幽門螺桿菌感染誘導的miR-125a-5p靶向EVA1A影響胃癌增殖和侵襲的機制研究

廖雪霞, 彭 鑫, 符 鑫, 吳德建

(海南省儋州市人民醫院消化內科, 海南 儋州 571799)

胃癌(Gastric Cancer,GC)是全球第五大常見惡性腫瘤之一[1-2]。盡管近年來GC的死亡率有所下降[3],但許多患者在晚期被診斷為淋巴結或遠處轉移,無特異性癥狀。Ⅲ期胃癌的5年生存率僅約為15%。然而,晚期GC的可用治療方法有限[4-6]。因此,發現新的治療靶點來控制GC的發展十分有必要。幽門螺桿菌(Helicobacter pylori,Hp)是革蘭氏陰性、微需氧的細菌生存于胃部及十二指腸的各區域內。.它會引起胃粘膜輕微的慢性胃炎,或導致胃及十二指腸潰瘍與胃癌[7]。目前,Hp感染被認為是GC發展的重要初始因素[8]。盡管Hp感染與GC的發展之間存在密切的因果關系,但這一過程中涉及的確切機制尚未完全明晰。miRNAs參與多細胞生物中基因表達的轉錄后調控[9-10]。許多研究表明,miRNA在多種疾病(包括癌癥)的生理和病理過程中起著至關重要的作用[11-12]。最近的發現揭示了miRNA對Hp感染的反應失調,通過改變正常的生物學過程(如凋亡、增殖和宿主炎癥免疫反應),在調節Hp感染的疾病中發揮了重要作用。其中,miR-125a-5p是參與癌癥進展的關鍵miRNA之一。高通量測序數據表明miR-125a-5p在膠質母細胞瘤、乳腺癌和膀胱癌中下調,而在胃癌中上調表達。因此,miR-125a-5p在癌癥進展中作用的存在爭議,本研究擬進一步探究miR-125a-5p在GC進展中的作用。EVA1A(又稱TMEM166/FAM176A,)是一種參與自噬和細胞凋亡的新蛋白,在一些人類原發性癌癥中起到抑癌作用。先前的研究表明,EVA1A通過誘導自噬和凋亡抑制膠質母細胞瘤細胞增殖;miR-103a-3p下調EVA1A促進肝細胞癌細胞增殖和遷移。然而,EVA1A在GC中表達的調控機制尚不清楚。因此,本研究擬通過體外細胞模型進一步探討Hp感染對GC細胞增殖和侵襲的影響,以及Hp誘導的miR-125a-5p靶向EVA1A在GC發生中的作用。

1 材料與方法

1.1樣本收集:2021年1月至2022年12月,選取儋州市人民醫院20例Hp感染或未感染的患者接受了胃鏡檢查。收集20例患者的樣本,立即在液氮中快速冷凍,并在-80℃下保存,直到提取RNA。當快速尿素酶試驗呈陽性時,樣品被鑒定為陽性。這些選定的患者也通過13C呼氣測試得到證實。這項研究得到了醫院倫理委員會的批準(倫審:2021003),每個患者均有書面知情同意書。

1.2細胞培養與細胞轉染:人胃癌細胞系AGS、SGC-7901購自ATCC(USA),在添加10%胎牛血清(Gibico)和青霉素(100U/mL)的RPMI-1640培養基中培養。細胞在37℃、5%CO2的條件中培養。miR-125a-5p mimic、miR-125a-5p inhibitor、oe-EVA1A以及對應的陰性對照購自于Ribobio (China)。使用 Lipofectamine 2000試劑盒(Thermo Fisher Scientific,USA),并根據試劑盒操作說明書將上述質粒轉染到OSCC細胞中。

1.3細菌培養:從ATCC購買NCTC11637(一株CagA陽性Hp菌株)。Hp細胞在37℃、含10%CO2、5%O2和8%N2的混合空氣中,置于補充5%羊血的胰蛋白酶大豆瓊脂平板培養。

1.4Hp感染GC細胞:在用Hp感染GC細胞之前,將GC細胞洗滌并重新懸浮在新鮮的無抗生素培養基中。將細菌在含5%羊血的胰蛋白酶大豆肉湯中培養48h,并在37℃下攪拌均勻,在含有10%CO2、5%O2和8%N2的混合空氣中培養48h,收獲并重新懸浮在RPMI 1640培養基中。GC細胞用10% FBS保存在RPMI 1640中。生長至90%匯合的細胞以100/1的Hp/細胞比率感染Hp。將Hp加入到6孔板的細胞培養板中。在收獲前,將細胞與Hp在37℃的潮濕環境中共同培養。

1.5qRT-PCR:利用Trizol法提取總RNA,EVA1A和miR-125a-5p的定量檢測,RNA通過Qiagen One-Step RT-PCR kit(Qiagen Gmbh,Germany)一步逆轉錄法將其反轉錄為cDNA并進行qRT-PCR實驗。具體引物序列如表1所示。

表1 qRT-PCR引物序列

1.6CCK-8和克隆形成實驗檢測細胞增殖:對于細胞活力的檢測,將細胞以2×103個細胞/孔的密度接種到96孔板中,并孵育0h,24h,48h,72h。加入10μL CCK-8溶液(Sigma,USA),繼續培養細胞4h。用酶標儀在450nm處檢測吸光度。對于細胞增殖的檢測,將1×103個不同處理的GC細胞接種于六孔板中,培養14天。細胞用多聚甲醛固定,并用0.5%(w/v)結晶紫染色。最后,對細胞集落進行計數。

1.7Transwell:對于細胞遷移測定,將在無血清培養基中收獲的轉染細胞置于Boyden Transwell室(Corning,USA)的上室。對于細胞侵襲測定,將細胞接種在預涂有100%Matrigel(BD Biosciences)的上室中。在下腔室中含有10%FBS的完整培養基用作化學引誘劑。用棉簽輕輕去除殘留在上表面的細胞,固定位于下腔室的細胞,用結晶紫染色,并在光學顯微鏡下觀察計數。

1.8雙熒光素酶實驗:使用starBase數據庫預測miR-125a-5p與EVA1A的結合位點。野生型和突變型EVA1A (EVA1A -WT/MUT)報告載體由 General Biosystems (China)生產。使用 Lipofectamine 2000 (Invitrogen,USA) 用 miR-125a-5p mimic或 NC mimic和上述報告載體共轉染AGS細胞。轉染 48h后,使用 Dual-Lucy Assay Kit (Solarbio,USA) 測量熒光素酶活性。

1.9免疫組化:將切片與3%H2O2孵育,然后用5%山羊血清(Zsbio,China)封閉15min。將抗EVA1A(Abcam,UK)抗體添加到切片中,并在4℃下孵育過夜。用PBS洗滌切片,將切片與山羊抗兔二抗(Abcam,UK)在37℃下孵育20min。使用DAB檢測試劑盒(Beyotime Biotechnology,China)對切片進行可視化,然后在顯微鏡下觀察,Image-Pro Plus 6.0(MediaCybernetics,USA)用于定量分析。

1.10統計分析:本研究所有數據均符合正態分布,數據以平均值±標準差(SD)表示,并使用GraphPad Prism 8.0進行分析并繪圖。 多組間差異均使用Anova檢驗差異顯著性,兩組間差異的比較均使用T檢驗差異的顯著性。P<0.05認為具有統計學意義。

2 結 果

2.1miR-125a-5p在Hp感染的陽性組織中顯著下調:首先,我們通過qRT-PCR分析了Hp感染的陽性組織和正常組織中miR-125a-5p的表達。結果顯示,miR-125a-5p在Hp感染陽性組織中的表達減少(圖1A)。在Hp感染陽性組織中,我們發現CAG的miR-125a-5p表達低于CG(圖1B)。

圖1 miR-125a-5p在Hp感染的陽性組織表達

2.2miR-125a-5p抑制AGS細胞的遷移和侵襲:為進一步探究miR-125a-5p在GC進展中的作用。用miR-125a-5p mimic和miR-125a-5p inhibitor轉染至Hp感染的GC細胞。首先,通過qRT-PCR驗證轉染效率(圖2A)。CCK-8和克隆形成實驗結果表明過表達miR-125a-5p可以抑制GC細胞活力和增殖能力,而敲低表達miR-125a-5p則明顯抑制GC細胞活力和增殖能力(圖2B-C)。Transwell實驗表明,miR-125a-5p的過度表達可以抑制GC細胞的遷移和侵襲,而其敲低則促進細胞的遷移侵襲(圖2D)。上述結果表明,Hp感染誘導的miR-125a-5p下調可以抑制AGS細胞的遷移和侵襲

圖2 miR-125a-5p抑制AGS細胞的遷移和侵襲

2.3EVA1A是miR-125a-5p的下游靶點:我們通過生信數據庫預測確定了miR-125a-5p的下游靶點,以闡明miR-125a-5p抑制胃癌細胞增殖和侵襲的機制。starbase數據庫預測了數百個靶基因,本研究挑選EVA1A為研究對象(圖3A)。通過qRT-PCR和免疫組化實驗檢測結果顯示,EVA1A在Hp感染的陽性組織中顯著上調表達,其在CAG中的表達也高于CG(圖3B-D)。雙熒光素酶實驗表明miR-125a-5p過表達可以下調野生型EVA1A的熒光素酶活性(圖3E)。最后,我們探究了miR-125a-5p異常表達對EVA1A表達的影響。qRT-PCR實驗測表明,miR-125a-5p的過度表達可以顯著下調EVA1A的表達,而miR-125a-5p敲低的效果則相反(圖3F)。

圖3 EVA1A是miR-125a-5p的下游靶點

2.4miR-125a-5p靶向EVA1A抑制GC細胞增殖和遷移:為了進一步確定miR-125a-5p/EVA1A軸在GC中的生物學功能及調控作用,我們進行了一系列細胞功能實驗。qRT-PCR分析結果表明,過表達miR-125a-5p抑制了AGS細胞中EVAA的表達,進一步過表達EVA1A逆轉了這一結果(圖4A)。細胞功能實驗結果顯示,過表達miR-125a-5p抑制了AGS細胞的增殖、遷移和侵襲能力,進一步過表達EVA1A可以減弱過表達miR-125a-5p對這些細胞表型的影響(圖4B-D)。綜上。這些結果表明miR-125a-5p靶向EVA1A抑制GC細胞增殖和轉移。

圖4 miR-125a-5p靶向EVA1A抑制GC細胞增殖和遷移

3 討 論

近年來,幽門螺桿菌感染率不斷上升,特別是在發展中國家。臨床研究表明,幽門螺桿菌與胃癌有關,但其機制尚不清楚。最近的研究表明,miRNAs在調節腫瘤轉移過程中發揮著重要作用。然而,它們與癌癥的關系尚未完全明晰。在本研究中,證實了miR-125a-5p在Hp感染陽性組織中顯著下調。最近研究報道,miR-125a-5p在腫瘤進展中發揮抑癌基因的功能,如miR-125a-5p通過調節TAZ/EGFR信號通路抑制卵巢癌癥細胞的EMT。此外,研究表明,miR-125a-5p的表達譜是組織特異性的,它可能具有不同的功能,這取決于腫瘤組織或細胞類型。研究發現miR-125a-5p在GC中高表達,miR-125a-5p通過調節Hippo通路促進GC細胞活性和侵襲。在本研究中,目前的結果表明,miR-125a-5p的過度表達抑制了胃癌細胞的增殖和侵襲,這與既往的研究結果相一致。據此,本文猜測與Hp相關的miR-125a-5p表達降低是可能是GC發生的關鍵機制,提示可能miR-125a-5p是胃癌早期診斷的潛在標志物。

為進一步探究miR-125a-5p在GC進展中的調控機制。通過生物信息學軟件及分子實驗證實:miR-125a-5p與EVA1A存在靶向結合關系。EVA1A是2007年高通量篩選的一種參與程序性細胞死亡的新蛋白。EVA1A在許多生理和病理過程中發揮著重要作用。最近研究表明,EVA1A的下調及其抑癌活性被證明是一個高度顯著的現象。已經發現,EVA1A在人類腫瘤組織中顯著下調,如肝癌癥、食管鱗癌、胃腺癌和胰腺腫瘤,表明它可能參與這些腫瘤的發生或發展。EVA1A的過度表達可通過誘導宮頸癌癥HeLa細胞、非小細胞肺癌H1299細胞和膠質母細胞瘤SHG44、U87和U251細胞系的凋亡,進而抑制腫瘤細胞增殖。本研究的結果表明,EVA1A在Hp感染陽性的GC患者組織和細胞中的表達顯著上調。值得注意的是,Hong Xie等研究報道EVA1A的過度表達通過上調TP53抑制肝細胞癌生長,這使得EVA1A可能成為肝細胞癌的潛在治療靶點。另一項研究表明,EVA1A是miR-125b的下游直接靶點,MicroRNA-125b通過負調節EVA導的自噬來逆轉肝細胞癌中的奧沙利鉑耐藥性。然而,EVA1A在GC中表達和調控機制尚不清楚。本研究的數據表明,miR-125a-5p可以靶向抑制EVA1A的表達,過表達EVA1A可以逆轉miR-125a-5p過表達對GC細胞遷移和侵襲的作用。總之,這些數據闡明了miR-125a-5p/EVA1A軸抑制GC進展的調節機制。

總之,本研究發現Hp可以通過調節miR-125a-5p/EVA1A軸影響GC的發生和發展。Hp-miR-125a-5p-EVA1A可能是一種新的信號級聯,為闡明Hp的致癌機制提供了新的研究思路,也為探索miR-125a-5p在GC發生發展中的分子作用機制提供了實驗依據。總之,本結果提示miR-125a-5p作為GC治療的診斷標志物和干預靶點提供了理論依據。