中国医科大学学报  2018, Vol. 47 Issue (3): 247-250, 259

文章信息

宫雪, 于柳, 祝兴旺, 刘嘉, 刘屹立, 王平
GONG Xue, YU Liu, ZHU Xingwang, LIU Jia, LIU Yili, WANG Ping
抑制Rab11表达对人膀胱癌细胞增殖和侵袭的影响
Effect of Low Rab11 Expression on the Proliferation and Invasion of Human Bladder Cancer Cells
中国医科大学学报, 2018, 47(3): 247-250, 259
Journal of China Medical University, 2018, 47(3): 247-250, 259

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收稿日期:2017-07-20
网络出版时间:2018-03-02 17:38
抑制Rab11表达对人膀胱癌细胞增殖和侵袭的影响
中国医科大学附属第四医院泌尿外科, 沈阳 110032
摘要目的 探讨抑制Rab11表达对膀胱癌T24细胞增殖和侵袭的影响。方法 将Rab11 siRNA转染于人膀胱癌T24细胞系,用免疫印迹法检测干扰效率。通过CCK8、细胞周期检测及基质胶侵袭实验,分析抑制Rab11表达对细胞增殖、细胞周期和侵袭的影响。通过免疫印迹法及实时PCR检测抑制Rab11表达对细胞周期相关因子cyclin D1、cyclin E及侵袭相关因子基质金属蛋白酶9(MMP9)表达量的影响。结果 抑制Rab11蛋白表达能够抑制膀胱癌细胞的增殖和侵袭,并下调细胞周期相关因子cyclin D1、cyclin E及侵袭相关因子MMP9的蛋白和mRNA表达量。结论 Rab11可能作为肿瘤蛋白参与膀胱癌的疾病进展。
关键词Rab11    膀胱尿路上皮癌    增殖    侵袭    
Effect of Low Rab11 Expression on the Proliferation and Invasion of Human Bladder Cancer Cells
Urinary Surgery Department, The Fourth Affiliated Hospital, China Medical University, Shenyang 110032, China
Abstract: Objective To investigate the effect of inhibition of Rab11 expression on the proliferation and invasion of human bladder cancer cell line T24.Methods T24 cells were transfected with Rab11 siRNA, and RNA interference efficiency was determined by performing Western blotting. The effect of inhibition of Rab11 expression on cell proliferation, cell cycle progression, and cell invasion was analyzed by performing CCK8, cell cycle detection, and Matrigel invasion assays, respectively. Expression of cell cycle-related proteins cyclin D1 and cyclin E and invasion-related protein matrix metalloproteinase 9 (MMP9) was determined by performing Western blotting and RT-PCR.Results Inhibition of Rab11 expression inhibited the proliferation and invasion of bladder cancer cells and downregulated the expression of cell cycle-related proteins cyclin D1 and cyclin E and invasion-related protein MMP9.Conclusion Our results suggest that Rab11 functions as a tumor protein and is involved in the progression of bladder cancer.
Keywords: Rab11    bladder urothelial carcinoma    proliferation    invasion    

膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤,常规行手术切除,但晚期患者手术疗效较差,放化疗等辅助治疗不敏感,患者生命受到严重威胁。因此,针对膀胱癌的靶向治疗研究具有极其重要的临床意义。Rab11是Rab小分子GTP酶家族的一个成员[1],参与再循环内体的形成,在有丝分裂纺锤体形成和定位的过程中发挥不可或缺的作用[2]。据文献[3-6]报道,Rab11与皮肤癌、乳腺癌、食管腺癌、结直肠癌等多种恶性肿瘤的发病进展有关。本课题组的前期实验通过免疫组织化学方法证实了Rab11在膀胱癌组织中过表达,并与膀胱癌细胞的侵袭深度显著相关。本研究在膀胱癌T24细胞系中转染Rab11 siRNA,抑制Rab11蛋白的表达,以探讨抑制Rab11表达对细胞增殖、细胞周期和侵袭的作用和机制,为晚期膀胱癌的靶向治疗提供依据。

1 材料与方法 1.1 主要试剂及仪器

人膀胱癌细胞系T24(美国ATCC公司);Rab11(美国Proteintech公司),cyclin D1、cyclin E、基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP9)(美国Cell Signaling公司),β-actin(美国Santa Cruz公司);Rab11 ONTARGETplus siRNA,阴性对照NonTargeting siRNAa(美国Dharmacon公司);ECL试剂盒(美国Pierce公司);qRT-PCR试剂盒SYBR Green Master Mix Kit(美国Applied Biosystem公司)。发光仪器为DNR BioImaging System(以色列DNR公司),PCR仪为7500 Real-Time PCR System。

1.2 细胞培养与转染

膀胱癌T24细胞系常规培养于含10%胎牛血清的RPMI-1640培养基,置于37℃、5% CO2饱和湿度的培养箱中,隔天换液。取对数生长期的T24细胞悬液接种于6孔板中(约1×106/孔)继续培养24 h,确保细胞密度>80%后进行转染。转染步骤及剂量参照说明书。将转染Rab11 siRNA的T24细胞作为实验组(Rab11 siRNA组),转染Control siRNA的T24细胞作为对照组(Control siRNA组)。

1.3 免疫印迹法

转染48 h后,收集T24细胞,裂解提取总蛋白,用BCA法行目标蛋白定量,上样量为20 μg,电泳,转膜,孵育一抗Rab11(1:800)、cyclin D1、cyclin E、MMP9(1:1 000),β-actin(1:2 000),4 ℃过夜,二抗37 ℃孵育2 h,ECL发光。通过凝胶分析系统扫描目的条带和内参的灰度对比,严格按试剂盒说明书操作。

1.4 CCK8法

取对数生长期的T24细胞,接种后转染,继续细胞培养。于检测细胞增殖率4 h前加入10 μL CCK8溶液处理细胞,通过酶标仪分析细胞增殖率变化,选用波长为490 nm。采用CCK8试剂盒,按照产品说明操作。

1.5 细胞周期检测

将T24细胞接种后转染,继续培养48 h,收集细胞,用1%的多聚甲醛进行固定,用PBS缓冲液漂洗,用无RNA酶的碘化丙啶(5 mg/mL)对细胞进行染色。采用流式细胞仪,分析细胞内核DNA分布的规律,绘制直方图。

1.6 基质胶侵袭实验

将Matrigel用培养液稀释,每孔20 µL Matrigel进行铺膜(24孔板)。转染48 h后,收集T24细胞,用培养液稀释制备细胞悬液(1×105/mL)。上室中每孔加入200 μL细胞悬液,下室中加入含20%胎牛血清的培养液800 μL,继续培养24 h。取出Transwell小室,PBS缓冲液冲洗,进行苏木精染色,室温干燥过夜。显微镜下对细胞进行计数,重复实验3次。

1.7 实时PCR

按试剂盒步骤提取总RNA,测定浓度及纯度,使用7500 Real-Time PCR System将其逆转录为cDNA,PCR扩增过程中所用内参为β-actin。基因表达的相对量用ΔCt值代表,其中ΔCt =Ct基因-Ct内参,基因扩增倍数的估测方法采用2-ΔΔCt估测法。重复实验3次。

1.8 统计学分析

统计学分析所用软件为SPSS 16,数据以x±s表示,应用t检验进行数据分析,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 免疫印迹法检测T24细胞系转染Rab11 siRNA的转染效率

采用免疫印迹法检测转染效率,结果显示,Rab11 siRNA组与Control siRNA组相比,T24细胞系中Rab11表达量显著下调(图 1)。

1, control siRNA group; 2, Rab11 siRNA group. 图 1 免疫印迹法检测Rab11 siRNA的干扰效率 Fig.1 RNA interference efficiency of the Rab11 siRNA determined by performing Western blotting

2.2 抑制Rab11表达能抑制膀胱癌细胞的增殖

采用CCK8法分析抑制Rab11表达对细胞增殖的影响,结果表明,Rab11 siRNA组与Control siRNA组相比,第3天时膀胱癌细胞的增殖率明显降低(P < 0.05),见图 2

*P < 0.05 vs control siRNA group. 图 2 CCK8实验检测抑制Rab11表达对膀胱癌细胞增殖的影响 Fig.2 Effect of Rab11 inhibition on the proliferation of bladder cancer cells determined by performing the CCK8 assay

2.3 抑制Rab11表达能抑制膀胱癌细胞周期进程

通过流式细胞术分析抑制Rab11表达对细胞周期进程的影响,结果表明,Rab11 siRNA组与Control siRNA组相比,G1期细胞数目明显上升,S期细胞数目明显下降(图 3)。

A, control siRNA group; B, Rab11 siRNA group. 图 3 流式细胞术分析抑制Rab11表达对膀胱癌细胞周期进程的影响 Fig.3 Effect of Rab11 inhibition on cell cycle progression in bladder cancer cells determined by performing flow cytometry

2.4 抑制Rab11表达能抑制膀胱癌细胞的侵袭能力

通过基质胶侵袭实验分析抑制Rab11表达对膀胱癌细胞侵袭能力的影响,结果表明,Rab11 siRNA组与Control siRNA组相比,穿过基质胶的细胞数目明显减少(分别为96±7和189±11,P < 0.05),见图 4

A, control siRNA group; B, Rab11 siRNA group. 图 4 基质胶侵袭实验分析抑制Rab11表达对膀胱癌细胞侵袭能力的影响×200 Fig.4 Effect of Rab11 inhibition on the invasive ability of bladder cancer cells determined by performing the Matrigel invasion assay ×200

2.5 抑制Rab11表达显著下调细胞周期相关蛋白cyclin D1、cyclin E和侵袭相关蛋白MMP9的表达量

通过免疫印迹法和实时PCR技术分析抑制Rab11表达对T24细胞系中cyclin D1、cyclin E和MMP9表达情况的影响,结果表明,Rab11 siRNA组与Control siRNA组相比,细胞周期相关蛋白cyclin D1、cyclin E和侵袭相关蛋白MMP9的蛋白和mRNA的表达量显著降低(P < 0.05),见图 5

A, expression of cyclin D1 and cyclin E in T24 cells transfected with the Rab11 siRNA, as determined by performing Western blotting; B, expression of cyclin D1 and cyclin E in T24 cells transfected with the Rab11 siRNA, as determined by performing RT-PCR; C, expression of MMP9 in T24 cells transfected with the Rab11 siRNA, as determined by performing Western blotting; D, expression of MMP9 in T24 cells transfected with the Rab11 siRNA, as determined by performing RT-PCR. 1, control siRNA group; 2, Rab11 siRNA group. * P < 0.05 vs control siRNA group. 图 5 免疫印迹法和实时PCR检测转染Rab11 siRNA的T24细胞系中cyclin D1、cyclin E和MMP9的表达情况 Fig.5 Expression of cyclin D1, cyclin E, and MMP9 in T24 cells transfected with the Rab11 siRNA determined by performing Western blotting and RT-PCR

3 讨论

Rab11能够调控Rac活性的相对水平,并且在多细胞运动型结构形成过程中有利于单个细胞的形成。Rab11能调节再循环内体的形成、运输,并引导携带受体的膜泡锚定于质膜之上,从而实现了受体和脂质在细胞内的循环利用。近年文献[4-5]报道,Rab11与皮肤癌、乳腺癌等恶性肿瘤的发生进展相关。Rab11能够上调E-cadherin的表达,进而诱导结直肠癌细胞的转化[6]。以上研究表明,Rab11与恶性肿瘤的发生发展密切相关。本课题组前期实验已证实,Rab11在膀胱癌组织中过表达,并与肿瘤侵袭深度显著相关,表明Rab11在膀胱癌的发病机制中发挥重要作用。本研究在膀胱癌T24细胞系中转染Rab11 siRNA,分析抑制Rab11表达对癌细胞增殖、细胞周期进程和侵袭能力的影响,并探讨抑制Rab11表达对细胞周期相关因子cyclin D1、cyclin E和侵袭相关因子MMP9的作用。

本研究采用Rab11 siRNA转染T24细胞,下调T24细胞系中Rab11的表达量。结果表明,抑制Rab11表达后,细胞的增殖能力受到明显抑制。通过流式细胞术分析抑制Rab11表达对细胞周期进程的影响,结果表明细胞周期进程受到阻遏,G1期到S期的转化受到抑制。为进一步研究抑制Rab11表达对细胞周期进程的作用机制,检测了细胞周期相关蛋白的表达情况,结果发现抑制Rab11表达能够下调cyclin D1和cyclin E的表达量。cyclin D1和cyclin E蛋白在G1~S期的转化过程中发挥重要作用[7-8]。本研究结果表明,在T24细胞系中Rab11通过调控cyclin家族蛋白的表达,进而调控癌细胞的增殖和细胞周期进程。

基质胶侵袭实验结果表明,转染了Rab11 siRNA的T24细胞系其侵袭能力明显降低。MMP9在细胞中的主要作用是减少基底膜中胶原蛋白的含量,在膀胱癌细胞侵袭和转移的过程中至关重要[9-12]。深入研究受Rab11调控的与侵袭能力相关的蛋白质,发现MMP9可能是Rab11蛋白作用的一个潜在靶基因。本研究结果显示,抑制Rab11表达后MMP9的表达量也明显降低。因此,Rab11可能是通过调控侵袭相关因子MMP9的表达量进而调控膀胱癌细胞的侵袭和转移。

参考文献
[1]
PASQUALATO S, SENIC-MATUGLIA F, RENAULT L, et al. The structural GDP/GTP cycle of Rab11 reveals a novel interface involved in the dynamics of recycling endosomes[J]. J Biol Chem, 2004, 279(12): 11480-11488. DOI:10.1074/jbc.M310558200
[2]
SEO M, NAM HJ, KIM SY, et al. Inhibitory heterotrimeric GTP-binding proteins inhibit hydrogen peroxide-induced apoptosis by up-regulation of Bcl-2 via NF-kappaB in H1299 human lung cancer cells[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2009, 381(2): 153-158. DOI:10.1016/j.bbrc.2009.01.188
[3]
DONG W, QIN G, SHEN R. Rab11-FIP2 promotes the metastasis of gastric cancer cells[J]. Int J Cancer, 2016, 138(7): 1680-1688. DOI:10.1002/ijc.29899
[4]
JING J, TARBUTTON E, WILSON G, et al. Rab11-FIP3 is a Rab11-binding protein that regulates breast cancer cell motility by modulating the actin cytoskeleton[J]. Eur J Cell Biol, 2009, 88(6): 325-341. DOI:10.1016/j.ejcb.2009.02.186
[5]
BOULAY PL, MITCHELL L, TURPIN J, et al. Rab11-FIP1C is a critical negative regulator in ErbB2-mediated mammary tumor progression[J]. Cancer Res, 2016, 76(9): 2662-2674. DOI:10.1158/0008-5472.CAN-15-2782
[6]
CHUNG YC, WEI WC, HUANG SH, et al. Rab11 regulates E-cadherin expression and induces cell transformation in colorectal carcinoma[J]. BMC Cancer, 2014, 14: 587. DOI:10.1186/1471-2407-14-587
[7]
KNUDSEN KE, DIEHL JA, HAIMAN CA, et al. Cyclin D1:polymorphism, aberrant splicing and cancer risk[J]. Oncogene, 2006, 25(11): 1620-1628. DOI:10.1038/sj.onc.1209371
[8]
SANTO L, SIU K T, RAJE N. Targeting cyclin-dependent kinases and cell cycle progression in human cancers[J]. Semin Oncol, 2015, 42(6): 788-800. DOI:10.1053/j.seminoncol.2015.09.024
[9]
KUMAR B, KOUL S, PETERSEN J, et al. p38 mitogen-activated protein kinase-driven MAPKAPK2 regulates invasion of bladder cancer by modulation of MMP-2 and MMP-9 activity[J]. Cancer Res, 2010, 70(2): 832-841. DOI:10.1158/0008-5472.CAN-09-2918
[10]
JACOB A, PREKERIS R. The regulation of MMP targeting to invadopodia during cancer metastasis[J]. Front Cell Dev Biol, 2015, 3: 4. DOI:10.3389/fcell.2015.00004
[11]
GIALELI C, THEOCHARIS AD, KARAMANOS NK. Roles of matrix metalloproteinases in cancer progression and their pharmacological targeting[J]. FEBS J, 2011, 278(1): 16-27. DOI:10.1111/j.1742-4658.2010.07919.x
[12]
GONG Y, CHIPPADA-VENKATA UD, OH WK. Roles of matrix metalloproteinases and their natural inhibitors in prostate cancer progression[J]. Cancers (Basel), 2014, 6(3): 1298-1327. DOI:10.3390/cancers6031298