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[22] 陈淑如,黄宇康,吴楚成,等.miR-155对乳腺癌细胞增殖、凋
亡及耐药蛋白表达的调控作用研究[J].临床肿瘤学杂志,
2015,20(02):108-111.
CHENSR,HUANGYK,WUCC,etal.RegulationofmiR-155onproliferation,apoptosisandexpressionofdrug-resistantpro teinsinbreastcancercells[J].JClinOncol,2015,20(02):108-111.
(编校:蔺癑)
ALDH1A1增强乳腺癌细胞血管生成因子表达并促进共培养HUVEC细胞小管形成和侵袭能力
赵洪玉,阿不都艾尼·图尔逊,范明江
ALDH1A1enhancestheexpressionofangiogenesisfactorinbreastcancercellsandpro
motestubuleformationandinvasionofco
-culturedHUVECcellsZHAOHongyu,Abduhini·Tursun,FANMingjiang
SurgicalOncologyofBreastandThyroid,theFirstPeople'sHospitalofKashgar,XinjiangKashgar844000,China.
【Abstract】 Objective:Toinvestigatetheeffectofstemcellmarkeraldehydedehydrogenase1A1(ALDH1A1)ontheexpressionofangiogenicfactorsinbreastcancercellsandtheeffectoftubuleformationan
dinvasiononHUVECcellsco-culturedwithbreastcancercells.Methods:TheexpressionofALDH1A1inbreastcancertissuesandbreasthyperplasiatissueswasdetectedbyimmunohistochemistry.Breastcancercells(MCF-7andMDA-MB-231)weretransfectedwithALDH1A1shRNAoroverexpressingALDH1A1-pcDNA3.1plasmid,andtheeffectsofknockdownoroverexpressionofALDH1A1ontheexpressionofvascularendothelialgrowthfactor(VEGF),hypoxiainduciblefactor-1α(HIF-1α)andinterleukin-12(IL-12)inbreastcancercellsweredetectedbyqRT-PCRandWest ernblot.BreastcancercellsweretreatedwithexogenousRAandRARblocker(AGN193109)for48hourstoinves tigatewhetherretinoicacidsignalingpathwaywasinvolvedintheregulationofALDH1A1onVEGFandHIF-1α.Breastcancercells(MCF-7andMDA-MB-231)andHUVECcellswereco-culturedtomimicthemicroen
vi ronmentoftumorformation,andthetubularformationabilityandcellinvasionabilityofHUVECwereexamined.Re sults:ThemeanopticaldensityofALDH1A1staininginbreastcancertissueswassignificantlyhigherthanthatinbreasthyperplasiatissues,andthelymphnodemetastasisofbreastcancertissueswassignificantlyhigherthanthatinnon-lymphnodemetastaticbreastcancertissues(P<0.05).KnockdownofALDH1A1significantlyreducedVEGFandHIF-1αproteinexpressionandup-regulatedIL-12proteinexpressioninMCF-7andMDA-MB-231cells.However,up-regulationofALDH1A1expressionreversedthesechanges.ExogenousRAtreatmentsignificantlyup-regulatedtheexpressionofVEGFandHIF-1αinMCF-7andMDA-MB-231cells,however,RARblockertreatmentinhibitedtheup-regulationofVEGFandHIF-1αinMCF-7andMDA-MB-231cells.KnockdownofAL
DH1A1expressioninbreastcancercellsresultedinasignificantdecreaseintubuleformationandinvasiveabilityofco-culturedHUVECcells.Up-regulationofALDH1A1expressioninbreastcancercellssignificantlypromotedtubuleformationandinvasionofco-culturedHUVECcells.Conclusion:Inbreastcancercells,ALDH1A1up-regu latestheexpressionofangiogenicfactorsandincreasestheangiogeniccapacityofco-culturedendothelialcellsbyactivatingHIF-1αa
ndretinoicacidsignalingpathways,therebyincreasingtumorinvasiveness.【Keywords】breastcancer,aldehydedehydrogenase1A1,retinoicacid,hypoxiainduciblefactor-1α,invasion,an giogenesis
ModernOncology2021,29(04):0552-0559
【收稿日期】 2020-04-28
【基金项目】 新疆维吾尔族自治区科技支疆项目(编号:2017E0263)
【作者单位】 喀什地区第一人民医院乳腺甲状腺肿瘤外科,新疆 喀什 844000
【作者简介】 赵洪玉(1985-),男,青海西宁人,主治医师,主要从事乳腺甲状腺肿瘤及消化道肿瘤的临床研究。E-mail:591088582@qq.com【通讯作者】 范明江(1973-),男,新疆奎屯人,副主任医师,主要从事乳腺及甲状腺疾病的临床研究。E-mail:Mingjiang_F11@163.com
·255·赵洪玉,等 ALDH1A1增强乳腺癌细胞血管生成因子表达并促进共培养HUVEC细胞小管形成和侵袭能力
【摘要】 目的:探讨干细胞标志物醛脱氢酶1A1(ALDH1A1)对乳腺癌细胞血管生成因子表达的影响,以及对与乳腺癌细胞共培养的HUVEC细胞小管形成和侵袭能力的影响。方法:采用免疫组化检测了乳腺癌组织和乳腺增生组织中A
LDH1A1的表达。使用ALDH1A1shRNA或过表达ALDH1A1的pcDNA3.1质粒转染乳腺癌细胞(MCF-7和MDA-MB-231),通过qRT-PCR和Westernblot检测敲低或过表达ALDH1A1对乳腺癌细胞中血管内皮生长因子(VEGF)、缺氧
诱导因子-1α(HIF-1α)和白细胞介素-12(IL-12)表达的影响。通过用1μmol/L的外源性RA和RAR阻断剂(AGN193109)处理乳腺癌细胞48h来考察视黄酸信号通路是否参与ALDH1A1对VEGF和HIF-1α的调控过程。将乳腺癌细胞(MCF-7和MDA-MB-231)和HUVEC细胞共培养来模拟肿瘤形成的微环境,并检测HUVEC的小管形成能力和细胞侵袭能力。结果:乳腺癌组织的ALDH1A1染色平均光密度显著高于乳腺增生组织,并且淋巴结转移的乳腺癌组织显著高于未淋巴结转移的乳腺癌组织(P<0.05)。敲低ALDH1A1可显著降低MCF-7和MDA-MB-231细胞中VEGF和HIF-1α蛋白表达,并上调IL-12蛋白表达。然而,上调ALDH1A1表达则可逆转上述变化。外源性RA处理可显著上调MCF-7和MDA-MB-231细胞中VEGF和HIF-1α的表达,然而,RAR阻断剂处理可抑制MCF-7和MDA-MB-231细胞中VEGF和HIF-1α的上调。敲低乳腺癌细胞中ALDH1A1的表达可导致共培养的HUVEC细胞的小管形成能力和侵袭能力显著降低。而上调乳腺癌细胞中ALDH1A1的表达则可显著促进共培养的HUVEC细胞的小管形成能力和侵袭能力。结论:在乳腺癌细胞中,ALDH1A1通过激活HIF-1α和视黄酸信号通路来上调血管生成因子的表达并提高共培养的内皮细胞的血管生成能力,从而增加肿瘤的侵袭性。
【关键词】乳腺癌;醛脱氢酶1A1;视黄酸;缺氧诱导因子-1α
;侵袭;血管生成【中图分类号】R737.9 【文献标识码】A DOI:10.3969/
j.issn.1672-4992.2021.04.003【文章编号】1672-4992-(2021)04-0552-08
在肿瘤进展中,血管生成发挥重要作用,其可通过促进
肿瘤相关新生血管的形成来增加肿瘤的侵袭性[1-2]。血管
生成可使肿瘤细胞进入循环系统,从而促进肿瘤细胞转
移[3]
。促进基质和内皮细胞生长和迁移的因子可由内皮细胞、肿瘤细胞和癌症干细胞表达并分泌[
祝福老人的祝福语4]
。前人研究发现癌症干细胞可通过产生白细胞介素-8(IL-8)、血管内皮生长
因子(VEGF)等因子来调节肿瘤新生血管的形成[5]
。因此,
减弱癌症干细胞的侵袭性可通过抑制内皮细胞对血管生成因子的反应性以及肿瘤细胞中的促血管生成表型来实现。醛脱氢酶1A1(ALDH1A1)与癌症干细胞的分化、增殖和耐药
性密切相关,其是癌症干细胞的可靠标记物[6-7]。目前,尚
不清楚ALDH1A1在介导乳腺癌干细胞中的血管生成表型和肿瘤新血管形成中的作用。此外,有报道指出,ALDH1A1异构酶可将视黄醛氧化成视黄酸(
RA)。视黄酸通过视黄酸受体(RAR)调节多种基因的表达,这些受体控制具有视黄酸反应元件(RARE)的靶基因转录[8]
。还有研究报道了视黄酸
诱导基因的差异表达影响一些乳腺癌细胞系的生长和转移
性
[9]
。本研究以人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231为实验材料,旨在考察ALDH1A1是否调节乳腺癌细胞血管生成因子的表达,及其对肿瘤血管生成的可能影响机制。
1 材料与方法1.1 细胞培养
人乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231购自美国典型培养物保藏中心。M
CF-7细胞可表达孕激素受体(PR)和雌激素受体(ER)。MDA-MB-231细胞为三阴性乳腺癌(TNBC)细胞,TNBC是乳腺癌的常见生物亚型,其病理特征是PR、ER阴性和原癌基因HER-2阴性。将MCF-7细胞和MDA-MB-231细胞培养在高糖DMEM培养基中,培养基中添加2mmol/L谷氨酰胺、10%胎牛血清(FBS)、100U/mL青霉素和0.1mg/mL链霉素,培养条件为37℃5%CO2
。培养基购自赛默飞世尔科技有限公司。人脐静脉内皮细胞(HUVEC)由美国ScienCell公司提供,将其在内皮生长培养基(EGM-2)中培养,培养基中含有hEGF、hFGF、VEGF、R3-IGF-1、抗坏血酸、氢化可的松、肝素、10%FBS、GA-1000、100U/mL青霉素、0.1mg/mL链霉素、2mmol/L谷氨酰胺,培养条件为37℃5%CO2。1.2 乳腺癌细胞的转染
将MCF-7和MDA-MB-231细胞进行传代培养,选择3~5代之间的细胞进行实验。将细胞接种在6孔板上,并用含有乱序(sh-Control)或两个ALDH1A1shRNA(sh-ALDH1A1)序列并表达嘌呤霉素(puromycin)抗性基因的慢病毒颗粒转染(S
预备党员考察表igma)。转染36h后,向细胞中加入2μg/mL的嘌呤霉素,然后进行3天筛选。将筛选细胞培养在含有1μg/mL的嘌呤霉素的完全DMEM培养基中(赛
经典英文文章默飞世尔科技有限公司)。另外,使用过表达ALDH1A1的pcDNA3.1质粒以及阴性对照质粒(空载质粒)转染细胞。pcDNA3.1质粒产自美国Invitrogen公司,过表达ALDH1A1的pcDNA3.1质粒委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
将M
CF-7和MDA-MB-231细胞用外源性RA(1μmol/L)处理48h,并且用RAR阻断剂(AGN193109,1μ
mol/L)处理细胞48h,主要用于考察视黄酸信号通路在血管生成中的作用。
1.3 RNA提取和qRT-PCR
采用mirVanamiRNA分离试剂盒(Ambion)提取MCF-7和MDA-MB-231细胞的总RNA。使用RNeasyPlus试剂盒(Qiagen)按照制造商的说明制备总RNA。QuantiTectRe verseTranscriptionKit(Qiagen)用于逆转录1μgRNA,使用QuantiNovaSYBRGreenPCRKit(Qiag
en)在Rotor-GeneQ实时荧光定量PCR分析仪(Qiagen)中进行qRT-PCR。甘油醛3-磷酸脱氢酶(GAPDH)作为内参基因。引物序列如下:ALDH1A1正向:AGTGAAGGGTTGGGGACCTAGGTTTA,反向:TGTCCAAGGGTTGTACTTTTT;VEGF正向:TCAACCAC
·
355·现代肿瘤医学 2021年02月 第29卷第04期 MODERNONCOLOGY,Feb 2021,VOL 29,No 04
玫瑰精油的功效
GCGTACACCATCTC,反向:CAAAACCCTCACCAGACTCTAGT;HIF-1α正向:
GCAACCCTTATGTGCCACTTTGTATG,反向:
GGTGTCGGGTAGTCTTTATTGG;IL-12正向:CAGGAGATAGCAACAGAGAAGG,反向:CCAAGCAATGCAGGGCTCAGAGTT;GAPDH正向:GTTAGTGAAAACGATGCAGTTCGGA,反向:CCGATTCGAAAGCACCCCTCTTGCCGA。mRNA的相对表
达量使用2
-ΔΔ
Ct方法计算。1.4 Westernblot
将细胞在RIPA缓冲液中裂解,然后细胞裂解物以16000×g在4℃离心20min,收集上清液。使用BCA蛋白质测定试剂盒测定蛋白质浓度(美国ThermoFisherScientific公司)。将等量的蛋白质在10%SDS-PAGE电泳并转移至PVDF膜,将膜在5%脱脂乳中室温下封闭30min,然后与ALDH1A1(1∶1000)、HIF-1α(1∶2000)、VEGF(1∶1000)、IL-12(1∶1500)和β-actin(1∶1000)一抗孵育过夜,然后
与辣根过氧化物酶标记的二抗在室温下孵育2h,抗体均购自CellSignalingTechnology公司。通过增强型ECL化学发光检测试剂盒显影(上海翊圣生物科技有限公司)。β-actin作为内部对照。
1.5 乳腺癌细胞与人脐静脉内皮细胞的共培养
分别将1×105
个MCF-7或MDA-MB-231细胞接种
到Transwell上室,将1×105个HUVEC细胞接种到下室,上
下室均加入1%FBS的EBM细胞培养液,然后将细胞在37℃、5%CO2环境中过夜培养。第二天将上室MCF-7或MDA-MB-231细胞转移到下室与HUVEC细胞共培养,模拟肿瘤生长微环境。另外,将Transwell上室和下室分别单独接种M
CF-7或MDA-MB-231和HUVEC细胞进行对照,培养时间为7天。1.6 小管形成测定
将与MCF-7或MDA-MB-231细胞共培养和单独培养的HUVEC细胞接种到96孔板上(2×104
个细胞/孔)。使用倒置显微镜观察24h内每个孔中形成的小管。随机取三个视野来计算不同处理下的小管形成程度,参考对照组的小管形成程度来计算相对小管形成能力。1.7 伤口愈合实验
将与MCF-7或MDA-MB-231细胞共培养和单独培养的HUVEC细胞(1×106
个细胞/mL)接种在24孔板中,细胞达到9
0%融合后,用10μL移液管尖端刮擦板的表面制造无细胞的划痕。用PBS洗涤3次除去漂浮和分离的细胞,然后加入无血清培养基。在0和24h,使用显微镜获取图像。1.8 细胞侵袭实验
使用6.5mm直径的聚碳酸酯纤维(8μm孔径)CostarTranswell板进行细胞侵袭测定。过滤器的下表面涂覆10μg明胶。下室中加入含有5%FBS的新鲜M199培养液。然后将与MCF-7或MDA-MB-231细胞共培养和单独培养的
HUVEC细胞(1×106个细胞/mL)接种到过滤器的上表面。
将小室在常氧条件下孵育24h,去除过滤器上表面的非侵袭
细胞,倒置显微镜观察侵袭细胞数量,每孔随机取5个视野计算侵袭量,根据对照组的侵袭细胞数量来计算相对侵袭能力。
1.9 乳腺癌标本及免疫组化染色
本研究收集了我院病理实验室保存的40例乳腺癌患者的乳腺癌组织病理切片,其中20例发生淋巴结转移,20例未转移。另外收集了2
0例乳腺增生患者的乳腺组织切片。切片经抗原修复后,用含有5%山羊血清的PBS封闭1h。然
后与ALDH1A1(1∶1000)在4℃下孵育过夜,并用PBS洗涤。然后,将切片与抗兔IgG室温孵育2h,并用3,3-二氨基联苯胺(
DAB)染色。抗体均购自CellSignalingTechnology公司。通过ImagePro分析结果并表示为平均光密度(MOD)。1.10 统计学分析
本研究使用SPSS18.0软件进行统计学处理,所有数据均表示为均数±标准差。组间差异通过单因素方差分析和LSD检验进行比较,P<0.05表示组间差异有统计学意义。2 结果
2.1 ALDH1A1在乳腺癌组织和乳腺增生组织中的表达
什么的爬山虎
本研究采用免疫组化方法分别检测了40例乳腺癌组织(包括20例淋巴结转移和20例未淋巴结转移)和20例乳腺增生组织中的ALDH1A1表达情况,结果显示(图1),ALDH1A1主要在胞浆内阳性表达,乳腺癌组织的ALDH1A1染色平均光密度显著高于乳腺增生组织,并且淋巴结转移的乳腺癌组织显著高于未淋巴结转移的乳腺癌组织(P<0.05
)。2.2 ALDH1A1在乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231中的表达
为了揭示敲低或过表达ALDH1A1对乳腺癌细胞功能的影响,本研究使用ALDH1A1shRNA或过表达ALDH1A1的pcDNA3.1质粒转染MCF-7和MDA-MB-231细胞,
研究显示,转染sh-ALDH1A1显著降低了MCF-7和MDA-MB-231细胞的ALDH1A1mRNA和蛋白表达。此外,使用过表达A
LDH1A1的pcDNA3.1质粒转染MCF-7和MDA-MB-231细胞显著上调了ALDH1A1mRNA和蛋白表达(图2)。
2.3 ALDH1A1对乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231中血管生成相关因子表达的影响
前人研究显示,VEGF在乳腺肿瘤血管生成中发挥重要
作用,肿瘤细胞中VEGF的转录由HIF-1α介导
[10-11]
,此外,其他研究者发现白细胞介素12(IL-12)是一种抗血管生
成因子[12]
。本研究检测了敲低或过表达ALDH1A1对
VEGF、HIF-1α和IL-12表达的影响。研究显示(图3),敲低ALDH1A1导致MCF-7和MDA-MB-231细胞中VEGF和HIF-1α蛋白表达显著降低,然而,敲低ALDH1A1导致IL-12蛋白显著升高。而上调ALDH1A1的表达则可显著上调细胞中VEGF和HIF-1α蛋白表达并抑制IL-12蛋白表达。
·455·赵洪玉,等 ALDH1A1增强乳腺癌细胞血管生成因子表达并促进共培养HUVEC细胞小管形成和侵袭能力
图1 ALDH1A1在乳腺癌组织和乳腺增生组织中的表达
A:平均光密度;B:ALDH1A1在不同组织中的表达(免疫组化染色×200)。与乳腺增生组织比较, P<0.05;与未淋巴结转移的乳腺癌组织比较,#P<0.05。
Fig.1 ALDH1A1expressioninbreastcancertissueandbreasthyperplasiatissue
A:Meanopticaldensity.B:ExpressionofALDH1A1indifferenttissues(IHC×200).Comparedwithbreasthyperplasiatissue, P<0.05.Comparedwithbreastcancertissuewithoutlymphnodemetastasis,#P<0.05
.
图2 转染shRNA和过表达ALDH1A1的pcDNA3.1质粒后乳腺癌细胞(MCF-7和MDA-MB-231)中的ALDH1A1mRNA和蛋白表达
A:qRT-PCR检测mRNA的相对表达量;B:Westernblot检测蛋白的相对表达量;C:典型蛋白条带。与Control比较, P<0.05。Fig.2 ExpressionofALDH1A1inbreastcancercells(MCF-7andMDA-MB-231)transfectedwithshRNAandpcDNA3.1plasmidoverexpressing
ALDH1A1
A:qRT-PCRdetectstherelativeexpressionofmRNA.B:Westernblotdetectstherelativeexpressionofprotein.C:Typicalproteinband.ComparedwithControl, P<
0.05.2.4 ALDH1A1对MCF-7和MDA-MB-231细胞视黄酸信号通路的影响
据报道,ALDH1A1具有将视黄醛氧化成视黄酸(RA)的功能
[13]
。为了确定ALDH1A1对VEGF和HIF-1α的调节
过程是否由视黄酸信号通路介导,本研究将敲低或过表达ALDH1A1的MCF-7和MDA-MB-231细胞用1μmol/L外源性RA处理48h。此外,用1μmol/L的RAR阻断剂
(AGN193109)处理细胞48h。研究显示(图4),无论是上调或下调ALDH1A1,外源性RA处理均可显著上调MCF-7和MDA-MB-231细胞VEGF和HIF-1α的表达,然而,RAR阻断剂处理可抑制MCF-7和MDA-MB-231细胞VEGF和HIF-1α的上调。说明ALDH1A1通过视黄酸信号通路介导其对MCF-7和MDA-MB-231细胞中HIF-1α和VEGF的调控作用。
·
555·现代肿瘤医学 2021年02月 第29卷第04期 MODERNONCOLOGY,Feb 2021,VOL 29,No 04
易烊千玺图片
ppt插入gif图3 敲低或过表达ALDH1A1对乳腺癌细胞中VEGF、HIF-1α和I
L-12表达的影响
A:VEGF蛋白相对表达量;B:HIF-1α蛋白相对表达量;C:IL-12蛋白相对表达量;D:典型蛋白条带。与Control比较, P<
0.05。Fig.3 EffectofknockdownoroverexpressionofALDH1A1ontheexpressionofVEGF,HIF-1αa
ndIL-12inbreastcancercells A:RelativeexpressionofVEGFprotein.B:RelativeexpressionofHIF-1αprotein.C:RelativeexpressionofIL-12protein.D:Typicalproteinband.ComparedwithControl, P<
0.05
小蝴蝶怎么画
.图4 外源性视黄酸(RA)及RAR阻断剂(RARb)对乳腺癌细胞中VEGF和HIF-1α表达的影响
A:VEGF蛋白相对表达量;B:HIF-1α蛋白相对表达量。与Control比较, P<0.05;与sh-ALDH1A1比较,#P<0.05;与pcDNA3.1-ALDH1A1
比较,&P<0.05。
Fig.4 Effectofexogenousretinoicacid(RA)andRARblocker(RARb)ontheexpressionofVEGFandHIF-1αinbreastcancercells A:RelativeexpressionofVEGFprotein.B:RelativeexpressionofHIF-1αprotein.ComparedwithControl, P<0.05.Comparedwithsh-ALDH1A1,#P<0.05.ComparedwithpcDNA3.1-ALDH1A1,&P<0.05.
2.5 ALDH1A1对MCF-7和MDA-MB-231共培养的HUVEC细胞小管形成能力和侵袭能力的影响
本研究通过将乳腺癌细胞(MCF-7和MDA-MB-231)和HUVEC细胞共培养来模拟肿瘤形成的微环境,并检测了与乳腺癌细胞共培养的HUVEC的小管形成能力和细胞
侵袭能力。研究显示(图5),敲低乳腺癌细胞(MCF-7和MDA-MB-231)中ALDH1A1的表达可显著降低共培养的HUVEC细胞的小管形成能力。研究显示(图6),敲低ALDH1A1显著抑制共培养的HUVEC细胞的侵袭能力。然而,上调乳腺癌细胞(MCF-7和MD
A-MB-231)中
·655·赵洪玉,等 ALDH1A1增强乳腺癌细胞血管生成因子表达并促进共培养HUVEC细胞小管形成和侵袭能力