DEC1基因過表達(dá)對人食管癌ECA109細(xì)胞增殖及侵襲能力的影響

楊純平， 王華川， 溫劍虎

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胸心外科，重慶 400016)

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DEC1基因過表達(dá)對人食管癌ECA109細(xì)胞增殖及侵襲能力的影響

楊純平， 王華川， 溫劍虎△

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胸心外科，重慶 400016)

目的： 探討DEC1基因過表達(dá)對人食管癌ECA109細(xì)胞增殖和侵襲能力的影響及可能機(jī)制。方法：將質(zhì)粒pcDNA3.1(-)/DEC1(DEC1組)和pcDNA3.1(-)(vector組)利用脂質(zhì)體分別轉(zhuǎn)染至人食管癌ECA109細(xì)胞中，通過real-time PCR檢測轉(zhuǎn)染48 h后的細(xì)胞內(nèi)DEC1 mRNA表達(dá)，Western blot分別檢測轉(zhuǎn)染72 h后細(xì)胞內(nèi)DEC1、基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)及細(xì)胞周期蛋白cyclin D1的蛋白表達(dá)；采用CCK-8實驗、平板集落實驗及Transwell實驗分別檢測DEC1過表達(dá)對細(xì)胞的增殖和侵襲能力的影響。結(jié)果: 與vector組相比，DEC1組中DEC1的表達(dá)明顯增高(P<0.01);cyclin D1和MMP9的表達(dá)明顯降低(P<0.05)；細(xì)胞增殖與侵襲能力明顯受到抑制(P<0.01)。結(jié)論：過表達(dá)DEC1可明顯抑制ECA109細(xì)胞的增殖和侵襲能力，DEC1可能通過影響MMP9和cyclin D1參與其中。

DEC1基因； 食管癌； ECA109細(xì)胞； 細(xì)胞增殖; 細(xì)胞侵襲

食管癌是嚴(yán)重危害人類健康的惡性腫瘤，資料顯示食管癌可能由多種因素致病[1-2]，與患者的年齡、性別、職業(yè)、生活環(huán)境密切相關(guān)，由于缺乏有效的早期診斷及綜合治療，而導(dǎo)致目前食管癌患者總體病死率仍居高不下[3-4]。因此，尋找和開發(fā)新的治療食管癌的方法和分子靶點是當(dāng)前研究的重要課題。

分化型胚胎軟骨發(fā)育基因1(differentiated embryo-chondrocyte expressed gene 1，DEC1)屬于生長發(fā)育基因，參與軟骨形成，神經(jīng)發(fā)生，細(xì)胞的分化等生理過程，同時還參與了腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，在腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡和分化起著重要作用[5-6]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，DEC1在肺腺癌、乳腺癌和食管癌等多種腫瘤中高表達(dá)[7-8]，且與缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia-inducible factor 1 alpha，HIF-1α)的表達(dá)顯著相關(guān)[9]，可能是腫瘤缺氧的直接標(biāo)志[10]。本研究在此基礎(chǔ)上，將已構(gòu)建好的DEC1真核過表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至食管癌ECA109細(xì)胞中，觀察其對ECA109細(xì)胞的增殖和侵襲能力的影響，并探討其可能機(jī)制。

材 料 和 方 法

1 主要試劑

兔抗人MMP9單克隆抗體購自北京博奧森公司；兔抗人cyclin D1單克隆抗體購自CST；兔抗人DEC1單克隆抗體購自Abcam；actin抗體購自Santa Cruz；HRP標(biāo)記的羊抗兔IgG購自北京鼎國生物技術(shù)有限公司；Total RNA提取試劑盒購自O(shè)mega；脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑LipofectamineTM2000購自Invitrogen。

2 細(xì)胞培養(yǎng)

人食管癌ECA109 細(xì)胞株由我院腫瘤研究中心提供，由含10%胎牛血清、1×105U/L青霉素和100 mg/L鏈霉素的RPMI-1640培養(yǎng)液，37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，胰酶消化細(xì)胞，2～3 d傳代1次，取對數(shù)生長期細(xì)胞實驗。

3 實驗方法

3.1 過表達(dá)DEC1質(zhì)粒的構(gòu)建與轉(zhuǎn)染 根據(jù)DEC1基因在GenBank中cDNA序列(NM_003670.2)設(shè)計引物如下：P1：5’-TTTAAGCTTGCCACCATGGAGCG-GATCCCCAG-3’(含HindIII酶切位點);P2：5’-CCGGTCTAGAGTCTTTGGTTTCTAAGT-3’(含XbaI酶切位點)，引物由上海生工生物工程技術(shù)公司合成。從ECA109細(xì)胞提取總RNA，反轉(zhuǎn)錄獲得cDNA，以其為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增，切膠回收后，按照Invitrogen公司pcDNA3.1(-)說明書構(gòu)建重組質(zhì)粒，轉(zhuǎn)化DH5α感受態(tài)大腸桿菌，挑選轉(zhuǎn)化子，提取質(zhì)粒，經(jīng)酶切和測序鑒定pcDNA3.1(-)/DEC1構(gòu)建成功。按照脂質(zhì)體LipofectamineTM2000說明書操作，將pcDNA3.1(-)及pcDNA3.1(-)/DEC1，按質(zhì)粒與脂質(zhì)體質(zhì)量比為1：2轉(zhuǎn)染入ECA109細(xì)胞中，實驗分組為DEC1組[pcDNA3.1(-)/DEC1]和vector組[pcDNA3.1(-)]。

3.2 Real-time PCR檢測轉(zhuǎn)染細(xì)胞中DEC1、cyclin D1和MMP9的mRNA表達(dá)水平 將轉(zhuǎn)染48 h后的vector組和DEC1組細(xì)胞提取總RNA，按TaKaRa逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)說明書合成cDNA，稀釋10倍后進(jìn)行real-time PCR，用于擴(kuò)增DEC1的上游引物為5’-GGCGGGGAATAAAACGGAGCGA-3’，下游引物為5’-CCTCACGGGCACAAGTCTGGAA-3’；β-actin的上游引物為5’-AGCGAGCATCCCCCAAAGTT-3’，下游引物為5’-GGGCACGAAGGCTCATCATT-3’。反應(yīng)條件為95 ℃ 3 min；95 ℃ 5 s，60 ℃ 15 s，72 ℃ 15 s，共39個循環(huán)。同一實驗重復(fù)3次，實驗數(shù)據(jù)分析采用2-ΔΔCt法計算。

3.3 Western blot 檢測轉(zhuǎn)染細(xì)胞中DEC1、cyclin D1和MMP9蛋白表達(dá)水平 提取各組ECA109細(xì)胞總蛋白，BCA法測定蛋白濃度，加入5×SDS上樣緩沖液100 ℃ 5 min，每孔40 μg，80 V恒壓SDS-PAGE，250 mA恒流2 h冰浴電轉(zhuǎn)至PVDF膜，5%的脫脂牛奶室溫封閉2 h，與特異性 I抗(DEC1 1∶2 000，MMP9 1∶1 000，cyclin D1 1∶1 000)4 ℃過夜，II抗孵育2 h后ECL化學(xué)發(fā)光并顯影。

3.4 CCK-8實驗 將轉(zhuǎn)染24 h的各組細(xì)胞消化收集，按每孔2 000個接種于96孔板中，待細(xì)胞貼壁后記為0 h，分別在0 h、24 h、48 h、72 h、96 h加入10 μL CCK-8液，37 ℃孵育2 h后，在450 nm處測定吸光度。

3.5 平板集落實驗 將轉(zhuǎn)染24 h的各組細(xì)胞消化收集，按每孔1 000個接種于6孔板中37 ℃、5% CO2培養(yǎng)，2～3 d換液，10 d后取出，固定并結(jié)晶紫染色。

3.6 Transwell實驗檢測其遷移能力 將Matrigel膠4 ℃過夜后，無血清RPMI1640培養(yǎng)基按8∶1稀釋并混勻，每Transwell小室上室均勻鋪入60 μL混合液，37 ℃孵育2 h，將轉(zhuǎn)染24 h的各組細(xì)胞消化收集并計數(shù)，加入含3% 胎牛血清培養(yǎng)基制成細(xì)胞懸液，以每孔2 000個(100 μL)加入上室中，下室加入含15% 胎牛血清的培養(yǎng)基，37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中孵育24 h，棉簽擦掉上室細(xì)胞，PBS洗3次，甲醇固定30 min，結(jié)晶紫染色10 min，PBS洗凈，室溫風(fēng)干，光鏡下隨機(jī)選取3個視野計數(shù)。

4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件，計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，兩組均數(shù)比較采用t檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1 轉(zhuǎn)染細(xì)胞中過表達(dá)DEC1的鑒定

Real-time PCR和Western blot檢測結(jié)果顯示，DEC1組DEC1基因的表達(dá)水平明顯高于vector組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，表明DEC1組的DEC1過表達(dá),見圖1、2。

Figure 1.The mRNA expression of DEC1 in the ECA109 cells transfected with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3.1 (-) (vector group) detected by real-time PCR. Mean±SD.n=3.**P<0.01vsvector group.

圖1 Real-time PCR 檢測DEC1 mRNA的表達(dá)

Figure 2.The protein expression of DEC1 in the ECA109 cells transfected with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3. 1 (-) (vector group) detected by Western blot. Mean±SD.n=3.*P<0.05vsvector group.

圖2 Western blot實驗檢測DEC1蛋白的表達(dá)水平

2 過表達(dá)DEC1對ECA109細(xì)胞生長能力的影響

CCK-8實驗結(jié)果顯示過表達(dá)DEC1基因后，ECA109細(xì)胞的生長明顯受到抑制，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，說明過表達(dá)DEC1基因抑制了細(xì)胞的生長，見圖3。

Figure 3.The growth curve of ECA109 cells transfected with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3.1 (-) (vector group) evaluated by CCK-8 assay. Mean±SD.n=3.*P<0.05,**P<0.01vsvector group.

圖3 CCK-8測定過表達(dá)DEC1基因?qū)κ彻馨〦CA109細(xì)胞生長的影響

3 過表達(dá)DEC1對ECA109細(xì)胞克隆形成能力的影響

平板集落實驗結(jié)果顯示，與vector組相比，DEC1組細(xì)胞克隆團(tuán)數(shù)量明顯減少(P<0.01)，說明過表達(dá)DEC1后，ECA109細(xì)胞的克隆形成能力明顯減弱,見圖4。

Figure 4.Colony-forming capacity of the ECA109 cells transfec-ted with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3.1 (-) (vector group) detecded by colony formation assay. Mean±SD.n=3.**P<0.01vsvector group.

圖4 平板集落實驗檢測過表達(dá)DEC1對ECA109細(xì)胞克隆形成能力的影響

4 過表達(dá)DEC1基因?qū)CA109細(xì)胞侵襲能力的影響

Transwell實驗 結(jié)果顯示，與vector組相比，DEC1組穿過基底膜的細(xì)胞數(shù)明顯減少(P<0.05)，說明過表達(dá)DEC1后ECA109細(xì)胞的侵襲能力減弱,見圖5。

Figure 5.The invasion ability of the ECA109 cells transfected with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3.1 (-) (vector group) determined by Transwell invasion assay (×200). Mean±SD.n=3.*P<0.05vsvector group.

圖5 過表達(dá)DEC1基因?qū)CA109細(xì)胞侵襲能力的影響

5 過表達(dá)DEC1基因?qū)CA109細(xì)胞cyclin D1和MMP9表達(dá)的影響

Western blot檢測結(jié)果顯示，DEC1組的cyclin D1和MMP9蛋白表達(dá)水平明顯低于vector組(圖6)，說明過表達(dá)DEC1基因能抑制cyclin D1和MMP9的表達(dá)。

Figure 6.The protein expression of cyclin D1 and MMP9 in the ECA109 cells transfected with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3.1 (-) (vector group) determined by Western blot. Mean±SD.n=3.*P<0.05vsvector group.

圖6 過表達(dá)DEC1對cyclin D1和MMP9蛋白表達(dá)的影響

討 論

DEC家族包括DEC1和DEC2, 都是堿性螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop-helix， bHLH)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子。DEC1基因定位于人類染色體3p25.3-26 上, 大約5.7 kb，包括5個外顯子4個內(nèi)含子，其啟動子區(qū)域包括多個GC盒，5’端區(qū)域有包括cAMP 應(yīng)答元件及多個E-box在內(nèi)的多個轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點[11]。DEC1蛋白由412個氨基酸組成，定位于細(xì)胞核，廣泛表達(dá)于軟骨、肺、腸、脾等大多數(shù)正常組織，在腦、胰腺和腎中表達(dá)較少[12]。

轉(zhuǎn)錄因子DEC1在腫瘤中的表達(dá)模式存在組織特異性，其表達(dá)與腫瘤增殖的關(guān)系尚存爭議，一方面研究資料表明在肺癌中沉默DEC1表達(dá)可以通過調(diào)控cyclin D1的表達(dá)進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖[8]，而乳腺癌中高表達(dá)的DEC1通過下調(diào)claudin-1的表達(dá)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲[7]，因此為了明確DEC1在腫瘤細(xì)胞中的生物學(xué)作用，深入研究不同腫瘤細(xì)胞中DEC1的表達(dá)調(diào)控模式至關(guān)重要。本研究通過過表達(dá)DEC1基因后研究其對食管癌的增殖和侵襲能力的影響并探討其可能機(jī)制，通過CCK-8和平板集落實驗表明，過表達(dá)DEC1基因后食管癌ECA109細(xì)胞的生長和克隆形成能力明顯下降，而利用Transwell小室模型在體外模擬腫瘤細(xì)胞降解細(xì)胞外基質(zhì)穿過基底膜的遷移過程，實驗表明過表達(dá)DEC1使ECA109細(xì)胞的遷移能力明顯下降，顯示DEC1在食管癌中可能作為抑癌基因調(diào)控食管癌的發(fā)生發(fā)展。同時我們檢測了過表達(dá)DEC1后cyclin D1與MMP9的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在其蛋白表達(dá)水平明顯降低，cyclin D1與MMP9是調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖與侵襲的重要因子[14]，也是TGF-β信號通路下游的調(diào)控因子，研究發(fā)現(xiàn)在胰腺癌中DEC1通過影響TGF-β通路進(jìn)而調(diào)控上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換的發(fā)生[13]，提示我們DEC1可能通過活化TGF-β信號通路，進(jìn)而調(diào)節(jié)食管癌的發(fā)生與發(fā)展。Xu等[15]在241例食管癌患者研究發(fā)現(xiàn)DEC1表達(dá)水平與食管癌患者年齡、食管鱗癌的浸潤深度，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況及pTNMs密切相關(guān)，且與食管癌患者的術(shù)后生存率顯著相關(guān)，提示DEC1可能作為食管鱗癌的一個潛在預(yù)后指標(biāo)，對其的研究更有助于食管癌的前期診斷與臨床治療。

綜上所述，針對DEC1作為bHLH 類轉(zhuǎn)錄因子，是否可作為一個腫瘤標(biāo)志物，能否作為關(guān)鍵靶點控制腫瘤發(fā)生發(fā)展，探尋其自身的表達(dá)調(diào)控及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的機(jī)制研究作為今后的實驗重點，而本實驗以DEC1基因?qū)κ彻馨┘?xì)胞的增殖、侵襲能力的影響作為主要切入點進(jìn)行研究，為明確DEC1基因功能及其是否可作為食管癌的治療新靶點提供實驗依據(jù)。

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Effect ofDEC1 gene over-expression on proliferation and invasion abilities of human esophageal cancer ECA109 cells

YANG Chun-ping, WANG Hua-chuan, WEN Jian-hu

(DepartmentofCardiothoracicSurgery,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China.E-mail:tiger001@163.com)

AIM: To investigate the effect ofDEC1 gene over-expression on the proliferation and invasion abilities of human esophageal cancer ECA109 cells. METHODS: ECA109 cells were transfected with plasmid pcDNA3.1 (-)/DEC1 (DEC1 group) or pcDNA3.1 (-) (vector group). The mRNA and protein levels of DEC1, cyclin D1 and MMP-9 were evaluated by real-time PCR and Western blot, respectively. The effects ofDEC1 over-expression on the proliferation and invasion abilities of the ECA109 cells were evaluated by CCK-8 assay, colony formation assay and Transwell test respectively. RESULTS: The DEC1 expression level in ECA109 cells in DEC1 group was significantly higher than that in vector group (P<0.01), but the levels of MMP9 and cyclin D1 expression were opposite (P<0.01). However, both the proliferation and invasion abilities of ECA109 cells in DEC1 groups decreased significantly as compared with those in vector group (P<0.05). CONCLUSION: The over-expression of DEC1 significantly inhibits the proliferation and invasion of ECA109 cells, which may be involved in the expression of cyclin D1 and MMP9.

DEC1 gene; Esophageal cancer; ECA109 cells; Cell proliferation; Cell invasion

1000- 4718(2015)04- 0620- 05

2014- 11- 20

2015- 01- 20

R735.1

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2015.04.008

△通訊作者 Tel: 023-89011132； E-mail: tiger001@163.com