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研究背景:乳腺癌是女性最多发的恶性肿瘤,近年来发病率呈逐年上升趋势,并且发病年龄逐渐年轻化,使得这一疾病的危害更加显著。雌激素受体(ER)是乳腺癌细胞的一个重要生物学标志。依据细胞的ER状态,可将乳腺癌分为ER阳性细胞和ER阴性细胞。目前发现ER分为ERα和ERβ两种亚型,由于ERβ在乳腺癌细胞中表达极低,故ER阳性细胞通常是指ERα阳性的细胞。相比于ER阳性细胞,ER阴性乳腺癌细胞增殖能力强,更容易转移和复发,预后较差。通过转染外源性的ER基因进入ER阴性乳腺癌细胞中,并建立稳定表达ER的细胞株,可能是一种降低ER阴性乳腺癌细胞增殖和迁移能力的方法,相关文献还较少报道。IL-8属于趋化因子CXC基因家族,IL-8具有促进肿瘤生长、迁移和转移的作用,也是影响乳腺癌进展的重要指标之一。研究发现ER阴性乳腺癌细胞高表达IL-8,是其具有较高的侵袭性和转移性的原因之一。在瞬时转染ERα基因的ER阴性细胞,ERα具有下调IL-8的表达的能力。目前,稳定转染ERα对ER阴性乳腺癌细胞IL-8分泌情况的报道还较少。COX-2是一个编码71KDa蛋白,在结肠、胃、食道和肺等上皮组织肿瘤细胞中,COX-2呈过表达。COX-2过表达可以促进新生血管生成、促进肿瘤细胞增殖、抑制凋亡、促进播散潜能、上调HER-2表达、诱导芳香化酶合成等,从而促进恶性肿瘤发生发展。有文献报道COX-2的表达和肿瘤组织的ER状态相关。在MDA-MB-231等ER阴性的乳腺癌细胞中COX-2有较高表达,而在MCF-7等ER阳性的乳腺癌细胞中未见其表达,这可能是ER阴性乳腺癌细胞恶性程度较高的原因之一。VEGF-C是特异性的促淋巴管生成因子,可诱导淋巴管内皮细胞的增殖与淋巴管的生成,促进胚胎和肿瘤中淋巴管的新生与淋巴网络形成。淋巴转移是乳腺癌的主要转移途径之一,因此VGEF-C对乳腺癌的侵袭和转移具有重要的意义。VEGF-C激活淋巴管内皮细胞上的VEGFR-3,诱导磷脂酰肌醇3-激酶信号通路使p42/p44丝裂原活化蛋白激酶和蛋白激酶B信号通路激活,发生级联反应,保护淋巴管内皮细胞免于血清来源诱导的凋亡,促淋巴管内皮细胞增殖和迁移,促淋巴管生成。病理学研究发现,VEGF-C的表达也和ER状态相关,在ER阴性的乳腺癌细胞中VEGF-C呈高表达,并且其表达的量和肿瘤的大小,组织分级,核分级,血管侵袭以及淋巴结状态高度相关。
目的:选择ER阴性细胞株MDA-MB-231,通过转染外源性的ER基因进入该乳腺癌细胞中,并建立稳定表达ER的细胞株,观察ER对ER阴性乳腺癌细胞增殖和迁移能力的影响。选取三种与ER受体密切相关并影响乳腺癌细胞活性的三个生物学指标(IL-8,COX-2和VEGF-C)进行测定,阐述ER影响ER阴性乳腺癌细胞生物学特性的机制,为进一步深入研究打下基础。
方法:
⑴乳腺癌细胞MDA-MB-231和MCF-7均在含10%FBS的无酚红DMEM培养液中培养,培养条件:5%CO2、37℃、95%湿度。两种细胞进行功能实验前48小时换用含10-8 M17-β-雌二醇的无酚红DMEM培养基培养。
⑵pEGFP-C1-ERα质粒由Prof.Mancini(Baylor College of Medicine,USA)惠赠。经酶切鉴定和DNA序列测定后,使用Lipofectin2000转染MDA-MB-231细胞,转染48小时后培养基中加用G418(800ug/ml),两周后筛选出稳定表达的克隆,并通过蛋白免疫印迹法鉴定阳性克隆中ERα的表达。
⑶细胞的增殖和迁移实验通过MTT实验和流式细胞仪分别测定稳定转染ERα的MDA-MB-231细胞、MDA-MB-231细胞及MCF-7细胞的增殖能力。使用Transwell小室测定三种细胞株的迁移能力。
⑷细胞IL-8的合成和分泌使用荧光定量PCR测定MDA-MB-231细胞、稳定转染ERα的MDA-MB-231细胞及MCF-7细胞的IL-8 mRNA的表达,使用ELISA法测定细胞上清液IL-8的浓度。
⑸细胞COX-2蛋白的表达通过蛋白免疫印迹法测定MDA-MB-231细胞、稳定转染ERα的MDA-MB-231细胞及MCF-7细胞COX-2的表达。
⑹细胞上清液VEGF-C的分泌使用ELISA法测定MDA-MB-231细胞、稳定转染ERα的MDA-MB-231细胞及MCF-7细胞上清液VEGF-C的浓度。
⑺计量资料运用均数±标准差进行统计描述分析。计量资料组间均数的比较使用方差分析,组间两两比较使用Bonferroni法。细胞周期中的构成比的比较采用Pearson卡方检验。P<0.05为具有统计学差异。采用所有数据使用SPSS16.0软件处理。
结果:①通过GFP荧光示踪和WesternBlot检测,确定成功转染并筛选出ERα阳性表达的MDA-MB-231细胞株。②通过MTT测定,(ER+)MDA-MB-231细胞的增殖能力明显降低(P<0.05),其增殖能力和MCF-7细胞相当。MDA-MB-231细胞稳定转染ERα基因后,细胞周期中G1期比例明显升高,S期比例明显降低(P<0.01),ER基因抑制了肿瘤细胞DNA的复制,降低了肿瘤细胞的增殖。MDA-MB-231细胞稳定转染ER基因后,其迁移细胞数目明显降低,洗脱液OD值明显降低(P<0.01)。③通过荧光定量PCR测定,MDA-MB-231细胞稳定转染ERα基因后,IL-8mRNA的合成明显降低(P<0.05),但仍然高于MCF-7细胞(P<0.05)。通过ELISA法测定细胞上清液,MDA-MB-231细胞稳定转染ERα基因后,其上清液的IL-8表达明显降低(P<0.05),但仍然高于MCF-7细胞(P<0.05)。④MDA-MB-231细胞稳定转染ERα基因后,COX-2蛋白的表达明显降低。⑤转染后细胞上清液的VEGF-C浓度明显降低(P<0.05),但仍然高于MCF-7细胞(P<0.05)。
结论:⑴通过转染pEGFP-C1-ERα质粒,成功建立稳定表达ERα的MDA-MB-231细胞株。⑵稳定转染ERα基因抑制了MDA-MB-231细胞的增殖和迁移能力。⑶稳定转染ERα基因下调了MDA-MB-231细胞IL-8的合成和分泌,下调了COX-2蛋白的表达以及VEGF-C的分泌。⑷ERα基因抑制MDA-MB-231细胞的增殖和迁移能力可能和IL-8,COX-2和VEGF-C的下调有关。