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目的:食管癌(carcinoma of esophagus)是一种来源于食管粘膜上皮或腺体的恶性消化道肿瘤,其发病率和死亡率在我国分别位居第5位和第4位,严重危害国民健康。食管癌的主要组织病理学分型为食管鳞状细胞癌和食管腺癌,约占所有食管癌的90%以上,而我国的食管癌患者又以食管鳞癌为主。对于早期食管癌患者,首选手术切除联合放疗化疗的治疗方式,可取得较好的治疗效果,但由于目前临床上缺乏有效的食管癌早期筛查手段,大部分食管癌患者确诊时已处于中晚期,肿瘤细胞发生了远处转移,而无法进行根治性手术。放射治疗是食管癌另一重要的治疗方式,虽然近年来肿瘤放疗设备和放疗技术取得了很大进步,但仍存在较大部分食管癌患者出现放疗抵抗的情况,导致治疗效果较差且容易出现复发,从而使得食管癌患者整体5年生存率不高,预后较差。因此,进一步研究食管癌的发病机制,寻找食管癌新的诊断标志物和治疗靶点,对于提高食管癌早期诊断和治疗效果具有重要意义。在食管癌发生和进展的过程中,抑癌基因的表达失活和癌基因的过度激活是其重要的分子基础之一。微小RNA(microRNA,miRNA)是一类长度约为18-25nt的单链非编码小分子RNA,其可通过与特定下游靶基因mRNA的3’-UTR进行互补配对结合,从转录后水平抑制靶基因mRNA的翻译。已有的研究表明,miRNA对人体内多种生命活动过程发挥了重要调控作用,如细胞增殖分化、组织器官发育、脂肪代谢、胰岛素分泌等。近年来越来越多的研究证实,miRNA作为一类基因调控分子,在多种恶性肿瘤中存在差异性表达,并影响肿瘤的生长、浸润转移、血管生成及放疗敏感性等。在食管癌中,已发现多种miRNA参与调控了食管癌发生和进展,对食管癌的早期诊断、治疗、预后判断等方面具有重要的潜在价值。miR-124是一种近年来发现的miRNA,其与胃癌、结直肠癌、胰腺癌等多种消化道肿瘤的发生密切相关,但关于miR-124在食管癌中的调控功能及临床意义目前尚少有报道,明确miR-124在食管癌中的调控作用对于阐明食管癌发生的分子机制具有重要意义。本研究旨在探讨miR-124在食管癌中表达的临床意义和对食管癌生物学功能及放疗敏感性的影响,初步明确其作用机制。方法:(1)采用RT-PCR法检测62例食管癌患者肿瘤组织及其癌旁正常组织中miR-124的表达水平,收集食管癌患者临床病理资料,对miR-124表达水平与患者各病理参数进行相关性分析。根据预后情况绘制Kaplan-Meier生存曲线,分析miR-124表达与患者总生存周期(Overall survival)和无病生存期(Disease free survival)的相关性,并进一步运用Cox回归模型、单因素和多因素分析患者预后的独立危险因素。(2)用 RT-PCR 检测 5 种食管癌细胞系(EC-1、KYSE30、TE1、Eca109、EC9706)和人正常食管鳞状上皮细胞NEECs中miR-124的表达水平,选择差异性表达最大的细胞作为后续功能性研究对象。通过脂质体转染建立过表达和沉默表达miR-124的食管癌细胞系,将食管癌细胞分为miR-124 mimics组及其阴性对照mimics con组、miR-124 inhibitor组及其阴性对照组inhibitor con组,并采用RT-PCR法验证转染效率。采用CCK-8法和细胞克隆形成实验检测各转染组细胞的增殖活性,流式细胞术检测细胞周期和凋亡率。采用细胞划痕实验检测细胞迁移能力,并进一步采用Transwell法检测miR-124差异性表达对细胞迁移和侵袭能力的影响。Western blot法检测凋亡相关蛋白和食管癌细胞EMT过程相关蛋白的表达情况。(3)通过生物信息学预测网站TargetScan和miRanda对miR-124可能的下游靶基因进行预测,双荧光素酶验证miR-124与靶基因STAT3的直接作用关系,并采用Western blot法检测miR-124对食管癌细胞中STAT3表达的抑制作用。免疫组化法检测临床食管癌组织中STAT3的表达情况,分析组织中STAT3表达与miR-124水平的相关性。进而在miR-124过表达细胞中进一步共转染STAT3,采用CCK-8、流式细胞术和Transwell法验证STAT3对miR-124调控功能的逆转作用。(5)采用脂质体转染食管癌细胞,将食管癌细胞分为Blank组、阴性对照mimics con组和miR-124 mimics组,采用直线加速器6MV-X对各转染组细胞进行射线照射,CCK-8法、流式细胞术检测射线对各组细胞增殖和凋亡情况的影响。并通过皮下注射的方式建立食管癌裸鼠移植瘤动物模型,分析miR-124过表达对裸鼠移植瘤生长的影响;在模型建立的第22天开始采用6MV-X射线照射移植瘤,观察射线对不同组移植瘤的抑制作用。断颈法处死裸鼠,采用RT-PCR法和Western blot法检测移植瘤组织中miR-124和p-STAT3蛋白的表达情况。结果:(1)miR-124在食管癌组织中相对表达量显著低于癌旁正常组织(P<0.05),且miR-124的表达与患者肿瘤浸润深度、TNM分期和有无淋巴结转移具有显著相关性(P<0.05),而与性别、年龄、肿瘤大小、肿瘤分化程度无明显相关性(P>0.05)。Kaplan-Meier生存曲线显示:miR-124高表达者倾向有更长的生存周期和无病生存期,COX回归分析结果显示miR-124是食管癌患者预后的独立危险因素。(2)miR-124在5种食管癌细胞系中表达均显著低于人正常食管鳞状上皮细胞NEECs,表明miR-124在食管癌细胞系中表达下调,与组织中的表达情况一致,其中在EC-1细胞中表达下调的程度最大。RT-PCR结果显示,通过脂质体转染后,miR-124 mimics组细胞中miR-124表达水平显著升高(P<0.05),而miR-124 inhibitor组中miR-124表达水平显著降低(P<0.05),表明转染成功。CCK-8检测和平板克隆实验结果显示,过表达miR-124后食管癌细胞的增殖活性显著降低,细胞克隆形成数量显著减少(P<0.05),而抑制miR-124表达细胞增殖活性显著增强,克隆形成数量增多(P<0.05),表明miR-124可抑制食管癌细胞的增殖能力。流式细胞术结果显示,过表达miR-124可将细胞阻滞于G1/G0期,抑制细胞周期的进展;且细胞凋亡率显著升高,表明miR-124可促进细胞凋亡,进一步采用Western blot法检测凋亡相关蛋白,结果显示过表达miR-124后细胞中凋亡促进蛋白Caspase3和Caspase9表达水平显著增强(P<0.05),而凋亡抑制蛋白Bcl-2表达水平则显著降低(P<0.05)。细胞划痕和Transwell实验结果显示,过表达miR-124食管癌细胞发生迁移和侵袭的数量显著降低,而沉默miR-124表达后细胞发生迁移和侵袭的数量显著增多,表明miR-124可抑制细胞的迁移和侵袭能力。进而采用Western blot检测细胞EMT过程相关蛋白的表达情况,结果显示,miR-124 mimics组细胞E-cad的表达水平显著降低(P<0.05),N-cad和Vimentin蛋白的表达水平显著升高(P<0.05),表明miR-124可能通过调控EMT过程相关蛋白的表达抑制食管癌细胞的迁移和侵袭能力。(3)通过生物信息学预测STAT3可能是miR-124的下游靶基因,双荧光素酶实验结果显示,转染miR-124后野生型荧光素酶活性显著降低(P<0.05),而突变型荧光素酶活性与对照组相比无显著性差异(P>0.05),表明miR-124可与STAT3的3’UTR特异性结合。RT-PCR和Western blot结果显示,过表达miR-124后细胞中STAT3 mRNA和蛋白的表达水平均显著低(P<0.05),表明miR-124可抑制食管癌细胞中STAT3的表达。免疫组化结果显示,食管癌组织中p-STAT3表达呈浅黄色或棕黄色颗粒,主要定位于细胞核,肿瘤组织中STAT3表达水平显著高于癌旁正常组织(P<0.05),相关性分析结果显示,miR-124表达水平与STAT3水平呈明显负相关。在共转染miR-124 mimics和STAT3的细胞中,相比于miR-124 mimics组细胞,其增殖、迁移和侵袭能力显著升高,而凋亡能力显著降低,表明STAT3可逆转miR-124对食管癌细胞的调控功能。(4)经直线加速器6MV-X进行不同剂量的照射后,CCK-8和细胞克隆形成实验结果显示:各组食管癌细胞增殖均得到一定程度的抑制,且随剂量的增加而升高,其中miR-124 mimics组的抑制率最高(P<0.01)。流式细胞术结果显示,在经4Gy和8Gy 6MV-X射线照射后,miR-124 mimics组细胞凋亡率相比于对照组显著升高(P<0.05),表明过表达miR-124可促进放射治疗后细胞的凋亡。通过皮下注射的方式建立食管癌裸鼠移植瘤模型,各组裸鼠成瘤率均为100%,且实验过程没有裸鼠死亡。在开始照射前,miR-124 mimics组移植瘤体积的生长速度显著低于对照组(P<0.05),表明miR-124在动物体内也可抑制食管癌裸鼠移植瘤的生长。在开始接受放疗后,移植瘤的尺寸逐渐缩小,其中miR-124 mimics组缩小程度显著高于对照组(P<0.05),表明miR-124在体内可提高食管癌的放疗敏感性。RT-PCR和Western blot结果显示,miR-124 mimics组移植瘤中miR-124相对表达水平显著升高,而STAT3和p-STAT3的表达水平显著降低。结论:miR-124在食管癌中表达下调,其可通过靶向作用STAT3的表达发挥抑制食管癌细胞增殖、迁移、侵袭和EMT过程,并促进细胞凋亡,且过表达miR-124可在体外细胞和动物体内增强食管癌细胞对放疗的敏感性。miR-124的低表达是食管癌患者肿瘤进展及预后不良的危险因素。