氧化苦参碱通过miR-125B-STAT3途径抑制卵巢癌细胞增殖与侵袭的研究

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目的:上皮性卵巢癌是妇科生殖道肿瘤中致死率最高的一种恶性肿瘤,据统计2015年美国将有21290例新发病例和14180例死亡病例。  已有多项研究表明,miRNA是许多生理过程的主要调控者,参与胚胎发育、器官形成,以及细胞的增殖、分化、细胞周期进程及凋亡等。其异常表达常与许多疾病包括癌症的发生有关。在肿瘤中,miRNAs常常发生扩增或缺失,导致肿瘤抑制蛋白的表达减少或癌蛋白的过度表达。许多miRNA位于基因组的脆性位点或肿瘤相关区域,如染色体断裂点的区域、发生杂合性缺失的区域、以及发生扩增和重排的区域等。因此,特定miRNA的表达异常与肿瘤发生密切相关。其中miRNA125b(miR-125b)在癌症研究领域引起了学者们的关注。成熟的miR-125b由miR-125b-1和miR-125b-2两个基因产生,这两个基因都位于染色体的脆性部位,在乳腺癌、卵巢癌和宫颈癌中常发生缺失。全基因组miRNA表达谱分析表明miR-125b在卵巢癌中是异常表达的。已有研究表明在裸鼠中miR-125b的过表达可以降低人卵巢癌细胞的增殖,抑制卵巢癌细胞的生长,miR-125b的降调与卵巢癌细胞的侵袭增强和不良预后有关。这说明miR-125b的异常表达在卵巢癌发生发展过程中的重要作用,但其下游靶基因及详细作用机制尚待阐明。我们应用生物信息学工具Pictar(http://pictar.Bio.nyu.edu/), Targetscan(http//www.targetscan.org/),以及MiRanda(http://www.Microma.org/)等对miR-125b的可能靶基因进行了预测,预测结果显示:STAT3(The transcription factor signal transducer and activatorof transcription3)编码区存在miR-125b的作用靶点,因此STAT3很可能是miR-125b的下游靶基因,但调控作用尚需进一步验证。  信号转导子和转录激活子(Signal Transducer and Activator of Transcr-iption,STAT)家族是潜在的胞质转录因子,在细胞中既能传递胞浆信号又起到启动核内基因转录的功能。其中STAT3(The transcription factorsignal transducer and activator of transcription3)信号转导通路直接影响细胞的增殖、分化及凋亡过程。在正常情况下,STAT3蛋白的激活是快速的、短暂的。该通路异常活化可导致细胞异常增殖和恶性转化。在人类许多类型的肿瘤中,均有其异常的持续激活和高表达,从而通过c-myc、cyclinD1、survivin和Bcl家族等途径促进细胞增殖,抑制细胞凋亡。许多癌症细胞株和原发肿瘤包括卵巢癌中都报道有持续激活的STAT3(pSTAT3),导致细胞转化和肿瘤发生。  氧化苦参碱(oxymatrine,OMT)分子式C15H24N2O2,分子量为264.36,是传统中药苦参的有效成分,属于四环喹诺里西啶类(quinol-izidine)生物碱,性寒味苦,有清热解毒,明目止泪,燥湿利尿,祛风杀虫,安五脏,转身定志等作用。现代医学证明其具有较好的抗肿瘤活性,还具有抗炎、抗病毒、抗纤维化、免疫调节等多种药理作用。近年来其抗肿瘤活性引起了学者们的关注。体外实验表明氧化苦参碱能抑制肿瘤细胞增殖、诱导周期阻滞、促进细胞凋亡、诱导肿瘤细胞分化、抗肿瘤新生血管形成以及抑制肿瘤侵袭和转移,对多种肿瘤细胞具有杀伤或抑制作用。目前其针对肝癌细胞、白血病细胞的研究较为广泛,对肠癌、宫颈癌、卵巢癌的研究也有报道,但多停留于表象,缺乏对其分子机制的深入研究。  卵巢癌是一种异质性疾病,其病理类型较为复杂。其中上皮性卵巢癌占原发卵巢肿瘤的90%,主要分为浆液性、粘液性、子宫内膜样、透明细胞、移行细胞、混合性和未分化癌。浆液性卵巢癌占卵巢癌的75%。不同亚型的卵巢癌具有不同的分子改变及不同的生物学特性,对药物反应也不尽相同。在本实验中我们选取常见的浆液性卵巢癌细胞株SKOV3,观察OMT能否抑制其增殖及侵袭,并探讨其作用的分子机制是否通过miR-125b-STAT3途径。  方法:  1.选取FIGOⅢ期浆液性卵巢癌组织标本5例,取正常卵巢组织为对照,采用RT-PCR法分别测定两种组织中miR-125b及STAT3mRNA的表达,用Western blot测定两种组织中STAT3的蛋白表达水平,初步探讨miR-125b及STAT3分别在浆液性卵巢癌组织与正常卵巢组织中表达的差异性。  2.为研究OMT应用于卵巢癌治疗的可行性,本研究在细胞水平探讨OMT对SKOV3细胞增殖、侵袭能力的影响,选取不同浓度OMT作用于SKOV3细胞不同时间后,采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测OMT对SKOV3细胞生长的影响;采用Transwell小室检测OMT对SKOV3细胞侵袭能力的影响。  3.不同浓度的OMT作用于SKOV3细胞后,采用RT-PCR及Westernblot方法检测细胞中VEGF、cyclinD1、p21、p27以及MMP2/MMP9表达情况的变化,探讨OMT对SKOV3细胞增殖与侵袭能力影响的的分子机制。  4.为进一步研究OMT对SKOV3细胞增殖与侵袭能力影响的作用机制,本实验采用了RT-PCR及Western blot方法分别检测不同浓度OMT作用于SKOV3细胞后miR-125b的表达情况以及STAT3 mRNA、蛋白的表达情况。  5.分别将miR-125b-mimic、anti-miR-125b转染至SKOV3细胞中,检测相应的STAT3 mRNA、蛋白的变化及对SKOV3细胞增殖与侵袭能力的影响。  结果:  1.RT-PCR及Western blot检测结果均提示,浆液性卵巢癌组织中miR-125b的表达水平明显低于正常卵巢组织,而STAT3的表达水平明显高于正常卵巢组织。  2.不同浓度OMT作用于SKOV3细胞不同时间后,OMT组SKOV3细胞的OD值均较对照组明显减低,且表现出时间浓度依赖性。同时,Transwell小室实验结果显示,不同浓度OMT作用于SKOV3细胞不同时间后,OMT组的穿膜细胞数均明显少于对照组。  3.不同浓度的OMT作用于SKOV3细胞后,VEGF、cyclinD1的表达水平均低于对照组,且随着OMT浓度的升高,VEGF、cyclinD1的表达逐渐降低,呈现浓度依赖性。不同浓度的OMT作用于SKOV3细胞后,p21、p27的表达水平均高于对照组,且随着OMT浓度的升高,p21、p27的表达逐渐升高,呈现浓度依赖性。  不同浓度的OMT作用于SKOV3细胞后,MMP2,MMP9的表达水平均低于对照组,且随着OMT浓度的升高,MMP2,MMP9的表达逐渐降低,呈现浓度依赖性。  4.不同浓度的OMT作用于SKOV3细胞后,miR-125b的表达均较对照组明显升高,且随着OMT浓度的增高,miR-125b的表达逐渐升高;而STAT3 mRNA的表达均较对照组明显降低,且随着OMT浓度的增高,STAT3 mRNA的表达逐渐降低,与miR-125b呈现反向变化。Western blot结果显示,不同浓度的OMT作用于SKOV3细胞后,STAT3蛋白的表达均明显低于对照组,与以上PCR结果相一致,随着OMT浓度的增高,STAT3蛋白的表达逐渐降低,呈现浓度依赖性。  5.当SKOV3细胞成功转染miR-125b-mimic后,STAT3 mRNA及蛋白的表达均较对照组明显降低。采用MTT法检测miR-125b-mimic组与对照组SKOV3细胞的OD值变化情况,结果发现,miR-125b-mimic组的OD值均明显低于对照组;同时,Transwell小室实验结果表明miR-125b-mimic组SKOV3细胞的穿膜细胞数显著少于对照组。然而,在转染anti-miR-125b的SKOV3细胞中,STAT3mRNA及蛋白的表达均较对照组明显升高。MTT实验显示anti-miR-125b组SKOV3细胞的OD值明显高于对照组,Transwell小室结果显示,anti-miR-125b组SKOV3细胞的跨膜数明显高于对照组。推测OMT可能通过miR-125b影响SKOV3细胞的增殖、侵袭能力。  结论:  1.氧化苦参碱对卵巢癌SKOV3细胞的增殖及侵袭具有抑制作用。  2.氧化苦参碱可能是通过miR-125b-STAT3途径调控STAT3相关的增殖基因VEGF、cylclinD1、p21、p27及STAT3相关的侵袭基因MMP2、MMP9的来抑制SKOV3细胞的增殖和侵袭能力。  3.miR-125b-STAT3可作为卵巢浆液性癌的治疗靶点,氧化苦参碱可做为治疗卵巢浆液性癌的候选新药。
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