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SIAH1与Bim在乳腺癌中的表达及意义

温媛媛  
【摘要】: 前言 乳腺癌是女性一种常见的恶性肿瘤,已成为女性死亡的主要原因。乳腺癌的发生经历了以下几个阶段:正常—普通导管增生—不典型增生—导管原位癌—乳腺浸润性导管癌,探讨与乳腺癌动态发展过程相关的基因对治疗乳腺癌具有重要意义。 SIAH家族蛋白是果蝇属SINA蛋白的同系物,人类有两个高度保守的同源SINA:SIAH1和SIAH2, siahl定位于16q12号染色体,编码282个氨基酸,与果蝇属sina有76%的氨基酸相似,siah2定位于3q25号染色体,编码了324个氨基酸,与果蝇属sina有68%的同一性,与siahl有77%的同一性。然而SIAH1和SIAH2蛋白在N端有显著差别。SIAH1蛋白具有E3泛素连接酶的活性,可调节一些蛋白的泛素化和降解,这些蛋白包括B-catenin, c-myb, APC和SIAH1本身。SIAH1可作为一种肿瘤抑制因子发挥生物学作用,研究发现SIAH1在肝癌细胞系中低表达且过表达SIAH1后可诱导肝癌细胞的凋亡。乳腺癌细胞过表达SIAH1后可通过改变有丝分裂来抑制细胞生长和诱导细胞凋亡。还有研究表明SIAH1可以在p53依赖和独立的细胞凋亡和肿瘤抑制细胞模型中表达。 Bim (Bcl-2 interacting mediator of cell death)是Bcl-2家族中BH3-only亚家族的成员,是一种重要的凋亡调节蛋白。现已明确,Bim分子在一定的凋亡刺激下被激活,活化的Bim分子即可通过与Bcl-2/Bax的相互作用激活Bax,从而引起线粒体途径的细胞凋亡。 最近有研究发现SIAH1可能通过JNK/c-jun途径来调节细胞凋亡。JNK信号通路在细胞应激和细胞凋亡中起重要作用,且JNK可通过调控Bim的表达来诱导细胞凋亡。所以我们推测SIAH1可能通过JNK通路来调控Bim,从而诱导乳腺癌细胞的凋亡,但上述假设是否成立?其具体机制如何?这些问题需要我们进一步研究证实。 本研究目的旨在探讨乳腺组织中SIAH1和Bim的表达情况及与临床病理学参数的意义。在细胞水平上,通过过表达和干扰SIAH1,观察其对Bim表达,MAPK信号通路活性及对乳腺癌细胞凋亡和生长侵袭能力的影响。 材料与方法 1、乳腺组织 本研究选取了231例乳腺组织标本(包括40例正常乳腺组织,53例乳腺不典型增生组织,36例乳腺导管原位癌组织和102例乳腺浸润性导管癌组织),均来自中国医科大学附属第一临床学院2005-2008年肿瘤外科手术切除的标本,所有患者术前均未接受放、化疗。标本经4%中性甲醛固定,石蜡包埋,HE常规染色后明确诊断。其中部分癌旁乳腺组织(远离肿瘤至少5厘米)和癌组织离体后立即放入液氮后-70℃冰箱保存备用。 2、免疫组织化学染色及结果判定 标本用中性福尔马林溶液固定,石蜡包埋,制成4μm切片,经脱蜡,脱苯,水化后,采用链菌素抗生物素蛋白-过氧化物酶免疫组化法(S-P法)检测SIAH1和Bim蛋白表达。多克隆抗体SIAH1和Bim4℃孵育过夜。以PBS缓冲液代替抗为阴性对照。结果判定:SIAH1和Bim以细胞质中出现棕黄色颗粒为阳性显色。高倍视野(×400)下选阳性信号最强区域计数200个肿瘤细胞中阳性细胞数,按SIAH1和Bim表达百分率分为以下四个等级:0%为0分,1%-50%为1分,51%-75%为2分,75%为3分。根据免疫组化染色强度分为三个等级:浅黄色计为1分,棕黄色计为2分,黄褐色计为3分。以阳性细胞率和染色强度的分值乘积作为每一例的积分,积分4者判定为阴性,积分≥4为阳性。 3、细胞培养 用含10%新鲜胎牛血清的DMEM培养基,在37℃,5%CO2的条件下培养人乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF7,人乳腺正常上皮细胞系MCF7-10A。 4、Western Blot 在收集的细胞内加入裂解液充分裂解,低温高速离心(4℃,12000转/min,30min),提取上清为总蛋白。上样蛋白量为60μg。电泳(12%SDS-PAGE凝胶)、转印、封闭,一抗SIAH1 (1:400)、Bim (1:1000)、JNK (1:1000)、p-JNK (1:1000)、ERK (1:400)、p-ERK (1:400)、p38 (1:400)、p-p38 (1:400)和β-actin (1:200),4℃孵育过夜,分别与各自对应的二抗(1:4000)室温孵育2小时,ECL显色,结果经自动凝胶成像分析仪采集,进行灰度值测定。 5、RT-PCR 采用TrizolTM试剂提取乳腺癌组织或培养细胞的总RNA,利用RNA PCR Kit (AMV)Ver.3.0试剂盒进行反转录。分别扩增SIAH1和Bim,以β-actin为内参。扩增产物经1.5%琼脂糖凝胶电泳后,成像分析。 6、siRNA干扰 根据siRNA设计原则,选取人SIAH1 mRNA和Bim mRNA中的特异性核苷酸片段为靶目标,应用Ambion公司在线siRNA设计软件设计SIAH1和Bim的RNAi序列,经Blast确定所选靶向的基因是特异的,序列由上海吉凯基因化学技术有限公司合成。实验分三组:空白对照组、非特异性siRNA转染组和特异性siRNA转染组,每个实验均重复三次,转染具体步骤按Lipofect 2000试剂说明书进行。SIAH1 siRNA序列:1:5'-AACTCCTGCCTCCTTATGTATTT-3',2:5'-GAUAGGAAC ACGCAAGCAA-3',3:5'-GUUGCAUGUAGUAACACUA-3'。非特异性siRNA 1 (control siRNA 1)序列:5'-AAGAGCCGTCAGACTGCTACA-3'。Bim siRNA序列:1:5'-ACCGAGAAGGUAGACAAUU-3',2:5'-CUACCUCCCUACAGACA GA-3',3:5'-CUACCUCCCUACAGACAGA-3'。非特异性siRNA 2 (control siRNA 2)序列:5'-CGUACGCGGAAUACUUCGA-3'。鉴于转染效率和稳定性,我们选择SIAH1 siRNA 1和Bim siRNA 1进行实验。 7、细胞转染 SIAH1表达质粒pcDNA3-myc-SIAH1和对照质粒pcDNA3-myc由Matsuzawa Shu-ichi (Burnham Institute, La Jolla, California, USA)教授惠赠。具体转染步骤按脂质体LipofectamineTM试剂说明书进行。以未转染的细胞和转染空载体细胞作为对照。 8、MTT法检测细胞增殖 将单个细胞悬液接种于96孔培养板中,每孔含104个细胞,培养24小时,每孔加入MTT (Methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide)溶液继续培养4小时,加入DMSO,490nm波长下测定各孔吸收值,以不含细胞的等体积培养基作对照。绘制细胞生长曲线。 9、细胞侵袭能力检测 在transwell小室下室加入600μl含10%胎牛血清DMEM培养基,上室加入100μl预冷的用无血清DMEM培养基稀释的Matrigel (1:7),将转染后24小时的细胞接种到上室。37℃,5%CO2孵箱中培养32小时后吸尽培养基,PBS清洗后,甲醇室温固定15分钟,用棉签擦掉微孔膜上表面的细胞,苏木素染色,室温干燥过夜。取下微孔膜,置载玻片上,镜下观察。 10、流式细胞仪检测细胞凋亡 收集对数生长期细胞制成1×107个/ml细胞悬液。取1ml细胞悬液75%冷乙醇于4℃固定、离心后制成500μl的细胞悬液,加碘化丙啶染液于4℃孵育45分钟后上机检测,ModFitLT3.0软件分析细胞凋亡。sub-G1期细胞代表凋亡细胞。 11、统计分析 各组资料利用SPSS for Window 13.0进行统计分析。P0.05有统计学意义。 结果 1、SIAH1在乳腺癌中低表达,且可通过上调Bim表达来诱导乳腺癌细胞凋亡 (1) SIAH1和Bim蛋白在乳腺癌癌变过程中表达逐渐下调,并且二者表达与乳腺癌分期和分化相关:免疫组化结果显示,SIAH1和Bim蛋白在乳腺正常组织,乳腺不典型增生,乳腺导管原位癌和乳腺浸润性导管癌中的阳性表达率分别为85.0%与87.5%,66.0%与67.9%,52.8%与63.9%,28.4%and 34.3%。统计学结果显示:SIAH1 (P=0.002)和Bim (P=0.008)蛋白在乳腺正常组织和导管原位癌中表达有明显差别,SIAH1 (P=0.016)和Bim (P=0.002)蛋白在导管原位癌和浸润性导管癌中表达也有明显统计学意义。在231例乳腺组织中,SIAH1与Bim蛋白表达呈正相关(P0.001,rs=0.395)。SIAH1 (P=0.025和P=0.018)与Bim(P=0.045和P=0.032)蛋白在高分化和早期乳腺癌中呈高表达。 (2) SIAH1 mRNA和蛋白在乳腺癌组织和乳腺癌细胞系中低表达:RT-PCR和Western blot结果显示,SIAH1 mRNA (P0.05)与蛋白(P<0.05)在乳腺癌组织表达低于癌旁乳腺组织,在乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7中表达低于乳腺正常上皮细胞系MCF-10A (P0.05)。 (3)过表达SIAH1后可上调Bim的表达,从而诱导乳腺癌细胞凋亡:实验结果表明,与乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7转染空质粒组相比,转染pcDNA3-myc-SIAH1后,Bim(P<0.05)表达上调,细胞凋亡率(P<0.05)增加;与乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7转染pcDNA3-myc-SIAH1相比,共转染pcDNA3-myc-SIAH1和SIAH1 siRNA 1后,凋亡率(P<0.05)明显减少。 (4)过表达SIAH1以不依赖Bim的途径来抑制乳腺癌细胞的侵袭:细胞侵袭实验表明,与乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7转染control siRNA 1组(13.26±2.18与11.43±1.83)或未转染组(15.45±2.36与11.69±1.62)相比,转染SIAH1 siRNA 1组(55.21±5.23与43.17±4.12)后,乳腺癌细胞侵袭力(P<0.05)增加。相反的,乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7转染pcDNA3-myc-SIAH1 (3.21±0.96与2.93±0.73)后,细胞侵袭力比转染pcDNA3-myc组(14.36±2.32与11.73±1.76)或未转染组(15.45±2.36与11.69±1.62)降低。乳腺癌细胞系MDA-MB-231和MCF-7共转染pcDNA3-myc-SIAH1与Bim siRNA 1 (3.06±0.89与2.09±0.68)后,细胞侵袭力与单独转染pcDNA3-myc-SIAH1组(3.21±0.96与2.93±0.73)相比无明显差别。 2、SIAH1可激活JNK通路上调Bim表达来诱导乳腺癌细胞凋亡,且可使ERK通路失活来抑制乳腺癌细胞侵袭 (1) SIAH1在乳腺癌细胞系中可调控MAPK通路的活性:Western blot结果显示,过表达SIAH1后可上调P-JNK蛋白的表达且可下调P-ERK蛋白的表达。相反的,干扰SIAH1后可下调P-JNK蛋白的表达且可上调P-ERK蛋白的表达。过表达或干扰SIAH1对P-P38蛋白的表达无明显影响。 (2)过表达SIAH1可通过激活JNK/Bim通路来诱导乳腺癌细胞凋亡:Western blot结果表明,采用JNK通路的特异性抑制剂SP600125后,过表达SIAH1导致的P-JNK和Bim蛋白表达上调被抑制。流式结果显示,过表达SIAH1诱导的乳腺癌细胞凋亡可被SP600125抑制。 (3)过表达SIAH1可通过ERK通路来抑制乳腺癌细胞侵袭:Western blot结果表明,采用ERK通路的特异性抑制剂PD98059后,干扰SIAH1导致的P-ERK蛋白表达上调被抑制。Transwell结果表明,干扰SIAH1导致的乳腺癌细胞侵袭力增加可被PD98059抑制。 (4)JNK通路和ERK通路同时影响SIAH1调节的乳腺癌细胞生长:MTT结果显示,过表达SIAH1抑制乳腺癌细胞的生长可被SP600125影响。同时,我们观察到干扰SIAH1促进乳腺癌细胞的生长可被PD98059抑制。 结论 1、SIAH1在乳腺癌癌变过程中可作为一种肿瘤抑制因子发挥作用,SIAH1与Bim表达呈正相关,并且它们均与乳腺癌的临床病理分期和分化密切相关。 2、在乳腺癌细胞中SIAH1通过调控JNK通路的活性来上调Bim表达,促进乳腺癌细胞凋亡。 3、在乳腺癌细胞中SIAH1通过调控ERK通路的活性来抑制乳腺癌细胞侵袭,且不依赖于Bim的表达。


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