黃芩素通過miR-410/JAK2/STAT3軸對宮頸癌SiHa細胞增殖、侵襲及上皮間質轉化的影響

曲長萍 田君 霍會蠶 王寧 王晨輝

1河南大學淮河醫院婦產科（河南開封475000）；2河南大學（河南開封475000）

宮頸癌是女性常見的生殖系統惡性腫瘤，其發病率呈逐年上升趨勢，嚴重威脅女性生命健康，但是目前臨床上依然缺乏有效的治療手段，而且其發生機制復雜，因此尋找安全有效的治療藥物、探討其發病機制具有重大而深遠的意義。黃芩素是從中藥黃芩根部提取的一種黃酮類化合物，具有廣泛的抗癌作用，不僅可抑制肝癌細胞裸鼠移植瘤生長，而且可以抑制食管鱗癌細胞增殖遷移和侵襲［1-2］。此外，黃芩素對宮頸癌HeLa 細胞的增殖和侵襲具有顯著抑制作用［3］。微小RNA（microRNA，miR）-410 在乳腺癌、骨肉瘤以及胰管腺癌等多種惡性腫瘤中被證實具有抑癌作用［4-6］。但是，miR-410 在宮頸癌中的作用鮮有報道，黃芩素能否通過miR-410 發揮抗宮頸癌作用需要進一步探討，因此本研究以宮頸癌SiHa 細胞為研究對象，探討黃芩素對SiHa 細胞惡性生物學行為的影響及機制。

1 材料與方法

1.1 細胞系 人宮頸癌SiHa 細胞購自中國醫學科學院上海細胞庫，培養于含10%胎牛血清和1%鏈霉-素青霉素的DMEM 培養基中，每2 天更換一次培養基，細胞密度達到80%以上時胰蛋白酶消化傳代，取第3 代對數生長期細胞用于實驗。

1.2 試劑和儀器 黃芩素購自美國Sigma 公司；NC、miR-410 mimic 和miR-410 inhibitor 購自上海吉瑪制藥技術有限公司；Janus 激酶2（Janus activated kinase 2，JAK2），信號轉導和轉錄激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3），上皮鈣黏蛋白（E-cadherin，E-cad）、神經鈣黏蛋白（N-cadherin，N-cad）以及波形蛋白（Vimentin）抗體購自美國Sigma 公司；多功能酶標儀購自美國Bio-Rad 公司；電泳儀和流式細胞儀購自美國BD 公司；倒置顯微鏡購自日本奧林巴斯株式會社。

1.3 MTT 法檢測細胞存活率 取第3 代對數生長期SiHa 細胞，制成1 × 105個/mL 的細胞懸液，以每孔200 μL 的量接種于96 孔板，細胞完全貼壁生長后，加入黃芩素濃度分別為0、10、20、40 μmol/L，另設空白孔（僅加入培養液）用于空白對照組，培養24 h 后，加入MTT 溶液（5 mg/mL）20 μL，培養4 h 后棄掉培養液，加入二甲基亞砜150 μL，振蕩混勻10 min，至于酶標儀上測定490 nm 處的吸光度（A）值，細胞存活率（%）=（實驗組-空白組）（/對照組-空白組）×100%。后續用細胞存活率接近50%的黃芩素濃度80 μmol/L 進行實驗。

1.4 流式細胞儀檢測細胞凋亡率 根據1.3 的方法將細胞進行分組和處理，離心收集細胞，結合緩沖液重懸，加入Annexin V-FITC，孵育15 min 后，加入碘化丙啶，孵育5 min，流式細胞儀檢測細胞凋亡率。

1.5 Transwell 實驗檢測細胞侵襲能力 根據1.3的方法將細胞進行分組和處理，將細胞制成細胞懸液，加入Transwell 板上室中，下室中加入含10%胎牛血清的培養基，培養24 h，取出小室，濕棉簽擦掉上室多余細胞，甲醛固定，結晶紫染色，顯微鏡下觀察并拍照。

1.6 細胞分組與轉染 將細胞接種于96 孔板，細胞貼壁生長后，隨機分為對照組、NC 組、miR-410 inhibitor組和inhibitor+黃芩素組，根據Lipofectamine 2000 說明書將NC 和miR-410 inhibitor 分別轉染入對應組別的細胞內，轉染24 h 后，inhibitor+黃芩素組細胞加入濃度為80 μmol/L 的黃芩素處理24 h。

1.7 qRT-PCR 檢測細胞中miR-410 水平 按1.6的方法進行分組處理，離心收集細胞，Trizol 提取RNA，將RNA 逆轉錄成cDNA，以cDNA 為模板，根據試劑盒說明書進行操作，2-△△CT法計算miR-410表達水平。引物序列見表1。

表1 引物序列Tab.1 Primer sequences

1.8 蛋白印跡法檢測細胞中各蛋白相對表達量 收集細胞，裂解，測定蛋白濃度，取蛋白樣品上樣，電泳，濕轉，洗膜，抗體孵育蛋白條帶，洗膜，二抗室溫孵育，洗膜，顯色，Image J 分析條帶灰度值，目的蛋白相對表達量=目的蛋白條帶灰度值/GAPDH 條帶灰度值。

1.9 雙熒光素酶報告試驗檢測miR-410 和JAK2的靶向關系 根據1.3 的方法將細胞進行分組和轉染，通過TargetScan 軟件預測miR-410 和JAK2 存在結合位點，構建野生型（wt）和突變型（mut）JAK2質粒，將兩種質粒與miR-410 mimic 和mimic NC 分別轉染入SiHa 細胞，測定熒光素酶活性，結果以螢火蟲熒光素酶活性/海腎熒光素酶活性為報告基因活性。

1.10 統計學方法 采用SPSS 21.0統計學軟件分析數據，計量資料均以（）描述，多樣本計量資料比較采用單因素方差分析，之后進行進一步兩兩比較。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同濃度黃芩素對細胞惡性生物行為學的影響 細胞存活率和侵襲細胞數隨著黃芩素濃度升高逐漸降低，細胞凋亡率隨黃芩素濃度升高逐漸升高，且具有劑量依賴性（P＜0.05）。見表2 和圖1、2。

圖1 流式細胞儀檢測細胞凋亡率Fig.1 Cell apoptosis rate detected by flow cytometry

表2 不同濃度黃芩素對細胞存活率、凋亡率和侵襲能力的影響Tab.2 Effects of different concentrations of baicalin on cell survival rate，apoptosis rate and invasion ability±s

表2 不同濃度黃芩素對細胞存活率、凋亡率和侵襲能力的影響Tab.2 Effects of different concentrations of baicalin on cell survival rate，apoptosis rate and invasion ability±s

注：與0 μmol/L 組比，aP ＜0.05；與10 μmol/L 組比，bP ＜0.05；與20 μmol/L 組比，cP ＜0.05

黃芩素濃度0 μmol/L 10 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L F 值P 值細胞存活率（%）96.97±2.13 81.66±2.32a 72.94±3.45ab 62.76±3.15abc 79.354＜0.001細胞凋亡率（%）2.30±0.29 3.77±0.24a 7.51±0.55ab 14.17±0.37abc 579.427＜0.001侵襲細胞數（個）212.05±12.88 159.78±10.12a 115.98±21.32ab 41.32±9.94abc 76.231＜0.001

2.2 黃芩素對EMT 相關蛋白表達的影響 隨著黃芩素濃度的升高，E-cad 蛋白相對表達量逐漸升高，N-cad 和Vimentin 蛋白相對表達量逐漸降低（P＜0.05）。見表3 和圖3。

圖3 細胞中E-cad、N-cad 和Vimentin 蛋白表達電泳圖Fig.3 Electrophoretic diagram of E-cad，N-cad and Vimentin protein expression in cells

表3 各組細胞中E-cad、N-cad 和Vimentin 蛋白相對表達量Tab.3 Relative protein expression levels of E-cad，N-cad and Vimentin in each group ±s

表3 各組細胞中E-cad、N-cad 和Vimentin 蛋白相對表達量Tab.3 Relative protein expression levels of E-cad，N-cad and Vimentin in each group ±s

注：與0 μmol/L 組比，aP ＜0.05；與10 μmol/L 組比，bP ＜0.05；與20 μmol/L 組比，cP ＜0.05

黃芩素濃度0 μmol/L 10 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L F 值P 值E-cad 0.23±0.03 0.48±0.03a 0.52±0.04b 1.03±0.05abc 228.949＜0.001 N-cad 1.02±0.04 0.24±0.02a 0.27±0.05b 0.13±0.03abc 369.556＜0.001 Vimentin 1.01±0.02 0.42±0.05a 0.37±0.04b 0.25±0.04abc 226.410＜0.001

圖2 結晶紫染色觀察細胞侵襲（×200）Fig.2 Crystal violet staining for cell invasion（×200）

2.3 qRT-PCR 和蛋白印跡法檢測結果 與對照組和NC 組比較，miR-410 inhibitor 組miR-410 表達水平降低，p-JAK2和p-STAT3蛋白相對表達量升高（P＜0.05）；與miR-410 inhibitor 組比較，inhibitor+黃芩素組miR-410 水平升高，p-JAK2 和p-STAT3 蛋白相對表達量降低（P＜0.05）。對照組和NC 組miR-410 水平比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表4 和圖4。

圖4 細胞中p-JAK2、JAK2、p-STAT3 和STAT3 蛋白表達電泳圖Fig.4 Electrophoretic diagram of p-JAK2，JAK2，p-STAT3 and STAT3 protein expression in cells

表4 各組miR-410 水平以及p-JAK2、JAK2、p-STAT3 和STAT3 蛋白相對表達量比較Tab.4 Comparison of miR-410 levels and relative protein expression levels of p-JAK2，JAK2，p-STAT3 and STAT3 in each group±s

表4 各組miR-410 水平以及p-JAK2、JAK2、p-STAT3 和STAT3 蛋白相對表達量比較Tab.4 Comparison of miR-410 levels and relative protein expression levels of p-JAK2，JAK2，p-STAT3 and STAT3 in each group±s

注：與對照組比，aP ＜0.05；與NC 組比，bP ＜0.05；與miR-410 inhibitor 組比，cP ＜0.05

組別對照組NC 組miR-410 inhibitor 組inhibitor+黃芩素組F 值P 值miR-410 6.51±0.57 6.94±0.43 3.19±0.40ab 14.36±0.79abc 206.135＜0.001 p-JAK2 0.59±0.03 0.62±0.04 0.83±0.05ab 0.22±0.03abc 130.780＜0.001 JAK2 0.79±0.04 0.77±0.02 0.82±0.02 0.83±0.02 3.250 0.081 p-STAT3 0.72±0.03 0.70±0.06 0.89±0.04ab 0.27±0.04abc 108.727＜0.001 STAT3 0.88±0.02 0.89±0.03 0.90±0.02 0.94±0.02 3.952 0.053

2.4 雙熒光素酶報告實驗檢測結果 JAK2-wt+miR-410 mimic 共轉染組細胞熒光素酶相對活性低于NC 共轉染組（P＜0.05），而JAK2-mut+miR-410 mimic 共轉染組和NC 共轉染組細胞熒光素酶相對活性差異無統計學意義（P＞0.05）。見表5 和圖5。

表5 熒光素酶相對活性Tab.5 Luciferase relative activity ±s

表5 熒光素酶相對活性Tab.5 Luciferase relative activity ±s

組別JAK2-wt+NC 組JAK2-wt+miR-410 mimic 組t 值P 值JAK2-mut+NC 組JAK2-mut+miR-410 mimic 組t 值P 值熒光素酶相對活性1.71±0.11 0.41±0.10 15.146＜0.001 1.70±0.10 1.71±0.09 0.129 0.904

圖5 JAK2 和miR-410 的結合位點序列Fig.5 Binding site sequence of JAK2 and miR-410

3 討論

目前臨床上常采用手術切除、輔以放化療為治療宮頸癌的主要手段，但是術后復發、轉移是患者死亡的主要原因，也是治療面臨的最大難題［7］。黃芩素已被發現具有多種藥理學活性，黃芩素可抑制壓力誘導的椎間盤隨和細胞凋亡，延緩椎間盤退變［8］。黃芩素通過誘導宮頸癌細胞凋亡發揮抗宮頸癌作用已被廣泛報道［9-11］。因此本研究主要探討黃芩素對宮頸癌SiHa 細胞增殖、凋亡和侵襲的影響。通過不同濃度黃芩素處理細胞后，細胞存活率和侵襲能力隨黃芩素濃度的升高逐漸降低，細胞凋亡率隨黃芩素濃度的升高逐漸升高，且具有濃度依賴性。由此可見，黃芩素可抑制宮頸癌SiHa 細胞增殖，誘導癌細胞凋亡，降低癌細胞侵襲能力。上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是指上皮細胞在一定的生理或病理狀態下喪失上皮細胞極性，逐漸獲得間質細胞表型的現象，發生EMT 的上皮細胞經結構改變后，極性喪失，與周圍細胞和基質的接觸減少，從而獲得更強的遷移和運動能力，同時上皮表型，如角蛋白絲和E-cad 逐漸喪失，而間質表型，如Vimentin、N-cad 和纖維連接蛋白等表達［12-13］。EMT 與宮頸癌的浸潤和遷移密切相關［14-15］。本研究結果顯示：隨黃芩素濃度的升高E-cad 蛋白表達升高，N-cad和Vimentin 蛋白表達降低，由此可見，黃芩素可抑制宮頸癌SiHa 細胞發生EMT。

研究發現，miR-410 可通過靶向Snail1 蛋白的表達解除免疫抑制并抑制宮頸癌HeLa 細胞生長、遷移和侵襲［16］。為進一步探討黃芩素抑制宮頸癌細胞增殖和侵襲，誘導癌細胞凋亡的具體機制，本研究通過抑制SiHa 細胞中miR-410 表達同時，給予黃芩素處理，結果顯示：inhibitor 組細胞中miR-410 的表達降低，黃芩素可逆轉miR-410 表達水平，結果表明：黃芩素可上調SiHa 細胞中miR-410 表達。STAT3 是一個胞質轉錄因子，被JAK 家族的酶激活后，參與調節細胞因子和生長因子信號，JAK2/STAT3 信號通路參與調節多種惡性腫瘤的發生發展，阿魏酸鈉使JAK2/STAT3 信號通路失活可抑制膠質瘤細胞增殖、遷移和侵襲［17］。IL-6 通過激活JAK2/STAT3 信號通路可促進胃癌細胞發生EMT 和轉移［18］。SHEN 等［19］研究發現MUC16 通過JAK2/STAT3 磷酸化介導環氧化酶2 表達促進宮頸癌進展。大豆苷元通過抑制JAK2/STAT3 信號通路可阻礙宮頸癌細胞生長，誘導癌細胞凋亡［20］。本研究通過雙熒光素酶報告試驗檢測到miR-410可直接靶向作用于JAK2，此外，蛋白印跡法檢測結果顯示：inhibitor 組p-JAK2 和p-STAT3 蛋白表達升高，給予黃芩素后p-JAK2 和p-STAT3 蛋白表達低于inhibitor 組。以上結果表明，黃芩素上調miR-410 表達介導JAK2/STAT3 信號軸發揮抗宮頸癌作用。

綜上所述，黃芩素可抑制宮頸癌細胞增殖，誘導癌細胞凋亡，逆轉癌細胞EMT 過程，其可能是通過上調miR-410 表達，抑制JAK2/STAT3 信號軸發揮作用。本研究仍存在不足之處，首先本研究僅在細胞水平上進行，缺少動物實驗的佐證；其次，癌癥的發病機制復雜，本研究探討不夠深入，下一步將從多角度進行深入探討和分析。