基于Hippo/YAP信號通路探討穿心蓮內酯抗三陰性乳腺癌的作用機制

黃翠霞 張雅倩 楊愛萍 劉芮含秋 路艷

廣州中醫藥大學中西醫結合基礎研究中心（廣州 510006）

乳腺癌是日漸年輕化的惡性腫瘤之一，已成為女性腫瘤相關死亡的主要原因［1］。三陰性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）是具有高轉移率、高復發率、預后差、低生存率等特點的乳腺癌亞型。因TNBC 的孕酮受體、雌激素受體和人表皮生長因子受體-2 表達均為陰性，臨床上常用的內分泌治療和靶向治療均不適用于TNBC 患者［2-3］。因此，探索新的治療藥物及尋找新的治療靶點是攻破該疾病的關鍵。研究表明，YAP 蛋白（yesassociatedprotein，YAP）在乳腺癌的增殖、上皮間質轉化（epithelial-mesenchymal cell transition，EMT）和干細胞特性等方面扮演著重要角色［4-5］。因此，YAP 可能是乳腺癌防治的潛在靶點。

穿心蓮內酯（andrographolide，Andro）是中藥穿心蓮的主要成分，其可抑制腫瘤細胞的增殖、誘導細胞凋亡，逆轉EMT 進程。據報道，Andro 可通過多通路多靶點的途徑抑制細胞生長，阻斷細胞周期，在乳腺癌、肺癌和結腸癌等腫瘤中具有較強的抗腫瘤活性［6-8］，但Andro 基于Hippo/YAP 信號通路抑制TNBC 細胞生長和干細胞特性方面的研究鮮見報道。因此，本研究通過體內外實驗，研究Andro 抑制TNBC 細胞的生長和干細胞特性的作用，探索Andro 在Hippo/YAP 信號通路上的作用機制，為乳腺癌的治療提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 細胞株和動物乳腺癌細胞MDA-MB-231和4T1（中科院上海細胞庫）。7～8周齡，體質量18～23 g，BALB/c 雌性小鼠15 只（廣州銳格生物科技有限公司），動物質量合格證號：44827200000914。研究經倫理委員會批準（編號：20210929001）。

1.1.2 藥物及試劑Andro（上海陶術生物技術有限公司），批號：5508-58-7。DMEM 培養基、RPMI-1640 培養基、DMEM/F12 培養基、B-27 Supplement（50×）、胎牛血清、青霉素-鏈霉素、0.25%胰酶（美國Gibco 公司）；蛋白marker（北京經科宏達生物技術有限公司）；蛋白定量試劑盒、CD24-PE、CD44-FITC 抗體（賽默飛世爾科技公司）；顯影液（美國Affinity 公司）；FITC/PI 凋亡試劑盒（南京凱基生物科技發展有限公司）；免疫組化試劑盒（北京博奧森生物技術公司）；二抗兔和一抗（YAP、ANKRD1、p-YAP、E-cadherin、Vimentin、N-cadherin、Fibronectin、NESTING、NANOG 和Gapdh）（武漢愛博泰克生物科技有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 SRB 法檢測細胞活性細胞接種在96 孔板24 h后；加入含不同濃度Andro的培養基，分別培養24、48 和72 h；固定1 h 后，SRB 溶液室溫染色；再加入10 mmol/L Tris 溶液溶解30 min；最后檢測各孔光吸收值，計算各組細胞的活力。

1.2.2 劃痕實驗檢測細胞遷移能力用無菌槍頭對細胞進行劃痕，將含有不同濃度的Andro 的培養基對細胞進行干預，于不同時間點在倒置顯微鏡下對細胞劃痕位置進行圖像拍攝，計算劃痕愈合率，劃痕愈合率=（0 h劃痕寬度-72 h劃痕寬度）/0 h劃痕寬度×100%。

1.2.3 流式細胞技術檢測CD44+/CD24-/low的比例Andro 作用細胞48 h 后，離心、重懸細胞，在避光條件下染色，空白組加入1×PBS 溶液4 μL，Control 單染一組、Control 單染二組分別加入CD44－FITC、CD24-PE 各4 μL，Control 雙染組及Andro 組均加入CD44-FITC和CD24-PE 4 μL，冰上避光孵育30 min，洗滌細胞，上機檢測。

1.2.4 干細胞成球實驗檢測乳腺微球的增殖能力以每孔105個細胞接種于極低吸附力6 孔板中，常規培養24 h 后，加入含有不同濃度的Andro的干細胞培養基繼續培養10 d，在倒置顯微鏡下觀察干細胞球形態并拍攝圖像，計算各濃度的乳腺微球數量。

1.2.5 Western blot 檢測相關蛋白表達水平收集細胞的總蛋白并進行定量分析，各濃度取蛋白20 μg 進行SDS-PAGE 電泳；轉膜，封閉；加入相應的一抗，于4 ℃冰箱孵育過夜；次日用1×TBST 溶液沖洗后，加入二抗孵育1 h，顯影，用ImageJ 軟件對相應蛋白條帶進行灰度分析。

1.2.6 移植瘤實驗觀察Andro 對乳腺腫瘤的影響構建4T1 TNBC 模型，并將造模成功小鼠隨機分為對照組、低劑量組及高劑量組，每組5 只小鼠，每組分別予1×PBS 溶液、Andro 5 mg/kg、Andro 10 mg/kg各10 μL，連續經腹腔注射的方式給藥2周后，取出移植瘤，計算腫瘤體積［（寬2×長）/2］。

1.2.7 免疫組化實驗檢測相關蛋白在腫瘤中的表達對切片進行脫蠟、水化、抗原修復、透膜，添加一抗，并置于4 ℃冰箱孵育過夜；次日將切片復溫后，添加二抗，孵育30 min；再用DAB 進行顯色，蘇木素復染，然后用乙醇進行梯度脫水，二甲苯透明，最后用中性樹膠封片；顯微鏡觀察并拍片。

1.3 統計學方法實驗數據采用SPSS 19.0 統計軟件分析，對實驗數據進行正態檢驗，服從正態分布的，采用單因素方差分析，兩兩比較用LSD 檢驗方法進行統計，計量資料以均數±標準差表示；以P＜ 0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 Andro 對TNBC 細胞增殖的影響由圖1 可知，隨著Andro 干預濃度增加與培養時間的延長，MDA-MB-231 和4T1 細胞的活性隨之降低。Andro干預MDA-MB-231 和4T1 細胞72 h 后的IC50值分別為12.63 μmol/L 和11.54 μmol/L，并由此選擇5、10和20 μmol/L 濃度進行后續實驗。

圖1 Andro 對TNBC 細胞增殖的影響Fig.1 Andro inhibited the proliferation on TNBC cells

2.2 Andro 對TNBC 細胞遷移的影響由圖2 可知，經Andro 干預后的MDA-MB-231 和4T1 細胞劃痕的愈合速度均有所降低，且呈劑量依賴性。各濃度組與對照組相比，差異有統計學意義（P＜0.01，P＜ 0.001）。

2.3 Andro 對TNBC 干細胞特性的影響由圖3A-B 可知，Andro 可降低MDA-MB-231 和4T1 細胞的干細胞表面標志物CD44+/CD24-/low的比例，且呈劑量依賴性。由圖3C-D 可知，經Andro 干預后的MDA-MB-231 和4T1 細胞的干細胞球的體積減小和數量減少，且呈濃度依賴性。同時，Andro 以濃度依賴性的方式降低了的MDA-MB-231 和4T1細胞中NANOG 和NESTING 蛋白的表達水平，各Andro 濃度組與對照組相比，差異有統計學意義（P＜ 0.05，P＜ 0.01，P＜ 0.001），結果見圖3E。

2.4 Andro 對TNBC 細胞EMT 的影響經Andro干預后的MDA-MB-231 和4T1 細胞中E-cadherin 蛋白表達上升，而Vimentin、N-cadherin 和Fibronectin蛋白表達下降，且呈濃度依賴性，見圖4。

2.5 Andro 對TNBC 細胞中YAP、ANKRD1 和p-YAP 蛋白的影響由圖5 可知，Andro 以濃度依賴性的方式下調MDA-MB-231 和4T1 細胞中YAP 和ANKRD1 蛋白表達水平，上調p-YAP 蛋白表達水平。

2.6 Andro 對小鼠移植瘤的生長及腫瘤中YAP 和ANKRD1 蛋白的影響與對照組相比，經Andro處理的小鼠腫瘤體積和質量均有所減小，抑瘤率明顯升高（P＜ 0.01），見表1。如圖6所示，對照組YAP和ANKRD1蛋白呈強陽性表達，呈黃褐色顆粒狀染色，而Andro（5、10 mg/kg）組YAP 和ANKRD1蛋白陽性表達降低，黃褐色顆粒狀染色變淺，兩個劑量組的陽性表達率與對照組相比，差異均有統計學意義（P＜ 0.01，P＜ 0.001），見表2。

表1 Andro 對小鼠移植瘤生長情況的影響Tab.1 Effect of Andro on the growth of tumor in mice±s，n=5

表1 Andro 對小鼠移植瘤生長情況的影響Tab.1 Effect of Andro on the growth of tumor in mice±s，n=5

注：抑瘤率（%）=（對照組腫瘤平均重量-Andro各劑量組腫瘤平均重量）/對照組平均重量×100%。與對照組相比，*P ＜ 0.05，**P ＜ 0.01

組別對照組低劑量組高劑量組抑瘤率（%）/10.26 ± 0.03**30.30 ± 0.04**劑量（mg/kg）0 5 10腫瘤體積（mm3）386.99 ± 2.10 338.57 ± 12.51*283.34 ± 8.45**腫瘤質量（g）4.29 ± 0.98 3.85 ± 0.11*2.99 ± 0.41**

圖2 Andro 對TNBC 細胞遷移的影響Fig.2 Andro inhibited the migration on TNBC cells

圖3 Andro 對TNBC 的干細胞特性的影響Fig.3 Effects of Andro on stem cell properties of TNBC cells

圖4 Andro 對TNBC 細胞EMT 的影響Fig.4 Effects of Andro on expression of EMT related protein markers in TNBC cells

圖5 Andro 對TNBC 細胞中YAP、ANKRD1 和p-YAP 蛋白的影響Fig.5 Effects of Andro on expression of YAP，ANKRD1 and p-YAP proteins in TNBC cells

3 討論

TNBC 是乳腺癌中致死率較高的亞型［1］，嚴重威脅著女性的生命健康。研究表明，腫瘤干細胞（cancer stem cells，CSCs）數量極少，具有自我更新、多向分化潛能、高致瘤性等特點［3］，是TNBC 增殖、轉移和復發的主要機制。EMT 是TNBC 轉移的主要機制，在EMT 進程中，維持上皮細胞表型的黏附分子被間質細胞的表型分子所取代，導致腫瘤細胞間的黏附力降低，從而增強細胞遷移能力，加快腫瘤的進展［9］。因此，抑制CSCs 自我更新分化能力和EMT 進程是攻破 TNBC 的關鍵環節。Andro具有較強的抗腫瘤活性，有文獻報道［10］，Andro 通過抑制糖酵解，恢復氧化磷酸化，改善線粒體功能等途徑，發揮抗乳腺癌小鼠腫瘤的作用。本研究先利用TNBC 細胞開展體外實驗，結果發現Andro 各濃度組的細胞活性和遷移率明顯低于對照組。同時，Andro 可降低TNBC 細胞CD44+/CD24-/low的比例及干細胞成球能力，且降低了干性標志蛋白NANOG 和NESTING 的表達水平。研究還發現，Andro 能上調E-cadherin 蛋白表達水平，下調Vimentin、N-cadherin 和Fibronectin 蛋白表達水平。上述實驗結果揭示了在體外Andro 能抑制TNBC 細胞的增殖、遷移能力、干細胞特性和EMT進程。為了驗證Andro 在體內也具有抗TNBC 的作用，本研究構建了小鼠移植瘤實驗。結果顯示，Andro 各劑量組的小鼠腫瘤體積和腫瘤質量明顯低于對照組，抑瘤率高于對照組。表明了Andro在體內可抑制小鼠腫瘤的生長，提高抑瘤率。綜上實驗結果可知，Andro 在體內外均有抗TNBC的作用。

圖6 Andro 對腫瘤中YAP 和ANKRD1 蛋白的影響（IHC，×400）Fig.6 Effects of Andro on expression of YAP and ANKRD1proteins of tumor（IHC，×400）

表2 小鼠腫瘤組織中YAP 和ANKRD1 蛋白表達量Tab.2 The expression of YAP and ANKRD1 protein of tumor in mice±s，n=4

表2 小鼠腫瘤組織中YAP 和ANKRD1 蛋白表達量Tab.2 The expression of YAP and ANKRD1 protein of tumor in mice±s，n=4

注：與對照組相比，**P ＜ 0.01，***P ＜ 0.001

組別對照組低劑量組高劑量組ANKRD1 125.87 ± 3.23 79.55 ± 1.03**43.77 ± 2.76***YAP 130.04 ± 4.14 102.44 ± 2.25**69.77 ± 3.28***

Hippo信號通路是一條由激酶鏈和YAP及TAZ兩個效應因子組成的信號通路［11］，在調控器官大小、組織生長、干細胞自我更新分化和腫瘤發生、發展等過程中發揮著重要作用［13-14］。當Hippo 信號通路被激活后，上游激酶發生級聯反應引起下游YAP 磷酸化，被磷酸化的YAP 與14-3-3 蛋白結合并被滯留在細胞質中而無法進入細胞核與轉錄因子（如TEADs）結合，使其失去轉錄功能。而非磷酸化的YAP 與細胞核內的轉錄因子結合，才能發揮調控下游靶基因轉錄的功能，從而影響腫瘤的發展進程，如促進細胞增殖、干細胞自我更新分化和抑制細胞凋亡等過程［4，12］。已有研究表明［14-16］，YAP 在乳腺癌、卵巢癌和食管癌等多種腫瘤中YAP 呈高表達，其過度激活在腫瘤干細胞自我更新和分化能力、EMT 等過程中具有重要調控作用［17-19］。YANG 等［20］發現氯丙嗪可通過促進YAP的蛋白酶體降解而抑制YAP 的表達，從而抑制乳腺癌干細胞成球能力和ALDH 的活性，從而發揮抗乳腺癌干細胞的能力。有研究表明，通過抑制YAP/TAZ 的表達和核定位，從而抑制乳腺癌細胞SKBR3 的增殖和EMT 進程，促進細胞凋亡［21］。本研究結果顯示，Andro 能有效促進YAP 磷酸化，降低TNBC 細胞中的YAP 及下游靶基因ANKRD1 蛋白表達，且與小鼠移植瘤的免疫組化實驗結果一致。由此可知，Andro 在體內外均可降低YAP 和ANKRD1 蛋白的表達。ANKRD1 基因是錨蛋白重復序列家族成員，也是YAP 的靶基因，其參與炎癥、惡性腫瘤的發生、發展進程［22-24］。有研究表明［24］，通過下調ANKRD1 蛋白的表達水平，可抑制膀胱癌細胞的增殖能力；上調ANKRD1 的表達，可誘導肝癌細胞EMT 進程，從而促進細胞增殖與遷移［25］。因此，Andro 誘導YAP 磷酸化，下調YAP 和ANKRD1 蛋白的表達水平，可能是Andro 抑制TNBC 細胞的增殖、遷移能力、干細胞特性和EMT進程的作用機制。

綜上所述，Andro發揮抗TNBC的作用可能是通過介導Hippo/YAP 信號通路實現的。由此，Andro可能是對高YAP 活性的乳腺癌患者治療有效的潛在藥物。但本研究僅對下游基因進行研究，因此在Hippo 信號通路的上游激酶及YAP 與TEADs之間的聯系等方面有待進一步深入探討。

【Author contributions】HUANG Cuixia performed the experiments and wrote the article.ZHANG YAqian，YANG Aiping，LIU Ruihanqiu performed data collection and statistical analysis.LU Yan designed the study and reviewed.the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted