半乳凝素3在胰腺癌細胞中的表達及對胰腺癌SW1990細胞增殖和侵襲的影響

周國雄 張淼 丁曉凌 張海峰 曹維 瞿利帥 蒯小玲 張弘 徐正府

·論著·

半乳凝素3在胰腺癌細胞中的表達及對胰腺癌SW1990細胞增殖和侵襲的影響

周國雄 張淼 丁曉凌 張海峰 曹維 瞿利帥 蒯小玲 張弘 徐正府

目的研究半乳凝素3(galectin-3)在胰腺癌細胞株中的表達及對人胰腺癌細胞株SW1990增殖和侵襲能力的影響。方法采用免疫細胞化學法和RT-PCR方法檢測胰腺癌細胞株SW1990、PANC1、AsPC-1的galectin-3蛋白和mRNA表達。分別應用1、2、3、5 μg/ml galectin-3單抗處理SW1990細胞24、48、72 h，采用CCK-8試劑盒檢測細胞的增殖，Transwell小室檢測細胞的侵襲能力。結果胰腺癌SW1990、PANC1、AsPC-1細胞均有galectin-3 mRNA和蛋白表達。galectin-3單抗呈濃度和時間依賴性抑制SW1990細胞的增殖及穿膜細胞數。培養(yǎng)72 h時2、3、5 μg/ml galectin-3單抗的細胞生長抑制率分別為19.8%、29.9%和42.7%，與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P值均<0.05)。3 μg/ml galectin-3單抗組的穿膜細胞抑制率為37.1%，與對照組的10.4%差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。結論galectin-3在胰腺癌細胞中高表達，用抗體中和galectin-3能抑制SW1990細胞的增殖和侵襲能力。

胰腺腫瘤； 半乳糖凝集素3； 細胞增殖； 腫瘤浸潤

半乳凝素(galectin)是動物凝集素家族中的一員，有多種生物學功能。到目前為止，已識別的哺乳動物半乳凝素家族有15個成員。Galectin-3是其中之一，它廣泛表達于正常組織和腫瘤組織中，參與多種生理和病理過程，包括細胞生長和凋亡、細胞黏附及新生血管形成和腫瘤浸潤與轉移等[1]。目前關于galectin-3在胰腺癌中作用的研究報道比較少。本研究檢測胰腺癌細胞株galectin-3的表達，觀察其在細胞增殖、侵襲中的作用。

材料與方法

一、細胞培養(yǎng)

胰腺癌細胞株SW1990、PANC1、AsPC-1購自中國科學院上海生命科學研究院，常規(guī)培養(yǎng)，待細胞單層貼壁生長至80%左右時用0.25%胰蛋白酶消化，按照1∶3比例傳代接種至新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)。

二、Galectin-3蛋白檢測

采用常規(guī)免疫細胞化學方法。鼠抗人galectin-3單克隆抗體(美國R&D公司)工作濃度1∶100，用TBS代替一抗作為陰性對照。

三、Galectin-3 mRNA檢測

采用RT-PCR方法。應用Trizol試劑(Invitrogen公司)提取胰腺組織總RNA，根據Genbank中基因序列自行設計引物，由invitrogen(上海)公司合成。galectin-3引物序列為5′-GGCCACTGATTGTGCCTTAT-3′和5′-CAAATGGGAAAACCGACTGT-3′，產物243 bp；內參β-actin引物序列為5′-AAGTACTCCGTGTGGATCGG-3′和5′-ATGCATTCACCTCCCCTGTG-3′，產物486 bp。PCR反應參數：94℃ 3 min，94℃ 30 s、55℃ 40 s、72℃ 40 s，30次循環(huán)，72℃ 10 min。PCR產物經電泳分離后用圖像掃描儀測定光吸收值，以目的條帶與β-actin條帶的光吸收值比為mRNA相對表達量。

四、細胞增殖檢測

采用CCK-8法。收集對數生長期的胰腺癌SW1990細胞，調整細胞密度為5×104ml,接種于96孔培養(yǎng)板，每孔100 μl。待細胞貼壁后分為對照組，galectin-3單抗1、2、3、5 μg/ml組及空白組，各設5個復孔，培養(yǎng)液均無血清。常規(guī)培養(yǎng)24 h后，每孔加入10 μl CCK-8，繼續(xù)培養(yǎng)24、48、72 h。用空白組調零，酶標儀測定各時間點各孔A450值。增殖抑制率=(1-實驗組A450值/對照組A450值)×100%。

五、 細胞侵襲實驗

在冰上將Matrigel膠與無血清的4℃預冷細胞培養(yǎng)基DMEM按1∶8稀釋，加入transwell上室，每室100 μl。37℃孵育5 h后用無血清培養(yǎng)基輕洗上室凝膠，再37℃孵育30 min。用無血清培養(yǎng)基重懸細胞，細胞密度為5×105/ml 。上室加200 μl含0(對照)、1、2、3 μg/ml galectin-3抗體的細胞懸液，下室加600 μl含5%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基，每組3個小室，繼續(xù)培養(yǎng)24 h。用0.1%結晶紫染色30 min，計算各小室的穿膜細胞數。細胞侵襲抑制率 =[(對照組穿膜細胞數-加抗體組穿膜細胞數)/對照組穿膜細胞數]×100%。

六、統(tǒng)計學處理

結 果

一、SW1990、PANC1、AsPC-1細胞的galectin-3蛋白及mRNA表達

胰腺癌SW1990、PANC1、AsPC-1細胞均有galectin-3蛋白及mRNA表達(圖1、2)。

圖1SW1990(a)、PANC1(b)、AsPC-1(c)細胞的galectin-3蛋白表達(×200)

1、4：SW1990；2、5：PANC1；3、6：AsPC-1

二、Galectin-3單抗對SW1990細胞生長的影響

不同濃度galectin-3單抗處理后，SW1990細胞生長呈濃度和時間依賴性被抑制(表1)。培養(yǎng)24 h時2 μg/ml galectin單抗的細胞生長抑制率為27.0%；培養(yǎng)48 h時3、5 μg/ml galectin單抗的細胞生長抑制率分別為22.0%和35.1%；培養(yǎng)72 h時2、3、5 μg/ml galectin單抗的細胞生長抑制率分別為19.8%、29.9%和42.7%，與對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P值均<0.05)。

三、Galectin-3對SW1990細胞侵襲能力的影響

Galectin-3單抗呈濃度依賴性抑制穿膜細胞數(圖3)，1、2、3 μg/ml galectin-3單抗的抑制率分別為10.4%、11.6%、37.1%。

組別24h48h72h對照組0.403±0.0140.502±0.0050.600±0.0031μg/ml組0.383±0.0160.488±0.0140.582±0.0192μg/ml組0.371±0.0270.476±0.0170.561±0.009a3μg/ml組0.362±0.0400.469±0.028a0.544±0.006a5μg/ml組0.348±0.015a0.449±0.006a0.515±0.009a

注：與對照組比較，aP<0.05

圖3對照組(a)及1(b)、2(c)、3(d)μg/ml galectin-3單抗組的穿膜細胞(×100)

討 論

Galectin-3在多數腫瘤中呈高表達，發(fā)揮著多種生物學作用，包括調節(jié)細胞的生長、凋亡、細胞黏附、參與新生血管形成及腫瘤浸潤與轉移等。Kawachi等[2]研究發(fā)現,在甲狀腺癌組織中galectin-3呈高表達，且晚期甲狀腺癌的表達量更高，而甲狀腺正常組織、癌旁組織及甲狀腺腺瘤中galectin-3無表達或極弱表達。然而Idikio[3]研究發(fā)現，乳腺癌組織galectin-3的表達較正常乳腺組織下調，表明galectin-3在不同腫瘤中的表達是不一樣的。本研究證實，胰腺癌SW1990、PANC1、AsPC-1細胞均有galectin-3 mRNA和蛋白表達，提示galectin-3可能在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。

Lin等[4]在乳腺癌細胞體外實驗研究時發(fā)現，galectin-3下調cyclin E和cyclin A表達，上調細胞周期抑制蛋白p21和p27的表達，同時還活化細胞周期D1啟動子，進而調節(jié)細胞的生長。進一步研究表明，galectin-3通過結合胞內β-連環(huán)蛋白(catenin)，活化cyclin D1而調節(jié)細胞周期[5]。另有研究小組觀察到轉染了編碼galectin-3的cDNA的腫瘤細胞在促凋亡因子的作用下，使galectin-3從胞質或胞核中移位到線粒體膜上，穩(wěn)定線粒體膜電位，抑制細胞色素C的釋放，保護線粒體免受損傷，進而抑制細胞凋亡，促進細胞的增殖[6]。本實驗結果顯示， galectin-3單抗呈濃度和時間依賴性抑制SW1990細胞的增殖，驗證了galectin-3對胰腺癌細胞株SW1990的促增殖作用。

本實驗結果還顯示，galectin-3單抗呈濃度依賴性抑制胰腺癌SW1990的侵襲能力，提示galectin-3促進細胞的侵襲。其機制主要是：(1)上調整合素的表達量，促進腫瘤細胞與基質的黏附[7]， 促進腫瘤細胞的侵襲；(2)直接與整合素 β亞基 以凝集素-糖化合物相結合，促進腫瘤細胞與基質的黏附[8]；(3)與細胞表面CD98結合后促使整合素在細胞表面聚集成簇，間接增強整合素與其配體的親和力，增加腫瘤細胞與細胞外基質的黏附；(4)直接結合糖基化的細胞外基質成分，包括成黏連蛋白、纖維蛋白、黏蛋白和Mac-2 結合蛋白等。

[1] Woo HJ, Joo HG, Song SW, et al. Immunohistochemical detection of galectin-3 in canine gastric carcinomas. J Comp Pathol, 2001, 124:216-218.

[2] Kawachi K, Matsushita Y, Yonezawa S,et al. Galectin-3 expression in various thyroid neoplasms and its possible role in metastasis formation. Hum Pathol, 2000,31:428-433.

[3] Idikio H. Galectin-3 expression in human breast carcinoma: correlation with cancer histologic grade. Int J Oncol, 1998,12:1287-1290.

[4] Lin HM, Pestell RG, Raz A,et al. Galectin-3 enhances cyclin D1 promoter activity through SP1 and a cAMP-responsive element in human breast epithelial cells. Oncogene，2002，21：8001-8010.

[5] Shimura T, Takenaka Y, Tsutsumi S, et al. Galectin-3: a novel binding partner of beta-catenin. Cancer Res, 2004, 64:6363-6367.

[6] Lju FT, Patterson RJ, Wang JL. Intracell ular functions of galectins. Biochim Biophys Acta, 2002, 1572:263-273.

[7] Parise LV, Lee J, Juliano RL. New aspects of integrin signaling in cancer. Semin Cancer Biol, 2000,10:407-414.

[8] Hughes RC. Galectins as mod ulators of cell adhesion. Biochimie,2001, 83:667- 676.

Expressionofgalectin3anditseffectsonproliferationandinvasioninpancreaticcancerSW1990cells

ZHOUGuo-xiong,ZHANGMiao,DINGXiao-ling,ZHANGHai-feng,CAOWei,JULi-shuai,KUAIXiao-ling,ZHANGHong,XUZheng-Fu.

DepartmentofGastroeterology,AffiliatedHospital,NantongUniversity,Nantong226001,ChinaCorrespondingauthor：ZHOUGuo-xiong,Email：zhouguoxiong@medmail．com．cn

ObjectiveTo investigate the expression of galectin-3 in pancreatic cancer cell and its effect on the proliferation and invasion of SW1990.MethodsImmunocytochemistry and semi-quantitative RT-PCR was used to detect the expression of galectin-3 protein and mRNA in SW1990, PANC1 and ASPC-1 cell lines. Galectin-3 mono-antibody of different concentrations (1, 2, 3, 5 μg/ml) was used to treat SW1990 cells for 24, 48, 72 h, CCK-8 kits were used to detect the proliferation in SW1990 cells; Transwell chamber was used to study the invasion in SW1990.ResultsExpression of galectin-3 protein and mRNA was present in SW1990, PANC1, and ASPC-1. Galectin 3 mono-antibody inhibited the proliferation and number of invasive cells in a dose and time dependant manner. The inhibitory rates at 72 h were 19.8%, 29.9% and 42.7% in 2, 3, 5 μg/ml galectin 3 mono-antibody groups, the difference among them and control group was statistically significant (P<0.05). The inhibite rate of permeating membrane cells in 3 μg/ml galectin-3 mono antibody was 37.1%, the difference between this group and control group was statistically significant (P<0.05).ConclusionsGalectin-3 is highly expressed in pancreatic cancer cells. Galectin-3 antibody can inhibit the proliferation and migration capability of SW1990 cells.

Pancreatic neoplasms; Galectin-3; Cell proliferation; Neoplasm invasiveness

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.05.009

江蘇省創(chuàng)新團隊醫(yī)學領軍人才項目(LJ201135)

226001 南通，南通大學附屬醫(yī)院消化科

周國雄，Email：zhouguoxiong@medmail．com．cn

2012-08-23)

(本文編輯：呂芳萍)