自分泌运动因子受体在胃癌恶性生物学行为中的作用及机制研究

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背景和目的:胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一。近年来,胃癌的发病和死亡逐年下降,但仍然是第四位最常见的恶性肿瘤,死亡率仅次于肺癌居第二位。在我国,胃癌是最常见的上皮源性恶性肿瘤和最主要的肿瘤致死性相关疾病。尽管,临床治疗取得了巨大进步,但手术切除依然是胃癌患者的首选。同其它实体瘤类似,胃癌以局部浸润、区域淋巴结转移和远处转移等为特征,这也是导致患者预后不佳和治疗失败最主要的原因。自分泌运动因子受体(autocrine motility factor receptor,AMFR)是一种细胞表面因子受体,参与了机体内一系列的生理病理过程,包括细胞运动、信号转导和蛋白质泛素化等。研究发现,AMFR高表达同肿瘤恶性生物学行为及其预后密切相关,包括肺癌、舌癌、食管癌,结直肠癌、肝癌、乳腺癌和皮肤癌等。除了诱导细胞迁移,AMFR还作为一种重要的E3泛素连接酶,参与内质网蛋白质降解(endoplasmicreticulum-associated degradation,ERAD)途径。上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是常见的生物学现象,在胚胎发育、炎症、组织修复、纤维化,以及肿瘤转移中均发挥重要作用。EMT赋予上皮细胞间质表型,从而使细胞获得侵袭、扩散和抵抗凋亡的能力。E-cadherin是EMT中最具特征性的上皮标志物,也是最典型的粘附分子之一,与β-catenin结合形成复合体,参与细胞间粘附的调控。而β-catenin是Wnt信号通路的核心因子,其表达受磷酸化和泛素介导的蛋白酶体调节。当Wnt信号通路异常激活,β-catenin转入细胞核,发挥转录因子作用,激活下游靶基因,导致肿瘤发生和转移。另外,近年来,RNA干扰被广泛应用于调控基因表达,研究基因功能和信号转导,具有效果显著、特异性高的特点。本研究中,我们将检测AMFR在胃癌中的表达情况,分析AMFR与临床病理参数及预后的相关性,以及在EMT中的作用。在此基础上,我们设计并构建AMFR的shRNA慢病毒载体,特异性沉默胃癌细胞MKN45中AMFR的表达,检测胃癌细胞恶性生物学行为的改变,以及与之相关的靶因子表达变化,并探讨可能的机制。然后,建立裸鼠移植瘤模型进行验证。我们期望这些结果有助于阐明胃癌发生和转移的机制,并为胃癌的演进和治疗提供新认识和新思路。方法:(1)采用免疫组织化学和Western blot检测胃癌组织中AMFR与E-cadherin、N-cadherin的表达,分析AMFR与临床病理参数的相关性及其在EMT中的作用。结合术后随访资料,采用Kaplan-Meier法和Cox回归模型分析AMFR与预后的关系。(2)以AMFR mRNA为靶序列,设计4条干扰片段(含1条阴性对照序列),合成并连接至穿梭载体pLVT867,而后行阳性克隆PCR和测序鉴定。采用三质粒系统包装携带有AMFR干扰序列的重组慢病毒载体pLVT-dsRNA,以梯度稀释计数法测定病毒滴度。然后,用重组慢病毒感染胃癌细胞MKN45,荧光显微镜下观察感染效率并确定最佳MOI。qPCR和Western blot检测不同干扰序列对AMFR mRNA和蛋白表达水平的沉默效果,确定最佳干扰载体。(3)以重组慢病毒载体pLVT-RNAi-AMFR感染胃癌细胞MKN45下调AMFR表达,并建立稳定细胞株。观察AMFR表达沉默后,MKN45的表型改变;MTT法检测细胞增殖情况;流式细胞术检测细胞周期和凋亡改变;划痕试验及Millicell小室检测细胞迁移侵袭能力;粘附试验检测细胞同质性和异质性粘附能力;平板克隆形成试验检测细胞体外克隆能力。建立裸鼠移植瘤模型,检测细胞体内成瘤能力,并行H-E染色观察移植瘤病理改变。Western blot检测增殖、凋亡和侵袭转移相关蛋白的表达情况。结果:(1)AMFR在胃癌组织中的表达明显高于邻近正常胃粘膜组织(P<0.05)。E-cadherin在胃癌组织中表达下降,而N-cadherin则呈现表达升高。相关性分析显示AMFR的表达与E-cadherin呈负相关(rs=-0.311);而与N-cadherin呈正相关(rs=0.381)。Western blot检测结果与IHC相一致。临床病理资料分析显示,AMFR高表达与胃癌浸润深度和淋巴结转移密切相关。Kaplan-Meier法生存分析显示,AMFR阳性患者术后总生存率显著降低,而总复发率升高(P<0.01)。Cox回归模型分析显示,与TNM分期和远处转移类似,AMFR是评估胃癌患者术后总生存期和无瘤生存期的相对独立危险因素。(2)重组慢病毒载体经酶切和测序鉴定证实插入序列正确。慢病毒滴度为5.0×108TU/ml;胃癌细胞MKN45被感染后,由于表达GFP,可观察到绿色荧光,最佳MOI为40,感染效率可达90%以上。qPCR和Western blot检测显示重组载体均可下调AMFR的表达,其中,以pLVT-dsRNA-1最为显著,抑制率达75%以上,遂确定为最佳干扰载体,命名为pLVT-RNAi-AMFR。(3)建立pLVT-RNAi-AMFR稳定感染胃癌细胞MKN45的细胞株后,AMFR mRNA和蛋白表达均明显下降,E-cadherin表达增加,N-cadherin和Vimentin表达减少,细胞上皮表型亦恢复。沉默AMFR表达后,MKN45生长增殖受到抑制,G0/G1期细胞增多,S期和G2/M期细胞减少,Cyclin D1表达亦下降(P<0.05);而细胞凋亡率无明显增加,Bax和Bcl-2的表达亦无明显变化(P>0.05)。AMFR表达沉默后,细胞迁移率下降,侵袭的细胞数亦减少;粘附试验显示细胞异质性粘附减弱,而同质性粘附增强;MMP2和MMP9的表达亦下降(P<0.05)。平板克隆形成试验显示细胞体外克隆数减少。裸鼠移植瘤模型显示,AMFR基因沉默后的胃癌细胞MKN45,其肿瘤生长速率减缓,移植瘤的质量和体积均小于对照组(P<0.05);H-E染色可见较多结构相对疏松区及部分液化坏死区,细胞体积偏小,细胞核固缩,滋养微血管亦少于对照组。Western blot检测显示,AMFR表达沉默后,β-catenin的总表达量虽有下降,但差异无显著性(P>0.05),而β-catenin在细胞核内表达则显著下降(P<0.05)。结论:(1)AMFR异常表达与胃癌浸润深度和淋巴结转移密切相关,提示预后不良,是评估胃癌患者预后的相对独立危险因素之一。过度表达的AMFR可促进胃癌细胞侵袭转移,其机制可能与AMFR参与EMT调节有关。(2)结合RNAi技术构建慢病毒载体可显著沉默目的基因表达。(3)沉默AMFR表达后,胃癌细胞MKN45上皮表型恢复,同质性粘附增强而异质性粘附减弱,细胞生长增殖受抑制,阻滞于G0/G1期,迁移侵袭和体外克隆、体内成瘤能力亦下降。其机制与细胞上皮表型恢复和Wnt/β-catenin信号通路受抑制致下游靶基因(Cyclin D1、MMPs等)表达下调有关。
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