中华I临床医师杂志f电子版)2014年3月第8卷第5期Chin J e1 dans伯lectron ̄c Edition).March 1.2014.voL8.No ・临床论著・ microRNA 2 1参与调控膀胱癌细胞增殖 及多柔比星敏感性的研究 邓夏珩李鹏超陶俊刘康秦超居小兵李杰 吕强殷长军 【摘要】 目的能。方法膀胱移行细胞癌是一种常见的恶性肿瘤,且复发率很高。由于microRNA.21 (miR-21)在多种类型肿瘤中参与肿瘤发生及耐药,故通过此次研究探索其在膀胱移行细胞癌中的功 肿瘤组织及癌旁正常组织中的miR.21及目的蛋白PTEN表达水平分别采用实时qRT-PCR 与癌旁正常膀胱组织相比, 及Western blot方法进行测量。采用MTT法评估miR.21对于癌细胞增殖以及多柔比星敏感性的影 响。采用流式细胞术探究T24细胞系中多柔比星引起的细胞凋亡。结果miR-21在膀胱肿瘤组织中的表达水平显著上调,而PTEN蛋白表达低水平。活体内研究发现miR-21 与PTEN表达呈负相关。miR.21过表达可显著促进T24细胞系的细胞增殖与多柔比星敏感性。 结论miR-21可能是膀胱移行细胞癌的致癌因素,有望成为膀胱移行细胞癌的治疗新靶点。 【关键词】 膀胱肿瘤; 癌,移行细胞; 微RNA-21;PTEN磷酸水解酶; 多柔比星; 敏感性 mieroRNA-21 modulates cell proliferation and sensitivity to doxorubicin in bladder cancer cells DengXiaheng,LiPengchao,TaoJun,LiuKang,Q Chao,JuXiaobing,LiJie,Lyu Qiang,Yin Chan ̄dun. Department of Urology, e First Afilfiated Hospital ofNanjing Medical University,Nanifng 210029, Chma Correspondingauthor."LyuQiang,Email:doctorlvqiang@sina,com [Abstract] Objective Transiitonal cell carcinomas(TCCs)of the urinary bladder are common malignancies、)l,im a hJ recurrence rate.Since microRNA一21(miR-21)may contribute to tumorigenesis and chemoresistance in many cancer types.we aimed to investigate its eficacy ifn TCCs.Methods 111e expression of miR-2 1 and its target PTEN was determined by real—time qRT-PCR and western blotting, respectively in tumor tissues as well as adjacent non-tumor mucosa.The effect of miR-2 1 on cell proliferation and chemosensitivity to doxorubicin were measured using the MTT method.Cell apoptosis nduced iby doxombicin was investigated using low fcytometry in the T24 cell line.Results MiR-21 was significantly up—regulated in tumor tissues while PTEN was expressed in lower levels compared to non-tumor tissues.A negative correlation between expression ofmiR-21 and PTEN was established/n vivo Conclusion Cell proliferation and chemoresistance o doxombitcin were promoted y boverexpression of miR.21 in T24 cells. [Key words] Urinary blddera neoplsms;Caarcinoma,transitional cell;microRNA-21;PTEN phosphohydrolase;Doxorubicin;Sensitivity 在我国,膀胱肿瘤是泌尿道最常见的肿瘤 ¨, 其中大部分是移行细胞癌,大约70%的肿瘤初次诊 断时局限于黏膜或黏膜下。根据现有指南,这些非 平滑肌侵袭性的肿瘤经尿道切除后通常需行膀胱 灌注治疗,多柔比星及其衍生物常常被用做膀胱灌 注的治疗药物。然而,仍然有31% ̄78%的患者5 年内会复发。更加严峻的是,大约20%的复发患者 疾病会进展【2J。复发通常在膀胱灌注治疗中或治疗 后出现,所以我们认为,膀胱肿瘤细胞的耐药性或 DOI:IO.3877/ema.j.issn.1674—0785.2014.05.001 基金项目:国家自然科学基金(81272832);江苏省自然科学基金 (bk2011848) 作者单位:210029南京医科大学第一附属医院泌尿外科 通讯作者:吕强,Email:doctorlvqiang@sina.corn 中华临床医师杂志r电子版)2014年3月第8卷第5期Chin J Clinicians(Elec ̄onie Edition).March 1.2014.vo1.8.N 许是疾病再现的一个重要机制。 microRNA(miRNA)是一组短链非编码 RNA,通过与其相关的mRNA分子3端非编码区 (untranslated region,UTR)互补配对,参与基因表 达的转录后调控,促进mRNA降解,抑制蛋白翻译。 miRNA可以同时调控成百上千的目的mRNA表达, 进而调控细胞周期,影响细胞增殖、分化、凋亡以 及肿瘤发生【3]。在乳腺癌、结肠癌、肺癌及前列腺 癌等多种肿瘤中miR-21呈高表达,表明I1liR.21与 肿瘤发生有密切关系【4J。近期研究发现,miR.21参 与了肿瘤细胞对细胞毒药物的耐药性,且miR-21 表达越高细胞耐药性就越明显。这些研究结果说明 miR.21可能是~个潜在的治疗靶点,并且表明其可 能通过抑制肿瘤抑制基因诸如PTEN、PDCD4或者 TPM1的表达促进肿瘤发生发展。 资料与方法 1.组织样本及细胞培养:所有的肿瘤组织样本 均收集自2013年7~1O月间疑似膀胱癌患者行膀 胱赘生物切除术时,共8例患者,男7例,女1例。 术后经病理检查确诊为膀胱癌。癌旁正常组织亦如 是,其中半数被送至病理检验确定没有被肿瘤组织 污染。临床标本的收集和使用得到医院伦理委员会 的同意,肿瘤根据TNM分期进行分期和WH02004 分级标准进行分级。人类膀胱肿瘤细胞系T24购自 中国科学院(中国,上海)细胞库,用含15%小牛 血清的RPMI.1640,100 U/ml青霉素及100 链霉素的培养基,在37℃,5%CO2条件下培养。 以0.05%的胰蛋白酶消化传代,2 d传代1次。 2.RNA提取与实时定量qRT.PCR:采用Trizol 法从组织内提取RNA,采用Taqman探针法检测 miR.21的表达。采用基因特异性茎环结构RT引物, 1 0 ng RNA进行转录反应。每份样本重复三次无RT 及无模板对照实验。数据通过比较Ct值进行分析。 3.转染:转染前l d将细胞接种到6孔板上, 使之达到70%的汇合度。运用Lipofectamine 2000 (购自Invirtogen公司)转染试剂,按照说明书进行 细胞转染。采用的miR-21 mimic的序列:sense, 5 7AC 兀,AI『CAGACI『GAI『In1兀『GA-3’:anti—sense, 5’.I『CAACAUCAGUCUGAL AGCGCUA一3’。与人 类基因序列无同源序列的RNA作为阴性对照组 (NC):sense,5’.UUCUCCGCCGCCGAACGCGU GUCACGCGUTTTT.3’:anti.sense,5’一CAGUACU UUUGUGUAG.UACAA.3’,以上均由上海基因制药 公司设计并合成。 4.细胞增殖分析:转染后24 h,将细胞分别以 3 000个/每孔接种于96孔板,分别培养24 h、48 h、 72h和96h进行检测,并使用MTT法检测细胞增 殖。在酶标仪上以波长490 nln测各孔的吸光度值。 以上实验重复6次。增殖曲线根据每个时间点的平 均吸光度作出。 5.药物敏感性分析:转染后48 h,消化细胞将 细胞以3 000个/每孔接种于96孔板,隔夜后予不 同浓度的多柔比星进行处理。48 h后采用MTT法 检测细胞活性。抑制率计算如下:抑制率=(1一 ODtreat ̄l/OD。。n们1)X 100%。采用Probit回归模型作 出不同浓度的剂量.效应曲线计算IC50。每个浓度 囊括5个副孔,且进行三次独立实验以确定IC50 的平均值。 6.细胞凋亡分析:转染后48 h,适当浓度多柔 比星处理细胞24 h,提取细胞,冰冷PBS洗涤两遍, 然后加入5山Annexin V.FITC和10 碘化丙啶 (PI)室温避光15 min,用流式细胞术分析。凋亡 细胞具有高Annexin V荧光信号和低PI信号。 7.Western blot分析:采用的PTEN一抗来自 于生物世界技术公司(美国),13-actin抗体来自圣 克鲁斯生物公司。取等量40 蛋白加入上样缓冲 液制备组织蛋白变性样本,1 2.5%十二烷基磺酸钠 (SDS).聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)分离蛋白。电泳 后,转移至聚偏氟乙烯(PDV.F)膜,经5%脱脂牛 奶封闭后加入一抗,洗膜后加入相应酶标二抗辣根 过氧化物酶,暗室胶片曝光。采用AlphaEaseFC软 件进行条带读取和分析。 8.统计学处理:采用SPSS 12.0软件进行统计 学处理。定量数据以均数±标准差( ±s)表示, 采用Student's t检验,频率数据采用 检验。采用 Probit回归模型作剂量.效应曲线计算IC50。P<0.05 为差异有统计学意义。 结 果 1.miR-21在膀胱移行细胞癌组织样本中高表 达且与PTEN表达呈负相关:我们首先测定膀胱移 行细胞癌组织样本中miR-21与目的蛋白PTEN的 表达水平。由于一些技术原因,这些组织样本均取 自膀胱肿瘤切除术,仅能代表早期肿瘤(表1)。 如图l所示,与癌旁正常组织相比,miR.21在肿瘤 4 表1 每份样本的临床和病理特点及相对miR-21和PTEN表达水平 注:。表达为AACt,以RNU6B为标准。 以13-actin不同浓度区分PTEN浓度进行计算。所有的值均经过.1og2转化。T:肿瘤组织;N:癌旁 正常组织 组织中的表达显著增高(JP<0.05),PTEN表达显 在500ng/ml多柔比星引起细胞凋亡中的作用。如 著降低(尸<O.05)。相关分析表明miR-21和PTEN 图3所示,miR.21过表达可以降低大约50%的凋 有一定程度的负相关关系(,.=--0.86 P<0.01)。 亡率,然而miR.21下调能够明显促进细胞死亡 这些结果表明miR.21在膀胱移行细胞癌组织高表 (均P<0.01)。此结果与之前药物敏感性分析的结 达,且可能通过抑制PTEN发挥功能。 果相同 表明miR一21引起的药物敏感性改变可能 2.T24细胞系中miR-21促进肿瘤细胞增殖: 与细胞凋亡通路相关。 膀胱肿瘤T24细胞具有高侵袭性,miR-21表达量中 等。为了探究T24细胞中miR.21在细胞增殖的生 讨 论 物学效应,我们通过转染合成的miR-2 1 mimics和 此次研究中我们进行了体外miR.21在膀胱肿 imR-21抑制物上调和下调miR-21水平。如图2A 瘤中的功能研究,表明了其在细胞增殖、凋亡以及 中所示,与对照组相比,上调miR.21水平72 h和 药物敏感性中的重要作用。我们同时也揭示了 96 h后细胞显著增殖,而下调miR-21水平48 h后 miR.21的致癌作用或许与其在T24细胞中抑制 细胞增殖暂停。这些结果表明miR-21可能调节细 PTEN基因表达有关。 胞生长并且在膀胱肿瘤产生中起到致癌作用。 imR-21一直被认为在肿瘤发生过程中起到重 3.miR-21调节T24细胞对多柔比星的药物敏 要作用,并且在多种肿瘤中表达上调,参与肿瘤细 感性:越来越多的证据表明,抑制miR-21治疗可 胞生长和增殖、加速细胞周期进展、抑制细胞凋亡 能提高多种肿瘤的化疗敏感性。多柔比星是一种常 以及促进肿瘤细胞产生化疗药物耐药性。最近一些 用于膀胱灌注化疗及用于膀胱肿瘤早期患者全身 研究发现,由于miR-21表达量不同,膀胱移行细 化疗的药物,我们检测了rniR-21是否能够调节T24 胞癌的侵袭性也有所改变[5刮。我们的研究结果表明 细胞对多柔比星的敏感性。每组都作出了剂量.效应 miR.21在早期膀胱肿瘤患者中上调明显,促进膀胱 曲线。如图2B所示,与对照组相比miR一21 mimics 肿瘤细胞增殖,这是与前人研究结果一致的。 组的曲线向内变动,表明细胞对药物脱敏。与此相 细胞生长被多种信号级联方式控制,包括细胞 反,图2C则表明miR-21抑制物可以调高细胞对此 周期控制、生长因子通路影响以及蛋白的合成。其 药物的敏感性。miR-21 mimics组IC50为(1 284.2± 中,同源性磷酸酶.张力蛋白(PTEN)是一类47 kDa 280.3) ,对照组为(689.4±58.3)ng/ml(P< 的磷脂酰肌醇.3,4,5.三磷酸肌醇3.磷酸酶,包括 0.05)。而lI1iR-21抑制物组IC50为(369.7±65.8) 了一个张力蛋白类似域及一个催化域,与双特异性 ng/ml,对照组为(692.4±35.1)ng/ml(P<O.05, 蛋白酪氨酸磷酸酶结构类似。这类蛋白使得磷酸肌 图2D)。这些结果表明miR.21可影响T24细胞对 醇去磷酸化,负性调节胞内PIP3的水平并且可能 多柔比星的药物敏感性。 借此影响AKT信号通路。PTEN被认为是一类抑癌 4.miR-21影响多柔比星引起的T24细胞凋亡: 基因,常常在包括膀胱癌的大量肿瘤中产生突变 丌。 为了进一步探究,我们采用流式细胞术评估miR-21 miRNA主要通过与mRNA 3’未翻译区相结合调节 中华临床医师杂志f电子版)2014年3月第8卷第5期Chin J Clinicians(Electronic Ediiton).March 1 ̄014.v0l_8.N 转录后基因表达发挥功能。研究表明,miR.21直接 性。这些结果揭示了miR.21在肿瘤形成中的致癌 作用于Pn 基因,负性调节其蛋白表达,发挥其 致癌作用【8 ¨。我们的研究发现,与癌旁正常组织 相比,肿瘤组织中PTEN蛋白水平下调而miR-21 作用,并且为治疗膀胱移行细胞癌提供了潜在的治 疗靶点。 (本文图片见光盘) 水平增高,并且两者呈负相关关系。此次研究中, 我们仅仅探索了复杂的肿瘤发生机制中miRNA可 能具有的功能,并不能排除miR.21所参与的其他 机制。但是,PTEN有可能参与了miR.21介导膀胱 移行细胞癌的发生。 我们同时也首次表明了miR.21上调可能影响 T24细胞对多柔比星的耐药性,下调可能促进T24 细胞对多柔比星的敏感度。多柔比星广泛应用于膀 参考文献 【1] 韩苏军,张思维,陈万青,等.中国膀胱癌死亡现状及流行趋势 分析【 现代泌尿外科杂志,2013,l8(3):228-232. 【2] Babjuk M,Oosterlinck W Sylvester R,et a1.EAU guidelines on non-muscle・invasive urothelial carcinoma ofthe bladder[J].Eur Uml, 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Ur0l Oncol,2010,28(1):39-48. 化疗药物耐药性产生的原因包括多药耐药基因相 关的信号通路作用,DNA破坏修复的增加以及细胞 凋亡减弱等。我们的研究发现miR-2 1过表达能够 下调多柔比星引起T24细胞凋亡而敲除miR-21可 以促进细胞死亡。 【7】Platt FM,Hurst CD,Taylor CF,et a1.Spectrum of phosphatidylinosit0l 3-kinase pathway gane alterations in blddera cancer[J].Clin CancerRes,2009,15(19):6008-6017. 【8】Meng Henson Wehbe-JanekH,et a1.MieroRNA-21 regulates expression of the PTEN tumor suppressor gene in human hepatoceltular cancer[J].Gastroenterology,2007,133(2):647—658. 【9】Vincil ̄aerra M,Sgroi A,Veyrat-Durebex C,et a1.Unsaturated fatty acids inhibit the expression of tumor suppressor phosphatase and 膀胱腔内化疗药物灌注长期以来一直被认为 是非平滑肌侵袭性膀胱肿瘤患者化疗的标准方案, 虽然其效果与卡介苗治疗类似[2】。但是考虑到卡介 苗可能产生的不可预料反应,化疗可能是最被医生 和患者所广泛接受的治疗方案。然而,腔内化疗的 肿瘤复发率确实不容忽视的。另外,尽管许多细胞 tensin homolog(PT ̄3 via mieroRNA一21 pp-regulatin ien hepatoeytes阴,Hepatology,2009,49(4):1176・1184. 【10】Zhang JG,Wang JJ,Zhao F'et a1.MicroRNA-21(miR-21)represses tumor suppressor PTEN and promotes growth and invasion in non-small cell lung cancer ̄SCLC) .Cln Cliaim Acta,2010, 411(11/12):846—852. 【1I】Qi L,Bart J,Tan et a1.Expression of miR一21 and its targets Ⅱ!N,PDCD4,rM1)in flat epiheltil ataypia of the breast in relationtoductal carcinomain situandinvasive carcinoma[J].BMC Cancer,2009,9:163. 毒药物均可用于膀胱肿瘤的化疗,但没有任何一种 药物具有明显优势【2】,说明细胞固有的耐药性起到 了主要作用。我们结果表明在体外实验中,miR-21 可能参与调节对细胞毒药物的敏感性。最近有研究 【12】NogawaM,Yuasa Kimura S,et a1.Intravesical administration of small interfering RNA targetng PLK-1i successfully prevents the 表明,转染抗药物敏感寡核苷酸为治疗膀胱肿瘤提 供了一种可能【1 。因此,我们需要进一步的机体内 部研究。 growth ofbldder acancer[J].J Clin Invest,2005,115(4):978—985. (收稿日期:2014-01.07) (本文编辑:郝锐) 综上所述,miR-21在膀胱移行细胞癌中高表 达,促进细胞增殖和肿瘤细胞T24细胞的药物耐药 邓夏珩,李鹏超,陶俊,等.microRNA.21参与调控膀胱癌细胞增殖及多柔比星敏感性的研究【J/CD].中华临床医师杂志:电子版,2014,8 (5):810.814.