HIF-2α表達對低氧環境下胃癌細胞增殖、凋亡和細胞周期的影響

郭培玲，馬 銘，閆蘭芳，陳雙艷，趙富鋒，陳 蓉

四川省成都市雙流區第一人民醫院/四川大學華西空港醫院醫學檢驗科，四川成都 610200

胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，每年約有100萬新發胃癌病例，病死率在惡性腫瘤中位居第二[1]。作為典型的實體腫瘤之一，胃癌能夠在短期內快速增長導致腫瘤組織內部存在缺血、缺氧區[2]。局部缺氧是胃癌發生發展的重要環節，腫瘤細胞在缺氧環境下形成一系列補償機制以適應低氧微環境，從而促進腫瘤增長[3-4]。在胃癌適應缺氧的補償機制中，缺氧誘導因子-α(HIF-α)起主導作用，其中作用最顯著的是HIF-1α和HIF-2α[5]。HIF-1α及HIF-2α的陽性表達均能夠通過誘導局部缺氧環境的形成，加劇癌細胞核DNA的轉錄速度，提高癌細胞的浸潤和黏附能力[6]。現有的研究主要報道了HIF-2α在如小細胞肺癌[7]、結腸癌[8]、肝癌[9]等癌癥中的作用。有關HIF-2α在胃癌中的研究相對較少。因此，本文旨在應用特異性HIF-2α小干擾RNA(siRNA)下調低氧誘導下胃癌細胞BGC823中HIF-2α的表達，探討HIF-2α對低氧環境下胃癌BGC823細胞增殖、凋亡和細胞周期的影響，為胃癌分子靶向治療提供試驗基礎。

1 材料與方法

1.1材料來源 人胃癌細胞株BGC823購自中國科學院上海生科院細胞資源中心；RPMI1640細胞培養基、胎牛血清及0.25%胰蛋白酶購自美國Gibco公司；HIF-2α siRNA由上海吉瑪股份有限公司設計并合成；Lipo 6000轉染試劑、Trizol RNA提取試劑盒、CCK-8分析試劑盒和Annexin Ⅴ-FITC/PI雙染試劑盒購自上海碧云天生物技術有限公司。

1.2方法

1.2.1細胞低氧培養 胃癌BGC823細胞置于含10%胎牛血清的RPMI1640培養液(37 ℃培養箱，5%的CO2)培養，胰酶消化傳代。低氧環境采用200 μmol/L 氯化鈷(CoCl2)誘導，細胞于低氧環境中培養24 h后收集用于檢測。

1.2.2細胞轉染與分組 細胞低氧誘導培養后，細胞融合度達到85%左右時，在Lipo 6000脂質體介導下轉染細胞。試驗分為3組，即BGC823常氧培養組，BGC823低氧誘導組與BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組。

1.2.3RT-PCR檢測HIF-2α mRNA表達 收集轉染48 h后的各組細胞，按照 Trizol RNA提取試劑盒說明書步驟操作，逆轉錄成cDNA，RT-PCR方法檢測各組細胞中HIF-2α mRNA表達。試驗均重復檢測3次，計算Ct值，采用2-ΔΔCt法進行計算分析。

1.2.4CCK-8法檢測細胞增殖 取對數生長期的細胞消化后制備成細胞懸液，以2×104/mL密度接種于96孔板，每孔100 μL，貼壁過夜。每組各設6個復孔，在培養24、36、48、60、72 h后，每孔加入10 μL CCK-8溶液，孵育3 h，酶標儀測定450 nm處的吸光度值(A450 nm)，繪制細胞生長曲線分析細胞增殖情況。

1.2.5PI單染檢測細胞周期 收集各組對數生長期細胞，用細胞篩過濾，磷酸緩沖鹽溶液(PBS)洗滌2次，計數1×105個細胞，加入75%預冷乙醇4 ℃固定過夜，加入5 μL PI染色液，輕搖10 min避光混勻后，上流式細胞儀進行周期變化檢測。

1.2.6Annexin Ⅴ-FITC/PI雙染檢測細胞凋亡情況 收集各組對數生長期細胞，用細胞篩過濾，PBS洗滌2次，計數2×105個細胞，加入0.3 mL Binding buffer重懸細胞，再加入5 μL Annexin Ⅴ-FITC和5 μL PI，避光溫育15 min，加入400 μL×Binding buffer，流式細胞儀檢測凋亡細胞的百分比。

1.2.7免疫印跡法(Western blot)檢測各組細胞中HIF-2α蛋白的表達情況 收集對數生長期細胞，裂解細胞提取總蛋白，二喹啉甲酸(BCA)法對蛋白進行定量，100 ℃下變性5 min。將樣本等量上樣至12%的SDS-PAGE凝膠，電泳分離蛋白后恒流轉至PVDF膜，5%脫脂乳粉封閉2 h，分別加入稀釋的一抗4 ℃振蕩孵育過夜，TBST漂洗后室溫振蕩孵育二抗60 min，ECL試劑盒顯色，凝膠成像分析儀掃描，計算灰度值，比對各組HIF-2α蛋白的表達情況。

2 結 果

2.1低氧誘導HIF-2α基因和蛋白的表達 RT-PCR結果顯示，BGC823常氧培養組中細胞在常氧環境下有少量HIF-2α mRNA和蛋白表達。BGC823低氧誘導組中細胞在CoCl2誘導的低氧環境下HIF-2α mRNA和蛋白表達顯著上調，與BGC823常氧培養組比較，差異有統計學意義(P<0.05)。BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組中特異性轉染HIF-2α siRNA后細胞在低氧環境下HIF-2α mRNA和蛋白表達顯著下調，與BGC823低氧誘導組相比差異有統計學意義(P<0.05)。BGC823常氧培養組與BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組比較，HIF-2α mRNA和蛋白表達差異無統計學意義(P>0.05)。見圖1。

注：1為BGC823常氧培養組；2為BGC823低氧誘導組；3為BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組。A為RT-PCR法檢測各組細胞中HIF-2α mRNA的表達情況；B為Western blot檢測各組細胞中HIF-2α蛋白的表達情況；GAPDH為甘油醛-3-磷酸脫氫酶。

2.2各組BGC823細胞的增殖情況 CCK-8法檢測結果顯示，與BGC823常氧培養組相比，BGC823低氧誘導組細胞在24、36、48、60、72 h時間點的A450 nm均顯著升高(P<0.01)。與BGC823低氧誘導組相比，BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組對應時間點的A450 nm均顯著降低(P<0.05)。BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組與BGC823常氧培養組相比，差異無統計學意義(P>0.05)。見圖2。

注：A為BGC823常氧培養組；B為BGC823低氧誘導組；C為BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組；與BGC823常氧培養組比較，**P<0.01。

2.3各組BGC823細胞在細胞周期中G2期細胞所占比例 流式細胞儀檢測結果顯示，BGC823常氧培養組細胞周期中G2期細胞占比為23.73%，BGC823低氧誘導組細胞G2期細胞占比為20.25%，兩組差異有統計學意義(P<0.05)。BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組細胞G2期細胞占25.52%，明顯高于BGC823低氧誘導組(P<0.05)。

2.4各組BGC823細胞的凋亡情況比較 流式細胞儀檢測結果顯示，與BGC823常氧培養組相比，BGC823低氧誘導組細胞凋亡比例顯著降低(P<0.05)。與BGC823低氧誘導組相比，BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組細胞凋亡比例顯著升高(P<0.05)。BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組與BGC823常氧培養組相比，差異無統計學意義(P>0.05)。見圖3。

注：A為BGC823常氧培養組；B為BGC823低氧誘導組；C為BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組。

3 討 論

胃癌是我國最常見的消化道惡性腫瘤之一，據統計胃癌居全球惡性腫瘤發病率的第5位，病死率居第3位，在亞洲胃癌病死率僅次于肺癌，給患者帶來巨大的衛生經濟負擔[10]。 由于胃癌起病比較隱匿、無明顯特異性癥狀，缺乏精準的早期診斷技術，在發現時常常已是中晚期，晚期胃癌患者5年生存率僅為5%～17%，嚴重影響了人類的生命健康[11]。目前，外科手術和放化療仍然是主要的治療手段，但是30%～40%的胃癌患者在初診時就失去了根治手術的機會，長期使用化療藥物又普遍出現耐藥現象，導致整體治療效果有限。因此，深入探索胃癌發生、發展的相關機制，有助于尋求新的診斷、預防及治療策略。

胃癌屬于實體瘤，在腫瘤細胞快速增殖與血管新生滯后等多重因素共同作用下，實體瘤內部普遍存在低氧區域。低氧環境可進一步誘導腫瘤細胞產生HIFs，HIFs可通過調控血管內皮生長因子(VEGF)的表達從而誘導腫瘤產生新生血管[12]。HIFs包括HIF-1、HIF-2和HIF-3，其中以HIF-1的研究居多，HIF-2次之。HIF-2是由相關學者克隆出的一種含有bHLH.PAS域的細胞因子，HIF-2α是HIF-2的功能性亞基和活性亞基，包括15個外顯子和14個內含子，基因長約120 kb，相對分子質量為96.5×103[13]。缺氧條件可激活HIF-2α的轉錄活性，參與腫瘤細胞的血管生成、侵襲轉移及放化療抵抗。MIZOKAMI等[14]在研究胃癌及正常胃黏膜上皮組織中HIF-2α mRNA及蛋白的表達時，發現HIF-2α在胃癌組織的表達明顯高于正常胃黏膜上皮組織，提示HIF-2α與胃癌關系密切。GRIFFITHS等[15]在研究HIF-2α與胃癌患者預后的關系時，發現HIF-2α在多變量分析中沒有獨立的預后意義，不能作為一種常規的預后指標。吳友亮等[16]研究發現在胃癌患者中HIF-2α的陽性表達率平均提高45%，且在合并遠處轉移的患者中，陽性表達率上升更為顯著。這些研究已充分證實HIF-2α與胃癌發生、發展關系密切，但是其具體調控機制尚未完全清楚。

在探索HIF-2α與胃癌的信號通路的研究中，WANG等[17]發現JNK抑制劑能夠阻斷HIF-1α和HIF-2α的表達，提示HIF-2α通過JNK信號通路參與抑制胃癌細胞的侵襲能力。在研究HIF-2α與腫瘤血管生成的關系中，WU等[18]指出在非小細胞肺癌中HIF-2α與VEGF共同主導腫瘤血管生成過程。但SONG等[19]指出缺氧環境下胃癌中VEGF和葡萄糖代謝相關基因表達的是HIF-1α和HIF-1β，而不是HIF-2α。但是，HIF-2α在腫瘤組織和血管內皮的表達比HIF-1α更強烈[20]，因此以HIF-2α為靶點的抗癌研究仍然具有深遠的價值。

本研究通過模擬胃癌低氧環境，發現BGC823低氧誘導組細胞增殖速度與常氧培養組比較明顯升高，低氧環境可顯著促進BGC823細胞的HIF-2α蛋白的表達，這與相關研究報道相一致[21]。腫瘤的進展離不開腫瘤細胞的過度增殖和凋亡減弱，并與細胞周期的調控異常有密切關系。細胞周期遵循G1-S-G2-M的發展規律，細胞一旦從G1期跨入S期則不再依靠外來信息刺激而自動完成分裂過程[22]。本研究通過siRNA技術下調BGC823細胞中HIF-2α的表達后能夠促進細胞凋亡。與BGC823低氧誘導組相比，BGC823(HIF-2α-/-)低氧誘導組細胞的凋亡比例升高，其機制可能與低氧環境中HIF-2α低表達能夠阻滯腫瘤細胞在G2期有關。

綜上所述，本研究結果提示HIF-2α表達情況影響低氧環境下胃癌細胞增殖、凋亡和細胞周期。下調HIF-2α表達可通過抑制細胞增殖、促進細胞凋亡，來減緩胃癌的惡性發展。