敲減缺氧誘導因子-2α聯合索拉非尼對腎癌細胞促凋亡作用的研究*

程 乾，周 婕，柴大飛△，鄭駿年△

1.徐州醫科大學 腫瘤研究所(徐州 221002)；2.徐州市科技情報研究所(徐州 221000)

腎癌在泌尿系統惡性腫瘤中發生率高居第3位，發病率在惡性腫瘤中占3%～5%[1]，25%～30%患者在就診時出現轉移[2]。由于腎癌對放、化療不敏感，這使腎癌的臨床治療成為一大難題[3]，因此，需探索新的治療腎癌方案應用于臨床。索拉非尼作為一線治療和免疫治療失敗病人二線治療的靶向藥，治療轉移性腎癌的多激酶抑制劑，對細胞具有抑制增殖、促進凋亡及對血管具有生成抑制等作用，疾病控制率和無進展生存期較好。但由于反應率低、藥物抵抗性的原因，晚期腎癌患者的中位生存期也僅能延長17.8～24.2個月[4-5]，因此針對索拉非尼耐藥性產生機制的方案探尋，是提高索拉非尼在中晚期腎癌療效尤為重要的一環。缺氧是腫瘤細胞對藥物治療產生耐藥的重要因素，在此環境下，缺氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor, HIF-1α)及HIF-2α蛋白表達增加、降解減少和穩定性提高，HIF能夠促進細胞增殖與抑制凋亡、促進血管生成、促進細胞轉移，對抗腫瘤藥物有耐藥作用[6-7]。本研究旨在探討缺氧環境下，HIF-1α與HIF-2α的變化，以及敲減HIF-2α引起索拉非尼協同促進腎癌細胞凋亡的機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗對象 人腎癌細胞(OS-RC-2、786-O)購自中科院上海分院細胞庫。

1.1.2 主要試劑 改良型RPMI 1640培養基(美國Hyclone公司，批號：NZG1090)；胎牛血清(美國Hyclone公司，批號：RB35932)；噻唑藍(MTT)(合肥博美生物科技有限責任公司，批號：MTO792)；BCA試劑盒(中國Solarbio公司，貨號：PC0020)；流式凋亡試劑盒(江蘇凱基生物公司，批號：20191003)。慢病毒介導的shRNA：Control shRNA、HIF-1α shRNA、HIF-2α shRNA(美國Santa Cruz公司，貨號：sc-108080、sc-35561-V、sc-35316-V)；病毒轉染優化劑聚凝胺(美國Santa Cruz公司，貨號：sc-134220)；HIF-1α、HIF-2α抗體(美國R&D公司，MAB1536、AF2997)；Caspase3抗體、GAPDH抗體(上海碧云天生物技術有限公司，貨號：AC030、AF1186)；TUNEL檢測試劑盒(美國Promega公司，貨號：G3250)；碘化丙啶(美國Sigma公司，貨號：P4170-10MG)。

1.1.3 主要儀器 流式細胞儀(美國BD公司，型號：Canto Ⅱ)；三氣培養箱(美國Thermo公司，型號：3131)；化學發光儀(上海天能科技有限公司，型號：5200)。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養 RPMI 1640培養基(10%胎牛血清)，常氧狀態下，細胞于培養箱(5% CO2、37 ℃)中培養；缺氧狀態下于三氣培養箱(1% O2、5% CO2、37 ℃、94% N2)中培養。

1.2.2 細胞感染 分別取如上兩種對數生長期腎癌細胞接種于12孔板，10 000 個/孔，待細胞50%融合后改置于三氣培養箱中培養。向每孔加入完全培養基(含5 mg/L聚凝胺)，再加入慢病毒(含Control shRNA或HIF-1α shRNA或HIF-2α shRNA)10 MOI，8 h后去上清，加入1 mL完全培養基培養24 h后，收集細胞。

1.2.3 蛋白質印跡技術(Western blot)法測定蛋白水平 用BCA法測定細胞提取的總蛋白濃度，用溴酚藍緩沖液調齊濃度，煮沸變性，電泳，濕轉，封閉，孵一、二抗，洗滌，用辣根過氧化物酶顯色，化學發光拍照。

1.2.4 流式細胞儀檢測細胞凋亡率 取對數生長期的兩種細胞，調整細胞數為1×104個/孔，接種于含有載玻片的12孔板，待細胞50%融合后，置三氣培養箱中培養，分別為：對照組(不加任何藥物)、索拉非尼組(索拉非尼5 μmol/L)、索拉非尼+Control shRNA組(索拉非尼5 μmol/L+Control shRNA 10 MOI)、索拉非尼+HIF-2α shRNA組(索拉非尼5 μmol/L+HIF-2α shRNA 10 MOI)，每組3個復孔。24 h后取轉染后的上述兩種腎癌細胞，胰酶消化，洗滌，離去上清，用0.5 mL Annexin V溶液重懸，調整細胞質量濃度至1×109個/L，加入5 μL Annexin V-FITC混勻，避光3 min；加入20 mg/L PI染液10 μL，避光10 min，用流式細胞儀檢測細胞凋亡率。

1.2.5 TUNEL法檢測細胞凋亡 根據1.2.4分組的細胞，按照TUNEL試劑盒步驟操作，熒光顯微鏡下觀察結果，計算陽性率。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 索拉非尼在缺氧環境下調控腎癌細胞HIF-2α、HIF-1α的表達

OS-RC-2、786-O細胞在常氧環境下，HIF-1α和HIF-2α表達量很低，而在缺氧環境下表達明顯上調；在缺氧條件下，HIF-1α shRNA或HIF-2α shRNA均可以分別降低OS-RC-2、786-O細胞中HIF-1α或HIF-2α的表達，與對照組比較，索拉非尼組能夠使HIF-1α表達下降，且能夠使HIF-2α蛋白表達增加，差異有統計學意義(P<0.05)(圖1)。

2.2 HIF-2α調控缺氧環境下索拉非尼促進OS-RC-2、786-O細胞凋亡

缺氧環境下，與對照組比較，索拉非尼可明顯增強OS-RC-2細胞的凋亡(23.52±3.26vs5.32±1.23，P<0.05)，索拉非尼+HIF-2α shRNA組與索拉非尼+Control shRNA組相比，細胞凋亡增加明顯(44.36±2.21vs23.32±3.63，P<0.05)，索拉非尼組與索拉非尼+Control shRNA組相比，差異無統計學意義(23.32±3.63vs23.52±3.26，P>0.05)。與對照組相比，索拉非尼可增強腎癌786-O細胞凋亡(12.36±3.19vs3.21±1.09，P<0.05)，索拉非尼+HIF-2α shRNA組與索拉非尼+Control shRNA組相比，細胞凋亡增加明顯(33.52±5.23vs12.66±3.69，P<0.05)，索拉非尼組與索拉非尼+Control shRNA組相比，凋亡差異無統計學意義(12.36±3.19vs12.66±3.69，P>0.05)。TUNEL結果如下，與對照組比較，索拉非尼可明顯增強OS-RC-2細胞的凋亡(21.26±3.19vs1.91±0.60，P<0.05)，索拉非尼+HIF-2α shRNA組與索拉非尼+Control shRNA組相比，細胞凋亡增加明顯(49.23±5.11vs19.91±4.19，P<0.05)，索拉非尼組與索拉非尼+Control shRNA組相比，差異無統計學意義(20.96±3.19vs19.91.52±4.19，P>0.05)。與對照組相比，索拉非尼可增強腎癌786-O細胞凋亡(13.51±3.02vs1.01±0.52，P<0.05)，索拉非尼+HIF-2α shRNA組與索拉非尼+Control shRNA組相比，細胞凋亡增加明顯(57.13±5.23vs13.60±3.62，P<0.05)，索拉非尼組與索拉非尼+Control shRNA組相比，差異無統計學意義(13.50±3.02vs13.60±3.62，P>0.05)(圖2)。

2.3 缺氧環境下HIF-2α對腎癌OS-RC-2、786-O細胞Caspase3蛋白的影響

缺氧環境下，分別將細胞用Western blot法檢測Caspase3蛋白表達，在OS-RC-2、786-O細胞中，與對照組比較，索拉非尼以及索拉非尼與HIF-2α shRNA聯用可使Pro-Caspase3表達下降、Cleaved Caspase3蛋白表達升高，與索拉非尼+Control shRNA組相比，索拉非尼+HIF-2α shRNA聯用組的Pro-Caspase3表達下降，Cleaved Caspase3表達升高，差異有統計學意義(P<0.05)(圖3)。

3 討論

HIF-1α與HIF-2α蛋白在常氧條件下因泛素化降解而不能穩定存在，在腫瘤組織的缺氧環境下，因HIF-1α與HIF-2α蛋白表達較高，泛素化降解作用較弱，從而使HIF-1α與HIF-2α蛋白能夠高表達且穩定性存在[8]，本實驗結果印證了這一觀點。缺氧時，當HIF-1α的表達低時則會代償性使HIF-2α表達上調，反之亦然[9]。HIF-1α與HIF-2α是腫瘤細胞在缺氧環境下發生凋亡抵抗的關鍵蛋白[10]。

索拉非尼治療晚期腎癌患者的原理是通過抑制Ras/Raf激酶活性、PDGF受體、EGFP受體等途徑來抑制新生血管生成及腫瘤細胞增殖[11]。由于有效率過低，因而探尋索拉非尼的耐藥機制，是提高索拉非尼在中晚期腎癌療效的關鍵所在。本研究發現，索拉非尼能夠明顯下調腎癌細胞中HIF-1α表達，代償性升高了影響索拉非尼發揮其藥物敏感性的關鍵蛋白HIF-2α的表達。本研究用shRNA敲減腎癌細胞中HIF-2α表達后，實現對HIF-1α和HIF-2α雙重抑制，從而使索拉非尼促腎癌細胞凋亡的活性有了明顯提高，表明HIF-2α和索拉非尼聯用可以協同促進腎癌細胞凋亡，且這種凋亡途徑是通過調控Caspase3蛋白來實現的。

綜上所述，本研究發現腎癌細胞缺氧環境下，HIF-2α蛋白是影響索拉非尼藥物敏感性的重要角色，而不是HIF-1α。敲減HIF-2α有可能成為提高索拉非尼聯合用藥治療中晚期腎癌患者的重要手段。