霉素(货号:15140-148)、RPMI1640培养基(货号:61870036)、Opti-MEM培养基(货号:31985062)购自美国Thermo Fisher Scientific公司;PTX(货号:HY-B0015)、miR-145模拟物对照(货号:HY-R04602)、miR-145模拟物(货号:HY-R00281)、miR-145抑制剂对照(货号:HY-RI04602)、miR-145抑制剂(货号:HY-RI00281)购自美国MCE公司。
MTT试剂盒(货号:C0009S)、RIPA裂解液(货号:P0013)、蛋白酶磷酸酶抑制剂混合物(货号:P1045)购自上海碧云天生物科技有限公司;RNA提取试剂盒(货号:19211ES60)、RT-qPCR试剂盒(货号:11175ES70)、ECL显影液(货号:36222ES60)购自翌圣生物科技(上海)股份有限公司;TLR4抗体(货号:ab22048)购自美国Abcam公司;MyD88抗体(货号:23230-1-AP)、TNF-α抗体(货号:60291-1-AP)购自武汉三鹰生物技术有限公司;NF-κB p65抗体(货号:8242)、p-NF-κB p65抗体(货号:3031)、IL-1β抗体(货号:12242)购自美国CST公司;β-actin抗体(货号:30102ES40)、HRP-conjugated Goat-anti-rabbit IgG(H+L)(货号:33101ES60)、HRP-conjugated Goat-anti-mouse IgG(H+L)(货号:33201ES60)购自翌圣生物科技(上海)股份有限公司。
1.2.2 主要仪器 化学发光显影仪(型号:Chemiscope 6000)购自上海勤翔科学仪器有限公司;分光光度计(型号:SP-UV2102)购自大龙兴创实验仪器(北京)股份公司;实时荧光定量PCR仪(型号:ABI 7500)购自美国Thermo Fisher Scientific公司;酶标仪(型号:CMax plus)购自美谷分子仪器(上海)有限公司;离心机(型号:D3024)购自大龙兴创实验仪器(北京)股份公司。
将冻存的HeLa、HeLa/PTX细胞在37 ℃快速复苏。HeLa细胞培养于含有10%胎牛血清和1%青-链霉素的RPMI1640培养基中;HeLa/PTX细胞培养于上述培养基中并加入5 μmol/L的PTX以维持其耐药表型。细胞培养过程中每日观察生长状态,待生长稳定后进行传代,取稳定生长的第3代细胞用于实验。实验前将HeLa/PTX细胞撤除PTX培养48 h后用于后续实验。
HeLa/PTX细胞分为miR-145抑制剂对照组、miR-145抑制剂组、miR-145模拟物对照组和miR-145模拟物组。将HeLa/PTX细胞按5×104个/孔接种于6孔板中,待细胞融合度约70%时,使用Opti-MEM培养基进行转染。按照转染试剂说明书配制miR-145抑制剂、miR-145模拟物及其相应阴性对照的转染复合物,并分别加入各组细胞中。细胞于37 ℃、5% CO2培养箱中孵育6 h后更换为完全培养基,继续培养72 h后收集细胞用于后续实验。
1.5.1 HeLa、HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值 采用MTT法检测细胞对PTX的IC50值。将PTX用RPMI1640培养基进行梯度稀释,配制成不同浓度梯度备用。细胞经0.25%胰酶消化后收集,细胞按2× 103个/孔接种在96孔板中,每孔加入含不同浓度PTX的培养基,设置空白对照孔、细胞对照孔及药物处理孔,每个浓度设3个复孔,于37 ℃、5% CO2培养箱中孵育24 h。检测HeLa、HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值。
1.5.2 转染后HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值 药物处理后,每孔加入10 μl MTT溶液,继续孵育4 h,随后加入100 μl结晶溶解液,避光孵育3 h。使用酶标仪在570 nm波长处测定吸光度值,计算细胞存活率,并据此绘制剂量-反应曲线,计算IC50值。细胞存活率(%)=(A实验组-A空白孔)/(A对照组-A空白孔)×100%。
药物处理3 d后弃培养基,PBS洗涤细胞,提取总RNA进行RT-qPCR检测。反应总体系为10 μl,包括2×Hifair® advanced SG buffer 5 μl,Hifair® advanced UH enzyme mix 0.5 μl,10 μmol/L的正、反向引物各0.2μl, 1 μl RNA样本(约100 ng),RNase-free ddH2O 3.1μl。反应条件为:95 ℃15 min;94 ℃ 15 s、55 ℃ 30 s、70 ℃ 30 s,共40个循环,以GAPDH为内参,采用2–ΔΔCt法计算目的基因mRNA含量。引物序列见表1。
表1 引物序列
基因名称引物序列(5’→3’)miR-145-3p正向引物:GGGGATTCCTGGAAATA17反向引物:TGCGTGTCGTGGAGTC16引物长度(nt)TLR4正向引物:AGACCTGTCCCTGAACCCTAT21反向引物:CGATGGACTTCTAAACCAGCCA22 MyD88正向引物:GGCTGCTCTCAACATGCGA19反向引物:CTGTGTCCGCACGTTCAAGA20 GAPDH正向引物:CGCTTCGGCAGCACATATAC20反向引物:AAATATGGAACGCTTCACGA20
药物处理72 h后收集细胞,使用RIPA裂解液在冰上裂解细胞以提取总蛋白,BCA法测定蛋白浓度。每个样本取30 μg蛋白经SDS-PAGE分离后转移至PVDF膜,3%脱脂奶粉封闭1 h。加入相应一抗(抗TLR4、MyD88、p-NF-κB p65、NF-κB p65、TNF-α、IL-1β及β-actin抗体,稀释比均为1∶1 000),4 ℃孵育过夜,TBST洗膜后加入HRP标记的二抗(稀释比1∶2 000)孵育 1 h。采用ECL化学发光法显影并进行蛋白表达分析。
采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。计量资料用均数±标准差(
)表示,比较采用t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
与HeLa细胞比较,HeLa/PTX细胞在较高浓度PTX处理下仍保持较高的细胞活力,HeLa细胞对PTX的IC50值为7.6 μmol/L,而HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值为18.2 μmol/L。见图1。
图1 HeLa、HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值(n=3)
与miR-145抑制剂对照组比较,miR-145抑制剂组HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值由17.6 μmol/L升至35.0 μmol/L;与miR-145模拟物对照组比较,miR-145模拟物组HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值由19.0 μmol/L降至9.5 μmol/L。见图2。
图2 各组转染后HeLa/PTX细胞对PTX的IC50值(n=3)
miRNA靶点预测工具TargetScan分析结果显示,TLR4、MyD88可能是miR-145结合调控的靶mRNA;TargetScan对miRNA的结合位点预测结果显示,miR-145可能结合在TLR4与MyD88 mRNA的3’UTR区域。
与miR-145抑制剂对照组比较,miR-145抑制剂组TLR4和MyD88 mRNA表达升高(P<0.01);与模拟物对照组比较,miR-145模拟物组TLR4、MyD88 mRNA表达降低(P<0.05或P<0.01)。见图3。
图3 各组转染后TLR4、MyD88 mRNA表达比较(n=3)
与miR-145抑制剂对照组比较,miR-145抑制剂组TLR4、MyD88、p-NF-кB p65/NF-кB p65、TNF-α、IL-1β蛋白表达升高(P<0.01);与miR-145模拟物对照组比较,miR-145模拟物组TLR4、MyD88、p-NF-кB p65/NF-кB p65、TNF-α、IL-1β蛋白表达降低(P<0.05或P<0.01)。见图4。
图4 各组转染后TLR4/MyD88及下游信号通路蛋白表达比较
PTX是从红豆杉中提取出的化合物,对宫颈癌的治疗效果较好,但肿瘤细胞在长期PTX治疗过程中易产生耐药性,影响治疗效果与患者预后,亟须开发新的药物治疗策略或新的药物以延缓PTX耐药形成[15]。
miRNA在癌症治疗及干预耐药过程中具有应用潜力,其通过调控靶基因mRNA稳定性而影响肿瘤细胞活动。miR-145位于5号染色体,其所在位点附近存在脆性位点,这些脆性位点与染色体的断裂、丢失有关[16]。miR-145在多种肿瘤中低表达,miR-145过表达可抑制癌细胞增殖和侵袭能力,其可调控肿瘤的发生、发展及血管生成[17-19]。miR-145通过多种分子机制调控肿瘤耐药,通过下调Bcl-2和P-糖蛋白水平使乳腺癌耐药细胞株的存活率降低,同时削弱耐药性[20];提高miR-145表达可抑制胃癌细胞的增殖能力并促进细胞凋亡,从而提高耐药细胞株对顺铂的敏感性[21]。然而,目前miR-145在PTX耐药形成过程中的作用机制鲜见报道。
TLR4调控炎症及信号转导,影响细胞活性,TLR4转导的免疫反应是炎症反应的起点[22]。TLR4介导的炎症反应是许多重大疾病的重要通路,宫颈癌的发展史起于宫颈炎,TLR4通过识别HPV并将其清除,持续诱发炎症反应促进宫颈上皮增生,最终导致肿瘤形成[23-24]。王娟等[25]研究表明,宫颈癌细胞TLR4高表达;抑制TLR4表达可通过降低宫颈癌细胞的炎症反应而提高免疫功能。MyD88是TLR4信号通路下游关键的转导蛋白,MyD88与TLRs的TIR结构域与死亡域(DD)结合激活下游分子,可转导除TLR3以外的TLRs信号,介导炎症信号转导[26]。邹冬玲等[27]研究显示,卵巢癌PTX耐药细胞MyD88高表达,下调MyD88表达可削弱卵巢癌耐药细胞对PTX的耐药性。由此可见,miR-145在癌症治疗的应用中具有较大潜力,但其作用机制并未完全阐明。为探究miR-145对耐药的调控作用,本研究对PTX耐药宫颈癌细胞株进行研究,并从分子表达水平和细胞活力变化层面探究miR-145对宫颈癌PTX耐药细胞株的影响。
本研究结果显示,HeLa/PTX细胞转染后,TLR4、MyD88 mRNA和蛋白表达降低,下游NF-κB信号通路转导受到抑制,导致炎症因子TNF-α、IL-1β水平降低,而miRNA抑制剂的使用则表现出相反的效果。本研究提示miR-145对PTX耐药有逆转效果,为使用miR-145这一靶点预测PTX治疗宫颈癌患者的耐药性及预后分析提供研究基础。
本研究存在一定的局限性:本研究基于细胞实验,未在动物或临床样本层面进一步阐明miR-145的表达特征及作用机制,未来需深入研究以揭示miR-145在宫颈癌患者中的临床应用价值。
综上所述,本研究结果显示,miR-145增加HeLa/PTX细胞的药物敏感性,其可能通过负向调控TLR4、MyD88的表达,进而抑制PTX耐药株的炎症反应。这些结果为研究miR-145在PTX耐药宫颈癌细胞中的作用机制提供参考,提示miR-145通过靶向炎症信号通路的关键调控因子发挥抗炎作用。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Study on the molecular mechanism of miR-145 regulating the TLR4/MYD88 signaling pathway to improve Paclitaxel resistance in cervical cancer
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