RNAi干擾電壓門控鈉通道scn8a基因對人宮頸癌SiHa細胞侵襲轉移的影響

潘惠艷 趙 群 詹 陽 趙麗紅 張衛華 吳玉梅

(1.首都醫科大學附屬北京婦產醫院中心實驗室，北京 100026;2.首都醫科大學附屬北京婦產醫院婦瘤科，北京 100026;3.首都醫科大學附屬北京婦產醫院病理科，北京 100026)

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤之一，侵襲和轉移是影響宮頸癌患者預后的關鍵因素。電壓門控鈉通道(voltage-gated sodium channels，VGSC)蛋白家族由九個成員組成，分別命名為Nav1.1～Nav1.9，其主要分布于神經、肌肉和神經內分泌細胞，負責細胞膜的興奮和傳播動作電位［1］。近年來，研究顯示［2-3］VGSC在一些轉移的癌細胞中表達，如Nav1.5亞型在乳腺癌、卵巢癌和結腸癌細胞中表達，Nav1.7亞型主要在前列腺癌細胞中表達，其與癌細胞的遷移和侵襲呈正相關。目前，國內外對VGSC在宮頸癌細胞中的研究較少，已發現在宮頸癌原代培養細胞中檢測到VGSC電流，scn8a基因編碼的產物Nav1.6亞型特異性阻止劑可抑制其電流，亦抑制細胞的侵襲［4］。首都醫科大學附屬北京婦產醫院的前期研究［5］提示宮頸癌SiHa細胞株表達VGSC蛋白，但其表達亞型和作用仍不清楚。本研究采用RNA干擾(RNA interference，RNAi)技術，使用針對scn8a基因小干擾RNA(small interference RNA，siRNA)轉染宮頸癌SiHa細胞，觀察其對細胞增生、遷移和侵襲的影響，探討VGSC在宮頸癌細胞中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料

1)細胞株:人宮頸癌細胞株SiHa細胞購自中國醫學科學院基礎醫學研究所。

2)試劑:10%胎牛血清和DMEM培養液(美國Gibico公司);5'－熒光素氨基磷酸酯-siRNA(6-FAM-siRNA，上海吉瑪制藥技術有限公司合成);Trizol和轉染試劑Lipofectamine 2000(美國Invitrogen公司);RTPCR試劑盒(美國Promega公司);兔抗人Nav1.6多克隆抗體(以色列Alomone labs公司);抗β－肌動蛋白(β-actin)抗體(美國Sigma公司);Matrigel膠(美國BD公司)。

3)儀器和耗材:M450酶標儀(美國 Bio-Rad公司);FS-919PCR擴增儀(中國上海復生生物研究所產);細胞培養皿(美國Coring Costar公司);細胞培養箱(美國Thermo公司);Transwell小室(美國 Coring Costar公司)。

1.2 細胞培養及轉染

人宮頸癌SiHa細胞孵育于37℃、5%CO2、飽和濕度的培養箱及含有10%胎牛血清的DMEM培養液中，經0.25%胰蛋白酶消化傳代。將SiHa細胞以5×105個/孔接種于6孔板培養48 h后，利用脂質體LipofectamineTM2000將體外合成的siRNA轉染細胞。每次實驗分為4個組:空白對照組(未轉染組)、脂質體組(Lipo對照組)、轉染陰性對照(negative control，NC)組和scn8a RNAi轉染組。參考來自GenBank的scn8a基因序列(序列號:374429548)，由上海吉瑪公司設計合成siRNA寡聚核苷酸片段序列為5'-CCCAGUUCAUUGAGUACUGUA-3'(靶點為721～739 bp)。合成的陰性對照siRNA序列的有意義鏈分別為5'-UUCUCCGAACGUGUCACGUAA-3'，此順序與人類基因無同源性。

1.3 總RNA提取及RT-PCR

采用半定量RT-PCR法檢測scn8a mRNA的表達水平。SiHa細胞轉染48 h后，用Trizol試劑提取細胞中總RNA，取總RNA 1μg，反轉錄獲得cDNA，再進行半定量RT-PCR反應。目的基因scn8a的引物序列:上游引物5'-AGACCATCCGCACCATCCTG-3'，下游引物 5'-GGTCAACGGTATGTAGTGC-3'，擴增片段為517 bp。以 β-actin為內對照，擴增片段為268 bp。PCR反應條件為:95℃ 3 min后，94℃ 30 s，60℃30 s，72 ℃ 30 s，設定36 個循環。在擴增24、28、32 和36個循環時，取3μL PCR產物在1.5%瓊脂糖凝膠中電泳，結果用溴化乙錠染色后紫外照相并進行掃描分析，以scn8a和 β-actin條帶的吸光度值進行 scn8a mRNA表達水平定量分析，scn8a mRNA的相對含量=scn8a條帶光密度吸光度值/β-actin條帶的吸光度。

1.4 Western blotting

SiHa細胞轉染48 h后，提取各實驗組細胞總蛋白，BCA法測定蛋白濃度后，每泳道以50 μg蛋白質樣品進行6%SDS-PAGE凝膠電泳，恒壓100 mV電泳2 h后，恒流250 mA轉膜4 h，5%脫脂奶粉封閉2 h，用兔抗鼠Nav1.6多克隆抗體(1:500)于4℃培育過夜，TBST漂洗3次后加入辣根過氧化物酶標記的羊抗兔二抗(1∶5 000)，37℃搖床溫育2 h，經ECL系統曝光顯影，通過凝膠分析系統分析蛋白的表達。β-actin為內對照。Nav1.6蛋白的相對含量=Nav1.6蛋白條帶吸光度值/β-actin(內對照)條帶吸光度值。

1.5 MTT法測定細胞增生實驗

轉染SiHa細胞48 h，收集各組細胞。用PBS洗滌細胞后，以每孔1×105/mL的密度接種于96孔板中，再培養48 h后，每孔加入MTT(5 mg/mL)試劑，37℃孵育4 h，加入150 μL/孔的二甲基亞砜溶液，在酶標儀測定492 nm波長處各孔的吸光度值。各組細胞增生抑制率=［(對照組吸光值－實驗組吸光值)/對照組吸光值］×100%。

1.6 劃痕實驗檢測細胞的遷移能力

SiHa細胞轉染48 h，收集各組細胞。PBS洗滌細胞后，用含10%胎牛血清DMEM培養基制成細胞懸液，按8×105個/孔的密度接種到6孔板培養24 h后，吸掉培養液，用10 μL洗液尖(Tip頭)沿著培養板底部劃“一”字形劃痕，PBS洗去未貼壁細胞，拍照記錄，并在劃痕每側邊緣均勻選取30個點后取其中線代表劃痕邊緣，在帶有標尺的倒置顯微鏡下測量細胞劃痕間距，記錄間距(0 h)。劃痕后24 h，細胞換液，在48 h，同法在每側邊緣均勻選取30個點后取其中線代表劃痕邊緣，記錄間距(48 h)。細胞遷移距離=間距(0 h)－間距(48 h)。

1.7 Matrigel侵襲實驗

在12孔板Transwell上室加入1 g/L的Matrigel膠50 μL，置于37 ℃、5%CO2、飽和濕度培養箱中過夜。膠凝固后，下室加入含10%胎牛血清的DMEM培養液500 μL。SiHa細胞轉染48 h，每組細胞以2 ×105個/孔置于200 μL懸液(含1%胎牛血清的DMEM)加入Transwell上室，置37℃、5%CO2飽和濕度培養箱中培養48 h后，取出上室，下室以95%乙醇固定15 min，HE法染色，計數侵入下室的細胞。計數時取中央和四周各5個視野，計算平均值。細胞的侵襲指數/%=(下室細胞數/上室接種細胞數)×100%。

1.8 統計學方法

應用SPSS11.5軟件進行統計學分析。數據以均數 ±標準差()表示，用單因素方差分析及均數多重比較。兩樣本均數間比較采用獨立樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 siRNA的轉染率及對scn8a mRNA和Nav1.6蛋白表達水平的影響

以6-FAM熒光標記的陰性對照RNA及特異siRNA轉染SiHa細胞6 h后，在熒光顯微鏡下觀察轉染效率，均可見達90%左右，詳見圖1A。

圖1 siRNA轉染效率及其對scn8a mRNA和Nav1.6蛋白表達水平的影響Fig.1 Transfection efficiency and the expression of mRNA and Nav1.6 protein after RNAi targeting scn8a

為了解siRNA對SiHa細胞scn8a mRNA水平的影響，轉染細胞48 h后，提取各組細胞RNA，半定量RTPCR結果顯示(圖1B)，RNAi組scn8a mRNA相對值為(23.3±4.2)%，明顯低于未轉染組(62.5±3.6)%、Li-Po組(59.6±5.0)%和陰性 RNAi轉染組(58.0±3.5)%，與3者比較差異有統計學意義(P＜0.05)。RNAi組較未轉染組scn8a mRNA水平降低(62.7±5.8)%(P＜0.05)，而LiPo組和陰性RNAi轉染組與未轉染組比較，差異無統計學意義(P=0.291)。

在SiHa細胞轉染48 h后，使用Western blotting檢測各組Nav1.6蛋白水平(圖1C)，結果顯示RNAi組Nav1.6蛋白相對值為(18.6±3.8)%，表達水平明顯低于未轉染組(54.3±6.4)%、LiPo組(50.7±5.1)%和陰性RNAi轉染組(52.5±4.6)%。RNAi組較未轉染組Nav1.6蛋白表達降低(65.8±5.8)%(t=3.17，P ＜0.05)，LiPo組和陰性 RNAi轉染組分別與未轉染組比較，差異無統計學意義(P＞0.05)。

2.2 scn8a的 RNAi對宮頸癌 SiHa細胞的增生無影響

MTT法檢測結果顯示(表1)，SiHa細胞在siRNA轉染48 h后細胞吸光度值(0.556±0.038)與未轉染組(0.545±0.043)、LiPo對照組(0.560±0.048)和陰性RNAi轉染組(0.549±0.036)吸光值比較，差異無統計學意義(P＞0.05)，提示Nav1.6活性未影響SiHa細胞的增生。

表1 siRNA抑制scn8a表達對SiHa細胞增生無影響Tab.1 siRNA targeting scn8a had no effect on proliferation of cervical cancer SiHa cells

2.3 scn8a的RNAi降低宮頸癌 SiHa細胞的遷移能力

劃痕實驗結果顯示(圖2)，RNAi組24 h細胞的遷移距離(0.28±0.04)mm明顯小于未轉染組(0.63±0.06)mm、LiPo組(0.58±0.05)mm和陰性RNAi轉染組(0.61±0.04)mm，與3者分別進行比較，差異有統計學意義(P＜0.05)。RNAi組較未轉染組遷移距離降低55.6%(t=3.68，P＜0.05)，而LiPo組和陰性RNAi轉染組與未轉染組比較，差異無統計學意義(P=0.213)。

圖2 劃痕48 h后，SiHa細胞的遷移結果Fig.2 The‘wound’images at 48 h after initial‘wound’(100 ×)

2.4 scn8a的 RNAi抑制宮頸癌 SiHa細胞的侵襲能力

Magrigel侵襲實驗結果表明(圖3)，RNAi組SiHa細胞的侵襲指數(8.2±2.4)%明顯低于未轉染組(13.0±1.8)%、LiPo組(13.3±2.0)%和陰性RNAi轉染組(13.6±1.6)%，RNAi組與其余3者進行統計學比較，差異有統計學意義(t=2.98，P＜0.05)。RNAi組細胞侵襲較空白對照組降低36.9%(t=2.98，P＜0.05)，LiPo組和陰性 RNAi轉染組分別與未轉染組比較，差異無統計學意義(P＞0.05)。

3 討論

圖3 針對scn8a基因siRNA降低SiHa細胞的侵襲能力Fig.3 Transfection of siRNA targeting scn8a gene supressed the Matrigel invasion of cervical cancer SiHa cells.

VGSC是“可興奮”細胞膜上的跨膜糖蛋白，依賴細胞膜上電壓變化而激活。VGSC家族由九個成員組成，其中Nav1.6和Nav1.7主要表達于外周神經，Nav1.5主要表達于心肌，Nav1.4主要表達于骨骼肌，其他亞型分別表達于外周和中樞神經細胞［6］。有報道［7］，scn8a基因突變常會導致肌張力障礙、震顫、共濟失調等異常，其他亞型的異常可引起癲癇、慢性疼痛綜合征、阿爾茨海默病(Alzheimer)等疾病。隨著近年來對腫瘤研究的深入，有報道［2-3］顯示VGSC在乳腺癌、卵巢癌、結腸癌、前列腺癌、小細胞肺癌等細胞中表達，其涉及腫瘤細胞的侵襲轉移。RNAi技術是mRNA水平上沉默特定基因的一種較新方法，能夠抑制內源性或外源性基因的表達，具有穩定性高、快捷、高效特異等優點，已成為腫瘤研究中的理想工具。

本研究采用RNAi技術沉默宮頸癌SiHa細胞scn8a基因表達，觀察到細胞可有效轉染并明顯抑制scn8a mRNA及其蛋白Nav1.6水平，表明實驗所用的RNAi干擾序列特異性地抑制scn8a表達。在觀察RNAi沉默scn8a基因表達后細胞的增生變化時，未觀察到其對SiHa細胞增生有顯著影響。此結果與本課題組前期在宮頸癌ME180細胞的研究結果［5］相一致，VGSC阻滯劑海豚毒素(tetrodotoxin，TTX)對ME180細胞的增生無明顯影響，這亦提示Nav1.6活性未涉及宮頸癌細胞的增生。目前對VGSC涉及腫瘤細胞增生有不同報道，有報道［8］顯示Na+內流促進癌細胞的增生，如瞬間Na+內流發生于增生早期，控制外在Na+濃度可有效抑制細胞增生［8］。在人臍靜脈內皮細胞檢測到 Nav1.5和 Nav1.7亞型，其中RNAi抑制Nav1.5表達可抑制細胞增生［9］。然而，在高轉移潛能的前列腺癌Mat-Lylu細胞和乳腺癌MDAMB-231細胞，TTX對細胞增生無作用，即VGSC活性不涉及癌細胞的增生［10-11］。這些差異可能是由于細胞類型不同所導致。

本研究顯示，RNAi沉默宮頸癌SiHa細胞scn8a基因表達后，細胞的遷移和Matrigel侵襲明顯下降，這說明Nav1.6表達參與宮頸癌細胞的侵襲轉移。有報道［12-13］顯示小鼠前列腺癌Mat-Lylu細胞和人前列腺癌PC-3細胞主要表達Nav1.7亞型，VGSC阻斷劑TTX分別抑制細胞遷移達47%和61%，抑制細胞Matrigel侵襲達33%和42%。乳腺癌高轉移潛能的MDA-MB-231細胞表達Nav1.5亞型，TTX抑制細胞的遷移Matrigel侵襲分別為52%和49%［11］。House C D等［3］報道在結腸癌 HT29、SW620和 SW480細胞中檢測到Nav1.5亞型，針對scn5a基因RNAi和鈉離子通道阻滯劑TTX均抑制細胞Matrigel侵襲超過50%。在人臍靜脈內皮細胞中，RNAi阻止Nav1.7表達可抑制細胞的趨向運動［9］。這些結果支持目前在宮頸癌SiHa細胞中的發現，即VGSC Nav1.6亞型涉及細胞的遷移和侵襲。

目前對VGSC參與腫瘤細胞侵襲轉移的機制仍不清楚，考慮有以下兩個方面［14-15］:①VGSC表達可引起細胞內Na+濃度增加，進而使細胞內環境改變，其中包括 Ca2+濃度增加［16］(Na+/Ca2+交換增多)、pH發生變化［17］(Na+/H+交換增多，H+-ATP酶活性增加)以及Na+依賴的酶(蛋白激酶A、組織蛋白酶等)激活［18］，其可引起癌細胞遷移、侵襲和分泌等細胞行為的改變，涉及到癌細胞侵襲轉移。②VGSC由α或β亞單位組成，其均可與細胞膜/或細胞質內蛋白結合［19］，其中包括細胞骨架蛋白錨蛋白(ankyrin)，黏附分子等［20］，最終影響細胞的轉移。

綜上所述，本研究結果提示，VGSC Nav1.6亞型在宮頸癌SiHa細胞中表達，利用siRNA可有效抑制scn8a表達，進而抑制SiHa細胞的遷移和侵襲能力，這對于開發和利用scn8a基因作為治療宮頸癌轉移的靶點提供了新的思路。

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