吉林大学学报(医学版)  2018, Vol. 44 Issue (01): 106-110

扩展功能

文章信息

马啸天, 岳小欣, 荣守华, 张玉超, 田远, 石瑛, 李君芳, 贾莉婷
MA Xiaotian, YUE Xiaoxin, RONG Shouhua, ZHANG Yuchao, TIAN Yuan, SHI Ying, LI Junfang, JIA Liting
miR-200c对三阴性乳腺癌上皮间质转化的抑制作用及其机制
Inhibitory effect of miR-200c on epithelial-mesenchymal transiton in triple negative breast cancer and its mechanism
吉林大学学报(医学版), 2018, 44(01): 106-110
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2018, 44(01): 106-110
10.13481/j.1671-587x.20180120

文章历史

收稿日期: 2017-08-14
miR-200c对三阴性乳腺癌上皮间质转化的抑制作用及其机制
马啸天1 , 岳小欣2 , 荣守华1 , 张玉超1 , 田远1 , 石瑛1 , 李君芳3 , 贾莉婷1     
1. 郑州大学第三附属医院检验科, 河南 郑州 450052;
2. 河南省高等医学专科学校药学系, 河南 郑州 451191;
3. 河南省漯河市中心医院, 河南 漯河 462000
[摘要]: 目的: 研究miR-200c对乳腺癌MDA-MB-231细胞和BT-549细胞迁移能力及增殖能力的影响,阐明miR-200c抑制三阴性乳腺癌上皮间质转化(EMT)的相关机制。方法: 选取三阴性乳腺癌细胞系MDA-MB-231和BT-549,对其进行瞬时转染,分为空白对照组、阴性对照组(转染negative control/Lipo2000)、试剂对照组(转染Lipo2000)和实验组(转染miR-200c mimic/Lipo2000);利用RT-PCR和Western blotting法分别检测vimentin及β-catenin mRNA和蛋白表达水平;采用CCK8实验和划痕实验分别检测细胞增殖能力和迁移能力。结果: RT-PCR法和Westernblotting法检测,实验组细胞中vimentin和β-catenin mRNA和蛋白表达水平降低,与空白对照组、阴性对照组和试剂对照组比较差异均有统计学意义(P < 0.05)。CCK8法检测,实验组细胞增殖低于阴性对照组和试剂对照组(P < 0.05)。划痕实验,实验组细胞划痕宽度恢复率低于阴性对照组和试剂对照组(P < 0.05)。结论: miR-200c通过调节MDA-MB-231和BT-549中β-catenin、vimentin的mRNA和蛋白表达量、降低细胞的迁移和增殖能力,进而抑制三阴性乳腺癌EMT。
关键词: 乳腺肿瘤    miR-200c    β-链接蛋白    波形蛋白    上皮间质转化    三阴性乳腺癌    
Inhibitory effect of miR-200c on epithelial-mesenchymal transiton in triple negative breast cancer and its mechanism
MA Xiaotian1, YUE Xiaoxin2, RONG Shouhua1, ZHANG Yuchao1, TIAN Yuan1, SHI Ying1, LI Junfang3, JIA Liting1     
1. Department of Clinical Laboratory, Third Affiliated Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China;
2. Department of Pharmacy, Henan Medical College, Zhengzhou 451191, China;
3. Luohe Central Hospital, Henan Province, Luohe 462000, China
[Abstract]: Objective: To study the effect of miR-200c on the migration and proliferation abilities of breast cancer MDA-MB-231 and BT-549 cells, and to clarify the mechanism of miR-200c in inhibiting the epithelial-mesenchymal transiton (EMT) of triple negative breast cancer. Methods: The human triple negative breast cancer cell lines (MDA-MB-231 and BT-549) were chosen in this study.The cells were transiently transfected with miR-200c mimics and Lipo2000(experimental group), miR-200c negative control and Lipo2000(negative control group), and Lipo2000 alone (reagent control group); at the same time, blank control group was set up.The expression levels of vimentin and β-catenin mRNA and protein were detected by RT-PCR and Western blotting method.The proliferation rates and migration abilities of MDA-MB-231 cells and BT-549 cells after transfection of miR-200c were analyzed by CCK8 assay and wound healing assay. Results: The RT-PCR and Western blotting showed that the expression levels of vimentin and β-catenin mRNA and proteins in experimental group were decreased, and the differences were statistically significant compared with blank control group, negative control group and reagent control group(P < 0.05).The CCK8 results showed that the proliferation rates of the cells in experimental group were lower than those in negative control group and reagent control group(P < 0.05).The wound healing assay results showed that the recovery rate of scratch width in experimental group was lower than those in negative control group and reagent control group (P < 0.05). Conclusion: miR-200c might inhibit EMT in triple negative breast cancer by regulating the expressions of β-catenin and vimentin mRNA and proteins in MDA-MB-231 and BT-549 cells and decreasing the abilities of migration and proliferation of triple negative breast cancer cells.
Key words: breast neoplasms     miR-200c     β-catenin     vimentin     epithelial-mesenchymal transiton     triple negative breast cancer    

基底样乳腺癌因其雌激素受体(estrogen receptor, ER)、孕激素受体(progesterone, receptor, PgR)和人表皮生长因子受体2(HER2)表达阴性而被称为三阴性乳腺癌。三阴性乳腺癌细胞分化程度差,易出现早期复发和转移,并缺乏有效的治疗措施,患者预后较差。上皮间质转化(epithelial-mensenchymal transition, EMT)为其主要的细胞转移形式,主要表现为上皮细胞的极性丢失,细胞间失去黏附能力并获得间充质细胞特性,伴有迁移能力的增强[1-2]。EMT的发生发展来源于多个趋化因子和信号通路的共同作用,其中趋化因子vimentin和Wnt信号通路关键蛋白β-catenin常在三阴性乳腺癌中高表达,其蛋白的表达异常增高常被认为是EMT发生的标志性变化[3-4]。miR-200c为短小核苷酸编码序列,已被证明与肿瘤发生密切相关,主要通过结合相应靶基因3′非编码(3′UTR)区,抑制靶基因转录从而调节肿瘤生长,其在结直肠癌中可以降低vimentin的表达从而抑制EMT[5],在乳腺癌相关miRNA的基因分析中,miR-200c也常作为β-catenin的目标基因,起到肿瘤抑制的作用[3]。然而,miR-200c在三阴性乳腺癌中是否与vimentin和β-catenin表达有关联,尚未见相关报道。本课题组研究[6]证实:miR-200c能够结合EMT相应转录因子(slug)从而抑制三阴性乳腺癌EMT。本文作者在此基础上,探讨miR-200c是否可以通过调节β-catenin和vimentin表达水平,从而降低细胞的迁移和增殖能力,最终抑制三阴性乳腺癌EMT。

1 材料与方法 1.1 细胞和试剂

三阴性乳腺癌细胞系MDA-MB-231和BT-549均购于上海ATCC细胞库。miR-200c质粒和negative control由广州锐博生物科技公司合成,转染用试剂Lipo2000购自美国Invitrogen公司,RNA柱式提取试剂盒和荧光定量试剂盒购自上海生工生物工程公司,逆转录试剂盒购自日本东洋纺公司,vimentin和β-catenin单克隆抗体购自美国Cell-Signing-Technology公司,CCK8试剂盒购自日本同仁科技有限公司。

1.2 细胞培养

MDA-MB-231和BT-549细胞均采用含有双抗的PRMI1640完全培养基放置于37℃、5%CO2培养箱中进行培养,取对数生长期的细胞进行消化传代以及后续实验。所有实验均为3复孔,结果取均值,并重复3次。

1.3 实验分组和转染

取对数生长期的细胞接种于6孔板,每孔接种2×105个细胞并进行培养,待细胞生长至孔面积的70%~80%时进行转染操作。根据转染物将其分为空白对照组、阴性对照组组(转染nagtive control/Lipo2000)、试剂对照组(转染Lipo2000)和实验组(转染miR-200c mimic/Lipo2000)。

1.4 RT-PCR法检测

细胞中β-catenin和vimentin mRNA表达水平根据生工柱式提取说明书要求,待6孔板中的细胞融合之后,进行总RNA提取,并根据各组RNA的相对浓度和纯度将其逆转录为cDNA,采用RT-PCR法检测相应组别的Ct值。采用2-ΔΔt法计算vimentin和β-catenin mRNA相对表达水平。

1.5 Westernblotting法检测细胞中vimentin和β-catenin蛋白表达水平

取转染后48h的各组细胞系,加入120μL细胞裂解液裂解细胞并收集至EP管中充分震荡30 min,12000r·min-1离心6 min得到蛋白提取液,并进行电泳,电泳结束后将胶内蛋白电泳转移至PVDF膜上。用TBS 1:1000稀释一抗,室温孵育后4℃过夜。用脱脂奶粉稀释二抗,室温避光2h,用TBST溶液充分洗涤,放入扫描仪扫描PVDF膜并拍照,计算相应条带的灰度值,以GAPDH为内参,用vimentin/GAPDH和β-catenin/GAPDH比值表示各组细胞中vimentin和β-catenin蛋白相对表达水平。

1.6 CCK8法检测细胞增殖率

将对数生长期的细胞按5000个/孔均匀接种至96孔板中,待细胞覆盖孔底面积70%时进行转染,终浓度为50 nmol·L-1。分别在转染后24、48和72 h取出细胞并加入CCK8试剂,检测不同时间段细胞的吸光度(A)值,表示细胞的增殖情况。以空白组作为运算基准计算细胞增殖率,细胞增殖率=(实验组A值-试剂对照组A值) /(空白组A值-试剂对照组A值)。

1.7 划痕实验检测划痕宽度恢复率

将转染24 h后的6孔板中细胞更换无血清培养基并进行划痕实验,用高压消毒后的枪头对各组细胞划平行直线,用PBS缓冲液清洗3遍之后加入不含血清的培养基进行培养,分别于0和24 h观察细胞划痕相对宽度,采用Image Pro Plus 6.0软件计算划痕宽度。划痕宽度恢复率= (0h划痕宽度-24 h划痕宽度)/ 0 h划痕宽度×100%。

1.8 统计学分析

采用SPSS23.0统计软件进行统计学分析。各组细胞中vimentin和β-catenin mRNA和蛋白表达水平、细胞增殖率、划痕宽度恢复率均以x±s表示,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,两两比较采用LSD-t检验。以P < 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 各组三阴性乳腺癌细胞中vimentin和β-catenin mRNA表达水平

与空白对照组、阴性对照组和试剂对照组比较,实验组细胞中vimentin和β-catenin mRNA表达水平明显降低(P < 0.05)。见表 1

表 1 各组细胞中vimentin和β-catenin mRNA表达水平 Table 1 Expression levels of vimentin and β-catenin mRNA in cells in various groups
(n=3, x±s)
Group control MDA-MB-231 BT-549
Vimentin mRNA β-catenin mRNA Vimentin mRNA β-catenin mRNA
Blank control 1.000±0.100 1.000±0.100 1.000±0.100 1.000±0.100
Negative control 0.853±0.060 0.850±0.080 0.790±0.100 0.822±0.080
Reagent control 0.872±0.080 0.928±0.060 0.757±0.130 0.808±0.110
Experimental 0.630±0.110*△# 0.599±0.140*△# 0.524±0.110*△# 0.466±0.130*△#
F 8.660 19.071 9.330 18.127
P 0.007 0.006 0.005 0.000
* P < 0.05 compared with blank control group; P < 0.05 compared with negative control group; # P < 0.05 compared with reagent control group.
2.2 三阴性乳腺癌细胞中vimentin和β-catenin蛋白表达水平

与空白对照组、阴性对照组和试剂对照组比较,实验组细胞中vimentin和β-catenin蛋白表达水平明显降低(P < 0.05)。见表 2图 1

表 2 各组细胞中vimentin和β-catenin蛋白表达水平 Table 2 Expression levels of vimentin and β-catenin proteins in cells in various groups
(n=3, x±s)
Group MDA-MB-231 BT-549
Vimentin protein β-catenin protein Vimentin protein β-catenin protein
Blank control 1.000±0.100 1.000±0.100 1.000±0.100 1.000±0.100
Negative control 0.858±0.070 0.891±0.110 0.918±0.110 0.927±0.090
Reagent control 0.849±0.110 0.920±0.090 0.986±0.090 0.933±0.100
Experimental 0.521±0.090*△# 0.540±0.070*△# 0.698±0.130*△# 0.632±0.090*△#
F 14.063 13.656 4.848 8.448
P 0.001 0.002 0.016 0.007
* P < 0.05 compared with blank control group; P < 0.05 compared with negative control group; # P < 0.05 compared with reagent control group.
Lane 1:Experimental group; Lane 2:Negative control group; Lane 3:Reagent control group; Lane 4:Blank control group. 图 1 Western blotting法检测各组细胞中vimentin和β-catenin蛋白表达电泳图 Figure 1 Electrophoregram of expressions of vimentin protein and β-catenin protein in cells in various groups detected by Western blotting method
2.3 各组三阴性乳腺癌细胞的增殖率

与阴性对照组和试剂对照组比较,在48和72 h时实验组细胞增殖率明显降低(P < 0.05)。见表 3

表 3 不同时间点各组MDA-MB-231和BT-549细胞增殖率 Table 3 Proliferation rates of MDA-MB-231and BT-549 cells at different time pointsin various groups
(n=3, x±s, η/%)
Group MDA-MB-231 BT-549
(t/h) 24 48 72 24 48 72
Negative control 91.86±2.03 89.52±2.04 90.18±2.06 97.54±1.16 92.31±2.02 91.86±1.63
Reagent control 94.53±1.16 90.44±2.51 89.70±3.13 93.83±5.22 91.13±2.76 91.98±2.63
Experimental 93.67±1.50 78.06±3.93*△ 64.52 ±3.68*△ 95.86±1.42 86.20±2.10*△ 81.22±2.91*△
F 2.173 16.503 70.192 1.217 5.849 19.020
P 0.195 0.004 0.000 0.371 0.039 0.003
* P < 0.05 compared with negative control group; P < 0.05 compared with reagent control group.
2.4 各组三阴性乳腺癌细胞迁移能力

与空白对照组、阴性对照组和试剂对照组比较,实验组细胞划痕宽度恢复率明显减低(P < 0.05)。见表 4

表 4 各组DA-MB-231和BT-549细胞划痕宽度恢复率 Table 4 Recovery rates of scratch widths of MDA-MB-231 and BT-549 cells in various groups
(n=3, x±s, η/%)
Group Recovery rate of scratch width
MDA-MB-231 BT-549
Blank control 29.367±0.650 44.340±2.000
Negative control 28.123±1.010 41.653±1.610
Reagent control 28.113±0.980 44.163±1.030
Experimental 10.550±1.390*△# 23.563±2.060*△#
F 223.565 99.999
P 0.000 0.000
* P < 0.05 compared with blank control group; P > 0.05 compared with negative control group; # P < 0.05 compared with reagent control group.
3 讨论

EMT的发生是一个多步骤多因素的渐进过程,主要表现为E-cadherin表达缺失,导致组成细胞骨架的角蛋白转化为波形蛋白,从而启动EMT,而其调控因子和相关蛋白则成为了治疗三阴性乳腺癌的重要靶标[7-8]

miR-200c为内源性非编码单链RNA,参与肿瘤细胞生长、增殖、凋亡、转移和侵袭,作为miR-200家族的一员,参与了乳腺癌EMT的基因调控[9]。而目前关于miR-200c调节EMT的研究大多集中在miR-200c靶向结合于E-cadherin转录抑制子(zeb1和slug)从而导致间质标志物vimentin的降低进而抑制EMT[10]。vimentin作为一类中间丝蛋白,广泛地存在于间充质细胞中,能调节黏附因子之间的相互作用导致细胞失去黏附,与细胞黏附因子E-cadherin表达相反,其表达增高常被认为是EMT的标志性改变[1, 11]。本研究结果表明:miR-200c在三阴性乳腺癌细胞中可下调vimentin表达水平,与Gao等[12]在肺癌中的研究结果一致,该研究表明miR-200c可以靶向结合于ZEB1,使其不能够抑制E-cadherin转录,导致vimentin表达降低,最终抑制EMT。

肿瘤细胞发生EMT受到多种调控机制与信号通路的作用,诱导EMT的信号通路通常导致vimentin等关键因子的表达变化以及细胞黏附能力和骨架结构的改变。Wnt信号通路是诱导细胞发生EMT的重要信号通路,β-catenin作为Wnt信号通路的关键蛋白,也是细胞内的一种多功能蛋白,与细胞黏附因子E-cadherin形成稳点复合物维持细胞间的稳定结构。当Wnt信号通路激活之后,β-catenin大量增高并解离与E-cadherin的稳定连接,导致细胞失去彼此间的黏附从而启动EMT[3, 13]。本研究结果显示:转染miR-200c的三阴性乳腺癌细胞中的β-catenin和vimentin表达水平均明显降低。β-catenin作为Wnt信号通路关键蛋白,常与EMT间质标志物vimentin和EMT转录因子slug协同变化。研究[14-16]结果表明:slug可通过激活β-catenin启动乳腺癌EMT,同时被激活的β-catenin又上调了slug的相对表达量,在EMT的发生过程中二者起着相互促进的作用,从而建立了Wnt信号通路与EMT之间的正反馈效应。因此本文作者推测:mirR-200c可能通过下调β-catenin和vimentin,进而调节Wnt信号通路相关基因最终抑制三阴性乳腺癌EMT。

本研究对转染后细胞迁移能力和增殖能力的检测结果显示:转染miR-200c的三阴性乳腺癌细胞迁移与增殖能力均明显减弱;本研究结果进一步表明:在三阴性乳腺癌中,miR-200c可能通过降低β-catenin和vimentin的表达水平,并削弱细胞的迁移能力与增殖能力,最终抑制三阴性乳腺癌EMT。本研究将Wnt信号通路中关键蛋白β-catenin和vimentin作为miR-200c调节EMT的切入点,结合迁移能力与增殖能力实验,进一步完善了miR-200c抑制三阴性乳腺癌EMT的机制。β-catenin作为wnt信号通路与EMT之间的连接桥梁,与EMT相关因子vimentin协同表达的同时,也调节着Wnt信号的活性,其与vimentin均可被miR-200c抑制,表明miR-200c可以通过调节β-catenin活性,从而抑制三阴性乳腺癌EMT,也为寻找三阴性乳腺癌的个体化治疗方案提供了有力依据。

参考文献
[1] Liu F, Gu LN, Shan BE, et al. Biomarkers for EMT and MET in breast cancer:An update[J]. Oncol Lett, 2016, 12(6): 4869–4876. DOI:10.3892/ol.2016.5369
[2] HeerbothS, HousmanG, Leary M, et al. EMT and tumor metastasis[J]. Clin Transl Med, 2015, 4(6): 1–13.
[3] Howard S, DerooT, Fujita Y, et al. A positive role of cadherin in Wnt/beta-catenin signalling during epithelial-mesenchymal transition[J]. PLoS One, 2011, 6(8): e23899. DOI:10.1371/journal.pone.0023899
[4] Xu J, Chen Y, Huo D, et al. β-catenin regulates c-Myc and CDKN1A expression in breast cancer cells[J]. Mol Carcinog, 2016, 55(5): 431–439. DOI:10.1002/mc.22292
[5] Hur K, Toiyama Y, Takahashi M, et al. MicroRNA-200 cmodulates epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in human colorectal cancer metastasis[J]. Gut, 2013, 62(9): 1315–1326. DOI:10.1136/gutjnl-2011-301846
[6] 贾莉婷, 田远, 石瑛, 等. miR-200c对乳腺癌BT549细胞迁移及Slug表达的作用[J]. 中国免疫学杂志, 2015, 31(3): 304–307.
[7] 刘行仁, 白义凤, 梁良, 等. miR-34a通过Snail诱导肺癌EMT及促进其转移的分子机制[J]. 中国免疫学杂志, 2017, 33(5): 646–651.
[8] 邓海月, 于方, 姜红. 直接肾素抑制剂阿利吉仑对肾纤维化小鼠上皮-间质转化的调节作用[J]. 吉林大学学报:医学版, 2017, 43(1): 16–20.
[9] Radisky DC. miR-200c at the nexus of epithelial-mesenchymal transition, resistance to apoptosis, and the breast cancer stem cell phenotype[J]. Breast Cancer Res:BCR, 2011, 13(3): 110. DOI:10.1186/bcr2885
[10] Lv ZD, Kong B, Liu XP, et al. miR-655 suppresses epithelial-to-mesenchymal transition by targeting Prrx1 in triple-negative breast cancer[J]. J Cell Mol Med, 2016, 20(5): 864–873. DOI:10.1111/jcmm.2016.20.issue-5
[11] Davis FM, Azimi I, Faville RA, et al. Induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT) in breast cancer cells is calcium signal dependent[J]. Oncogene, 2014, 33(18): 2307–2316. DOI:10.1038/onc.2013.187
[12] Gao HX, Yan L, Li C, et al. miR-200c regulates crizotinib-resistant ALK-positive lung cancer cells by reversing epithelial-mesenchymal transition via targeting ZEB1[J]. Mol Med Rep, 2016, 14(5): 4135–4143. DOI:10.3892/mmr.2016.5770
[13] 朱智杰, 阮君山, 李尧, 等. Wnt信号通路诱导肿瘤细胞上皮间质转化的研究进展[J]. 中国药理学通报, 2012, 28(7): 904–907.
[14] Prasad CP, Rath G, Mathur S, et al. Expression analysis of E-cadherin, Slug and GSK3beta in invasive ductal carcinoma of breast[J]. BMC Cancer, 2009, 9: 325. DOI:10.1186/1471-2407-9-325
[15] Stemmer V, de Craene B, Berx G, et al. Snail promotes Wnt target gene expression and interacts with beta-catenin[J]. Oncogene, 2008, 27(37): 5075–5080. DOI:10.1038/onc.2008.140
[16] 许光伟, 曹旭晨. β-catenin下调对乳腺癌MDA-MB-231细胞上皮间质转化及侵袭迁移能力的影响[J]. 天津医药, 2015, 43(9): 981–984, 1093.