異丙酚通過上調 miR-520a-3p抑制Wnt/β-catenin信號通路調控乳腺癌細胞

張順吉 朱洪寬 李超 王剛

(曲靖市第一人民醫院麻醉科，云南 曲靖 655000)

據統計，乳腺癌發病率位居女性癌癥首位[1]。乳腺癌的治療取得了長足進步，雖然靶向治療、內分泌治療和聯合治療已成為患者個性化治療的研究重點，但手術仍然是早期患者的最佳選擇[2-3]。麻醉是手術中的重要環節，近年來研究表明部分麻醉藥具有一定的抗腫瘤作用[4]。異丙酚(propofol，PROP)是一種快速，短效的靜脈麻醉劑，臨床廣泛應用于誘導和維持麻醉，近年研究發現，異丙酚還可影響腫瘤的生長增殖及轉移[5]。在肝癌中，靜脈麻醉劑PROP通過抑制Wnt/β-catenin信號通路抑制肝癌的生長和侵襲[6]。PROP還可通過抑制Wnt信號通路抑制膠質瘤的生長[7]。鎮靜劑右美托咪定可通過上調miR-520a-3p抑制骨肉瘤細胞的增殖和遷移，促進凋亡[8]。在乳腺癌中，miR-520a-3p表達下調，其高表達抑制癌細胞增殖，遷移和侵襲[9]。因此假設麻醉劑PROP通過上調 miR-520a-3p抑制Wnt/β-catenin信號通路調控乳腺癌細胞增殖、侵襲和遷移。本課題以乳腺癌細胞系MCF-7為研究對象，研究不同濃度PROP對MCF-7細胞增殖、侵襲和遷移的影響，并探討miR-520a-3p在此機制中的作用，對假設進行驗證，以期為乳腺癌提供新的靶點。

1 材料與方法

1.1 材料 人乳腺癌細胞系MCF-7和BT-549(購自ATCC)；胎牛血清(fetal bovine serum，FBS)、胰蛋白酶Trypsin和DMEM高糖(dulbecco's modified eagle medium)培養基(購自美國Gibco公司)；異丙酚(純度99.1%，購自上海陶素生化科技有限公司)；二甲基亞礬(Dimethyl sulfoxide，DMSO)和四氮唑藍(Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide，MTT)(購自Sigma-Aldrich公司)；Transwell板(購自美國Corning公司)；引物、miR-520a-3p模擬物(miR-520a-3p)、miR-520a-3p抑制劑(anti-miR-520a-3p)、對照(miR-con和anti-miR-con)(購自蘇州吉瑪基因股份有限公司)；Cyclin D1抗體、MMP-2抗體、MMP-9抗體、β-catenin抗體和β-actin抗體(購自美國Santa Cruz公司)；Lipofectamine 2000、RNA提取試劑Trizol、 Real-time PCR 試劑盒、反轉錄試劑盒(RT-PCR)(購自寶生物工程大連有限公司)；顯微鏡、酶標儀及Real-time PCR儀(購自美國Bio-Rad公司)；BCA蛋白檢測試劑盒(購自江蘇凱基生物技術有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養和藥物處理 ①細胞培養：將乳腺癌MCF-7和BT-549細胞培養在含10% FBS、1%青-鏈霉素的DMEM高糖培養基中。細胞培養條件：37 ℃ 5% CO2培養箱中培養，飽和濕度。將細胞培養至對數生長期，消化傳代。②藥物處理：實驗(PROP)組：將MCF-7和BT-549細胞過夜培養，然后加入不同濃度(2.5 μmol/L、5.0 μmol/L、10.0 μmol/L和20.0 μmol/L)的PROP處理48 h；對照(NC)組：以不加PROP的為對照組；PROP+轉染組：細胞轉染miR-520a-3p或anti-miR-520a-3p后，過夜培養然后加入實驗濃度的PROP處理48 h。

1.2.2 細胞轉染 將對數生長期的MCF-7和BT-549細胞稀釋后以2×105個細胞/孔接種于6孔板中，培養細胞至融合度達到80%左右時按照Lipofectamine 2000轉染試劑說明書進行細胞轉染。用無血清OptiMEM培養液稀釋脂質體、miR-con、miR-520a-3p、anti-miR-con和anti-miR-520a-3p，將稀釋好的等體積脂質體和載體混合，室溫孵育20 min，加入到培養好的MCF-7細胞中，置培養箱中培養6 h，換DMEM高糖完全培養基，轉染48 h，收集細胞，進行驗證。

1.2.3 Real-time PCR檢測RNA的表達 收集MCF-7和BT-549細胞，Trizol試劑提取MCF-7細胞總RNA，保存于-80 ℃。按照反轉錄試劑盒說明書合成cDNA，反應程序為16 ℃45 min、42 ℃30 min、72 ℃5 min；4 ℃放置10 min，合成的cDNA測定濃度后置于-80 ℃保存。取cDNA進行real-time PCR，反應程序為：95 ℃5 min；94 ℃30 s、59 ℃30 s、72 ℃45 s，45個循環；72 ℃10 min。用2-ΔΔCt方法進行數據分析。

1.2.4 MTT實驗測定細胞存活率 將MCF-7和BT-549細胞用胰蛋白酶消化，稀釋細胞濃度至1×104個/mL，200 μL/孔接種于96微孔板中，過夜之后，加入實驗濃度的PROP，繼續培養48 h，進行 MTT 實驗，每孔加入 20 μLMTT(5 mg/mL)，培養4 h，棄培養上清，加入150 μL DMSO，室溫混勻5 min，酶標儀測定490 nm 吸光度(A)值，細胞存活率(%)=(對照組A均值-實驗組A均值)/對照組A均值×100%。

1.2.5 Transwell實驗檢測細胞遷移和侵襲 ①遷移實驗：將MCF-7和BT-549細胞培養至對數生長期，收集細胞，用無血清DMEM高糖培養基將細胞稀釋至2×105個/mL。在Transwell下層培養孔加入500 μL含10%FBS的DMEM培養基，下層同時加入終濃度為5.0 μmol/L和10.0 μmol/L的PROP，Transwell上層小室加入100 μL MCF-7和BT-549細胞，將上層小室放入下層培養孔中，于培養箱中培養48 h，用棉簽拭去未遷移的細胞，甲醛固定遷移細胞，結晶紫染色，拍照，顯微鏡觀察計數。②侵襲實驗：將液化的Matrigel用4 ℃無血清培養基以1∶6比例稀釋，然后加入上層Transwell小室，37 ℃使其固化，以下同遷移實驗。

2 結果

2.1 不同濃度PROP對乳腺癌細胞MCF-7和BT-549增殖的影響 結果表明，與NC組相比，2.5 μmol/L、5.0 μmol/L、10.0 μmol/L和20.0 μmol/L的PROP均可抑制乳腺癌細胞MCF-7和BT-549存活(P<0.05)，且呈現顯著的劑量依賴趨勢，PROP劑量越大，對細胞存活率抑制效果越顯著，見圖1。

2.2 不同濃度PROP抑制乳腺癌細胞MCF-7和BT-549遷移和侵襲 根據結果2.1和經濟角度，選擇5.0 μmol/L和10.0 μmol/L濃度的PROP對MCF-7和BT-549的遷移和侵襲進行研究。與NC組相比，5.0 μmol/L和10.0 μmol/L PROP組MCF-7和BT-549遷移和侵襲細胞數均顯著降低(P<0.05)，MMP-2和MMP-9表達量均顯著下降(P<0.05)，且劑量越大效果越顯著(圖2、表1)。說明PROP可抑制MCF-7和BT-549細胞遷移和侵襲。

圖1 不同濃度PROP對乳腺癌細胞MCF-7、BT-549增殖的影響

圖2 不同濃度PROP抑制乳腺癌細胞MCF-7遷移和侵襲

表1 不同濃度PROP抑制乳腺癌細胞MCF-7遷移和侵襲

2.3 不同濃度PROP可促進miR-520a-3p表達 與NC組相比，5.0 μmol/L和10.0μmol/L PROP組MCF-7和BT-549細胞中miR-520a-3p表達均顯著升高(P<0.05)，且 PROP濃度越高，miR-520a-3p表達量升高越顯著(圖3)。說明PROP可促進MCF-7和BT-549細胞中miR-520a-3p的表達。

2.4 高表達miR-520a-3p可抑制乳腺癌細胞MCF-7增殖、遷移和侵襲 結果顯示，與miR-con組相比，miR-520a-3p組MCF-7和BT-549細胞中miR-520a-3p表達顯著升高(P<0.05)，Cyclin D1、MMP-2和MMP-9表達量均顯著降低(P<0.05)，細胞存活率、遷移和侵襲細胞數也顯著降低(P<0.05)，見圖4。

圖3 不同濃度PROP對miR-520a-3p表達的影響

圖4 高表達miR-520a-3p可抑制乳腺癌細胞MCF-7和BT-549增殖、遷移和侵襲

2.5 低表達miR-520a-3p可以部分逆轉PROP對乳腺癌細胞MCF-7和BT-549增殖、遷移和侵襲的影響(PROP：10 μmol/L) 根據結果2.1～2.3，選擇對MCF-7和BT-549細胞抑制率約50%的10 μmol/L PROP進行后續實驗。結果發現，與NC組相比，10 μmol/L PROP組促進miR-520a-3p表達(P<0.05)，抑制MCF-7和BT-549細胞增殖、遷移和侵襲(P<0.05)；而與PROP+anti-miR-con組相比，PROP+anti-miR-520a-3p組則結果相反，MCF-7和BT-549細胞中miR-520a-3p表達降低，Cyclin D1、MMP-2和MMP-9表達量均顯著升高(P<0.05)，細胞存活率、遷移和侵襲細胞數也顯著上升(P<0.05)(圖5)。說明抑制miR-520a-3p表達可部分逆轉PROP對乳腺癌MCF-7和BT-549細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用。

2.6 低表達miR-520a-3p逆轉PROP對MCF-7和BT-549細胞中Wnt/β-catenin細胞信號通路相關蛋白表達的影響(PROP：10 μmol/L) Western blot結果發現，與NC組相比，10 μmol/L PROP組抑制MCF-7和BT-549細胞中β-catenin蛋白的表達(P<0.05)；而與PROP+anti-miR-con組相比，PROP+anti-miR-520a-3p組則結果相反，MCF-7和BT-549細胞中β-catenin蛋白的表達顯著升高(P<0.05)(圖6)。說明10 μmol/L PROP可抑制MCF-7和BT-549細胞的Wnt/β-catenin信號通路，而抑制miR-520a-3p表達可部分逆轉PROP對MCF-7和BT-549細胞Wnt/β-catenin信號通路的抑制作用。

圖5 低表達miR-520a-3p可以部分逆轉PROP對乳腺癌細胞MCF-7和BT-549增殖、遷移和侵襲的影響

圖6 Western Blot檢測β-catenin蛋白表達

3 討論

PROP是一種應用廣泛的全身麻醉藥物。研究表明，PROP對腫瘤細胞具有增殖抑制和凋亡誘導作用，影響患者預后，但根本機制尚不清楚[10]。PROP可抑制肺癌細胞活性和誘導細胞凋亡，是肺癌手術理想的麻醉劑[11]。PROP能通過抑制Wnt/β-catenin信號通路抑制抑制肝癌細胞增殖、侵襲及誘導細胞凋亡[12]。Li R等[13-14]發現，與揮發性麻醉劑相比，PROP對乳腺癌手術是有益的，其可能通過破壞癌細胞功能，保護機體免疫功能，減少手術壓力，改善患者預后及術后恢復。本研究結果表明，PROP可抑制乳腺癌MCF-7和BT-549細胞中Cyclin D1、MMP-2和MMP-9蛋白表達，抑制細胞增殖、遷移和侵襲，具有劑量依賴趨勢。Cyclin D1是細胞周期相關蛋白，Cyclin D1下調表達可阻滯細胞周期，影響細胞增殖[15]。有報道表明，PROP可以通過下調miR-21的表達抑制乳腺癌MCF-7細胞增殖和EMT，下調miR-24信號通路誘導乳腺癌MDA-MB-435細胞凋亡[16-17]。本研究與上述結論基本一致，證實了PROP對乳腺癌有抑制作用，但具體機制尚不清楚。

研究表明，鎮靜劑右美托咪定可通過調控miR-520a-3p抑制骨肉瘤[8]。而miR-520a-3p在乳腺癌組織和細胞系中表達下調，其過表達可抑制癌細胞增殖、遷移和侵襲[9]。根據前述研究結果[6-9]，本研究假設PROP可能通過上調miR-520a-3p抑制Wnt/β-catenin信號通路進而抑制乳腺癌。結果表明，PROP促進MCF-7和BT-549細胞中miR-502a-3p的表達，而上調miR-520a-3p可下調Cyclin D1、MMP-2和MMP-9，抑制MCF-7和BT-549細胞增殖、遷移和侵襲，與上述研究結果一致[9]；而下調miR-520a-3p則逆轉PROP對乳腺癌MCF-7和BT-549細胞的抑制作用，說明PROP通過上調miR-520a-3p發揮抑制乳腺癌細胞的作用。

正常成熟細胞中，Wnt/β-catenin信號通路通常處于關閉狀態，其異常激活通常導致癌癥等疾病的發生[18]。乳腺癌中，Wnt信號通路關鍵因子β-catenin通常表達上調，說明乳腺癌中Wnt /β-catenin信號通路被激活[19]。大量研究表明，在乳腺癌中異常表達的部分miRNA可通過調控Wnt /β-catenin信號通路參與癌癥的發生和進展[20]。本研究結果發現，PROP可抑制MCF-7細胞中β-catenin蛋白表達，而抑制miR-520a-3p則逆轉了PROP對β-catenin的抑制作用，說明PROP可能通過miR-520a-3p調控Wnt/β-catenin信號通路。

4 結論與啟示

本研究發現，PROP可通過上調miR-520a-3p抑制Wnt /β-catenin信號通路，進而抑制乳腺癌MCF-7和BT-549細胞增殖、遷移和侵襲。PROP可抑制乳腺癌，可能是乳腺癌手術的理想麻醉劑。本研究只進行了乳腺癌MCF-7和BT-549細胞的體外試驗，尚需進行大樣本多中心的臨床研究佐證。下一步將對臨床乳腺癌手術樣本進行檢測，進一步驗證PROP對乳腺癌的抑制作用和抑制機制。