miRNA-345在肝细胞性肝癌中的功能及作用机制的研究

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背景肝细胞性肝癌是世界上癌症相关性死亡的第三大原因(1),被称为“癌中之王”。虽然近年来治疗方法有所提高,然而,肝癌的复发率以及死亡率依然在日渐提升,且未实现理想预后。对于肝癌而言,导致其高致死率的关键因素为肝癌的转移以及复发。因为现今尚未明晰其具体的作用机制,所以,从基因分子水平对肝癌复发和转移机制展开研究是必要的,同时实施早期预防以及有效的治疗对策,突破当前存在于增强肝癌病人疗效、改善肝癌病人预后方面的瓶颈。MircoRNAs(缩写为miRNAs)属于单链非编码小分子RNA,其大量存在于真核生物内,为内源性基因,长度达20-23个碱基。miRNAs在同靶基因mRNA的3,UTR(3’-端非翻译区)两者发生反应时,前者调节转录靶基因的水平,由此对细胞代谢、分化、增殖以及凋亡等行为施加影响。异常表达的miRNAs在很大程度上影响包括恶性肿瘤在内的若干类疾病,在肿瘤的整个生命周期发挥致癌基因(或者抑癌基因)功能。在过去的几年内,公众开始日渐重视miRNAs同肿瘤侵袭转移两者之间的相关性,前者经由对影响肿瘤细胞血管生成、上皮间质转化、基质降解以及黏附等行为的相关基因加以调节,来释放自身效能,当前已经发现并确认出同转移相关的众多miRNAs分子。与正常组织相比,miR-345在恶性间皮瘤中高度表达(5)。此外,miR-345表达增加,可能在口腔恶性转化中起关键作用(6)。miR-345通过靶向多药耐药相关蛋白1(MRP1)(7)与MCF-7的顺铂抗性相关。在结直肠癌中,miR-345的低表达赋予淋巴结转移和更差的组织学类型,并且其表达水平的恢复能够抑制癌细胞增殖和侵袭(8,9)。同时,miR-345表达水平在非小细胞肺癌(NSCLC)中下调,其低表达与临床恶性程度和预后不良相关(10)。据报道miR-345的缺失赋予胰腺癌(PC)细胞凋亡抗性(11),miR-345通过抑制Smad1抑制前列腺癌细胞增殖和迁移(12),尚有少量研究报告了miR-345和HCC之间的相关性。Shiu(13)等报道丙型肝炎病毒(HCV)核心蛋白可上调miR-345的表达,miR-345通过在Huh7细胞中靶向p21抑制姜黄素诱导的凋亡程序,Jiang等人的研究表明,具有良好生存率的HCC患者与存活率差的病例相比具有高miR-345表达水平(14)。因此,值得研究miR-345及其在HCC中的基础机制的生物学作用。但是miR-345是否参与肝癌的侵袭和转移?在肝癌转移以及侵袭过程中,miR-345是否由m TOR/STAT3/AKT渠道(由IRF1介导)来对EMT加以抑制得以实现的?以对miR-345为靶点的治疗是否能逆转肝癌细胞的侵袭和转移?因此,应从更深层次来探讨与分析在肝癌发展中miR-345的作用机制。目的研究肝癌转移与侵袭中miR-345所具备的抑制功能,以分子机制为基础,对肝癌转移和侵袭过程做出新的解释,以miRNA为基础治疗肝癌提供新的理论依据。方法1通过PCR技术检测肝癌组织与癌旁组织、肝癌细胞与正常细胞的miRNA-345的表达水平,分析miRNA-345表达水平的差异与肝癌细胞侵袭能力关系。2将miR-345模拟物(HmiR0210-MR04)、抑制剂(HmiR-AN0437-AM04)分别转染肝癌细胞,从而过表达或抑制肝癌细胞中miR-345的水平,观察肝癌细胞的增殖、转移等生物学行为的变化。3构建miR-345过表达载体,并注入到裸鼠体内。通过裸鼠肝癌肺转移实验,观察miR-345过表达对肝癌侵袭和转移能力的影响。4构建miR-345和miR-345+IRF1(干扰素调节因子1)过表达肝细胞性肝癌模型,通过肝癌细胞不同的生物学行为和蛋白的表达水平,来研究miR-345对IRF1(干扰素调节因子1)介导的mTOR/STAT3/AKT(雷帕霉素靶蛋白/信号转导活化因子3/蛋白激酶B)信号通路对EMT(上皮间充质转化)的影响。结果1在肝癌组织和肝癌细胞中miRNA-345表达水平明显低于癌旁正常组织及正常肝细胞(P<0.05),具有统计学意义。miR-345的表达与肝癌患者的多个肿瘤淋巴结,静脉浸润和晚期肿瘤淋巴结转移(TNM)阶段呈负相关性(P<0.05),有统计学意义。2使用ChIP技术检测肝癌组织和肝癌细胞中miRNA-345启动子区域组蛋白H3和H4的乙酰化水平,结果显示在健康肝组织和正常肝细胞中miRNA-345启动子区域组蛋白H3的乙酰化水平明显高于肝癌组织和肝癌细胞,p<0.05,有统计学意义;而H4的乙酰化未发生明显变化。miRNA-345启动子区域组蛋白H3的乙酰化水平和miRNA-345的表达成正相关。3在健康肝脏组织中IFR1m RNA的表达水平明显低于于肝癌组织,存在显著差异性(P<0.05),有统计学意义。从肝癌细胞的数据表明,miR-345的过表达可以显著下调IRF1的表达(P<0.05),具有统计学意义。通过Spearman秩相关分析,miR-345表达水平与肝癌细胞标本中的IRF1mRNA水平呈负相关(r=-0.415,P<0.05)。4转染HmiR0210-MR04的肝癌细胞SMMC-7721中miRNA-345对比正常肝脏组织的表达明显增高,有统计学差异(P<0.05)。Western blot检测mTOR/STAT3/AKT通路中mTOR、STAT3、AKT蛋白的表达对比正常肝脏组织明显降低,有统计学差异(P<0.05)。检测EMT相关蛋白E-cadherin、Claudin-1、N-cadherin和snail的表达对比正常肝脏组织,E-cadherin蛋白的表达明显增高、Claudin-1、N-cadherin和snail蛋白降低,有统计学差异(P<0.05)。miR-345的过表达对mTOR/STAT3/AKT信号通路与EMT具有抑制作用。5转染HmiR-AN0437-AM04的肝癌细胞HepG2中miRNA-345对比正常肝脏组织的表达明显降低,有统计学差异(P<0.05)。Western blot检测mTOR/STAT3/AKT通路中mTOR、STAT3、AKT蛋白的表达对比正常肝脏组织明显增高,有统计学差异(P<0.05)。检测EMT相关蛋白E-cadherin、Claudin-1、N-cadherin和snail的表达对比正常肝脏组织,E-cadherin蛋白的表达明显降低、Claudin-1、N-cadherin和snail蛋白增高,有统计学差异(P<0.05)。干扰miR-345的表达对mTOR/STAT3/AKT信号通路与EMT具有促进作用。6 Rapamycin处理SMMC-7721抑制mTOR/STAT3/AKT通路,对mTOR、STAT3、AKT的表达明显降低,有统计学差异(P<0.05)。使用Western blot技术检测EMT相关蛋白Claudin-1、E-cadherin、N-cadherin和snail蛋白的表达结果显示E-cadherin蛋白的表达明显降低;Claudin-1、N-cadherin和snail蛋白增高,有统计学差异(P<0.05)。mTOR/STAT3/AKT信号通路对肝癌细胞EMT过程具有正向的影响力,促进肝癌细胞的侵袭与转移。7 IFR1可解除miRNA-345对mTOR/STAT3/AKT通路蛋白的表达的抑制作用。对肝细胞肿瘤侵袭力的促进作用。8转染空载体的SMMC-7721细胞株感染后裸鼠后,肿瘤体积每日增长明显大于感染转染miR0210-MR04的细胞株SMMC-7721,肿瘤体积差异显著,具有统计学意义。肿瘤肺转移的情况明显高于感染了转染miR0210-MR04的SMMC-7721细胞的裸鼠,有显著性差异(P<0.05)。结果表明miR-345的过表达对裸鼠肿瘤生长及肺转移方面具有抑制作用。结论miRNA-345通过靶向IRF1介导的mTOR/STAT3/AKT信号通路来抑制EMT过程,进而抑制肝癌细胞的侵袭和转移。本研究对治疗和预防肝癌转移具有一定的临床价值。
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