miR-21對(duì)人喉鱗癌細(xì)胞Hep2遷移侵襲能力的影響

劉永軍，管艷飛,?！№?/p>

(云南省第一人民醫(yī)院:1.耳鼻喉科;2.神經(jīng)外科，昆明 650032)

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miR-21對(duì)人喉鱗癌細(xì)胞Hep2遷移侵襲能力的影響

劉永軍1，管艷飛1,常順2△

(云南省第一人民醫(yī)院:1.耳鼻喉科;2.神經(jīng)外科，昆明 650032)

目的探討微小RNA-21(miR-21)對(duì)人喉鱗癌細(xì)胞Hep2遷移、侵襲能力的影響。方法用脂質(zhì)體LipofectamineTM2000將miR-21抑制劑和miR-21 NC轉(zhuǎn)入人喉鱗癌細(xì)胞Hep2中，48 h后，運(yùn)用四甲基偶氮唑藍(lán)(MTT)比色法檢測(cè)細(xì)胞活力，劃痕實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞遷移能力，Transwell小室法檢測(cè)細(xì)胞侵襲能力，蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因(PTEN)/磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)的激活情況，以及基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2、MMP9與伴有kazal域的富含半胱氨酸的逆轉(zhuǎn)誘導(dǎo)蛋白(RECK)的表達(dá)。結(jié)果與miR-21 NC比較，miR-21 抑制劑能明顯降低Hep2細(xì)胞活力[(0.688±0.043)vs.(0.375±0.012)]，抑制細(xì)胞遷移能力[(6.57±0.02)μmvs.(20.49±2.18)μm]及細(xì)胞侵襲能力[(100.7±10.2)vs.(46.8±4.3)]，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；同時(shí)miR-21 抑制劑能明顯下調(diào)PI3K、MMP2及MMP9的表達(dá)(P<0.01)，降低Akt的磷酸化水平(P<0.01)，并上調(diào)PTEN及RECK的表達(dá)(P<0.01)。結(jié)論miR-21 抑制劑能明顯抑制人喉鱗癌細(xì)胞Hep2的遷移、侵襲能力，可能與PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路有關(guān)。

微小RNA-21；人喉鱗癌Hep2細(xì)胞；遷移；侵襲

喉鱗癌是我國(guó)常見(jiàn)的頭頸部惡性腫瘤，占頭頸部腫瘤的14%左右，其中喉鱗狀細(xì)胞癌是其主要病理類型，占90%以上。喉鱗癌的主要治療方式為手術(shù)治療，輔以化療和放射治療，但對(duì)中晚期患者預(yù)后及5年生存率效果欠佳，主要原因是惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移，并最終導(dǎo)致患者死亡[1-2]。而且喉鱗癌的發(fā)病機(jī)制尚未清楚，吸煙、飲酒、病毒感染、空氣污染及癌基因的激活與抑癌基因的失活都可能是其病因[1]。微小RNA(microRNA，miRNA)是目前新發(fā)現(xiàn)的一類癌基因或抑癌基因，并與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，在腫瘤的增殖、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移中起重要作用[3]。已證實(shí)微小RNA-21(microRNA-21，miR-21)是唯一一個(gè)在已檢測(cè)的惡性腫瘤中均表達(dá)上調(diào)的miRNA，在腫瘤中發(fā)揮著癌基因作用[4-5]。此外，通過(guò)miRNA芯片技術(shù)也證實(shí)48對(duì)喉鱗狀細(xì)胞癌標(biāo)本中包括miR-21在內(nèi)的4個(gè)miRNA表達(dá)水平上調(diào)[6]。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)喉鱗狀細(xì)胞癌患者血清miR-21表達(dá)水平明顯過(guò)高，并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，且可作為喉鱗狀細(xì)胞癌標(biāo)記物及預(yù)后的獨(dú)立因子[7]。充分說(shuō)明miR-21在喉鱗癌中過(guò)表達(dá)，并與喉鱗癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。因此，探討miR-21在喉鱗癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的作用，具有重要的理論意義。所以，本研究擬通過(guò)下調(diào)人喉鱗癌細(xì)胞Hep2中miR-21的表達(dá)，探討其對(duì)Hep2細(xì)胞遷移、侵襲能力的影響及具體機(jī)制，從而為喉鱗癌的早期診斷及預(yù)后判斷提供新思路。

1　材料與方法

1.1細(xì)胞株來(lái)源人喉鱗癌細(xì)胞Hep2購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院細(xì)胞庫(kù)(目錄號(hào)：TCHu21)。

1.2儀器與試劑四甲基偶氮唑鹽(MTT,美國(guó)Gibco公司)，miR-21抑制劑和miR-21 NC(上海吉瑪制藥技術(shù)有限公司)；張力蛋白同源的基因(PTEN)，磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)，蛋白激酶B(Akt)，伴有kazal域的富含半胱氨酸的逆轉(zhuǎn)誘導(dǎo)蛋白(RECK)，基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2，MMP9(美國(guó)Epitomics公司)；胎牛血清，達(dá)氏修正依氏培養(yǎng)基(DMEM，美國(guó)Hyclone公司);三磷酸甘油醛脫氫酶(GADPH，碧云天生物技術(shù)有限公司)。迷你雙垂直電泳儀，迷你轉(zhuǎn)印電泳儀(北京六一儀器廠)；ChemiDocTM XRS凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad公司)，TS100倒置顯微鏡(日本Nikon公司)。

1.3方法

1.3.1MTT比色法檢測(cè)Hep2細(xì)胞活力將人喉鱗癌細(xì)胞Hep2接種于96孔板，當(dāng)細(xì)胞匯合度達(dá)到50%時(shí)，用LipofectamineTM2000分別轉(zhuǎn)染miR-21 抑制劑和miR-21 NC。48 h后，加入5 mg/mL MTT 20 μL，繼續(xù)培養(yǎng)4 h后吸棄培養(yǎng)液，每孔加入二甲基亞砜(DMSO)150 μL，震蕩使結(jié)晶物充分溶解，于酶標(biāo)儀560 nm處測(cè)吸光度值(A值)，以A值表示細(xì)胞相對(duì)活力。

1.3.2劃痕實(shí)驗(yàn)將人喉鱗癌細(xì)胞Hep2接種于6孔板，當(dāng)細(xì)胞匯合度達(dá)到50%時(shí)，用移液器槍頭沿培養(yǎng)板底部呈“一”字型劃痕單層細(xì)胞，用磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌被刮下的細(xì)胞，更換培養(yǎng)基后，用LipofectamineTM2000分別轉(zhuǎn)染miR-21 抑制劑和miR-21 NC。48 h后，倒置顯微鏡下觀察Hep2細(xì)胞向劃痕區(qū)域的遷移距離并拍照。

1.3.3Transwell侵襲實(shí)驗(yàn)將基質(zhì)膠(matrigel)均勻平鋪于Transwell小室的微膜(8 μm)上，制成凝膠備用。將人喉鱗癌細(xì)胞Hep2接種于6孔板，當(dāng)細(xì)胞匯合度達(dá)到50%時(shí)，用LipofectamineTM2000分別轉(zhuǎn)染miR-21 抑制劑和miR-21 NC。48 h后，將細(xì)胞消化加入Transwell上室，下室用含5%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，取出Transwell小室，洗滌，多聚甲醛固定，結(jié)晶紫染色，被染色的細(xì)胞質(zhì)呈紫色，倒置光學(xué)顯微鏡下計(jì)數(shù)5個(gè)視野穿膜細(xì)胞個(gè)數(shù)，計(jì)算平均每個(gè)視野的細(xì)胞數(shù)，即表示細(xì)胞的侵襲能力。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.4蛋白質(zhì)印跡法(Western blotting)將人喉鱗癌細(xì)胞Hep2接種于6孔板，當(dāng)細(xì)胞匯合度達(dá)到50%時(shí)，用LipofectamineTM2000分別轉(zhuǎn)染miR-21 抑制劑和miR-21 NC。48 h后消化收集細(xì)胞，加入放射免疫沉淀分析(RIPA)裂解液，每隔10 min置于渦旋儀中震蕩30 s，40 min后4 ℃ 10 000 r/min離心10 min，小心吸取上清液，即可獲得總蛋白。根據(jù)二喹啉甲酸(BCA)試劑盒對(duì)蛋白濃度進(jìn)行測(cè)定。蛋白上樣，進(jìn)行十二烷基硫酸鈉(SDS)凝膠電泳，后濕法轉(zhuǎn)膜。將膜浸入一抗溶液孵育，4 ℃過(guò)夜；漂洗后，浸入二抗溶液中室溫孵育1～2 h。將膜取出漂洗，在膜上滴加電化學(xué)發(fā)光(ECL)曝光液，在凝膠成像系統(tǒng)中曝光。用Quantity One軟件對(duì)各抗體條帶灰度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2　結(jié)　　果

2.1miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞活力的影響Hep2細(xì)胞轉(zhuǎn)染miR-21 抑制劑和miR-21 NC 48 h后，經(jīng)MTT比色法發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞轉(zhuǎn)染miR-21 抑制劑其A值(0.375±0.012)低于轉(zhuǎn)染miR-21 NC的(0.688±0.043)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，表明miR-21 抑制劑能明顯抑制Hep2細(xì)胞活力。

2.2miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞遷移侵襲能力的影響與miR-21 NC比較，miR-21 抑制劑能明顯抑制人喉鱗癌Hep2細(xì)胞的遷移、侵襲能力，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見(jiàn)圖1、2及表1。

A：miR-21 NC；B：miR-21 抑制劑。

圖1miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞遷移能力的影響(×100)

A：miR-21 NC；B：miR-21 抑制劑。

圖2　　miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞侵襲能力的影響(結(jié)晶紫染色，×200)

*：P<0.01，與miR-21 NC比較。

2.3miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞中MMPs及RECK蛋白表達(dá)的影響與miR-21 NC比較，miR-21 抑制劑能明顯下調(diào)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞中MMP2、MMP9的表達(dá)，上調(diào)RECK的表達(dá)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見(jiàn)圖3、表2。

圖3　　miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞中MMPs及RECK蛋白表達(dá)的影響

組別MMP2/GADPHMMP9/GADPHRECK/GADPHmiR-21NC1.089±0.0840.997±0.0780.283±0.010miR-21抑制劑0.342±0.020*0.305±0.026*0.975±0.064*

*：P<0.01，與miR-21 NC比較。

2.4miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞中PTEN/Akt信號(hào)通路的影響與miR-21 NC比較，miR-21 抑制劑能明顯下調(diào)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞中PI3K的表達(dá)及Akt磷酸化水平，上調(diào)PTEN的表達(dá)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見(jiàn)圖4、表3。

圖4　miR-21 抑制劑對(duì)人喉鱗癌Hep2細(xì)胞中PTEN/Akt信號(hào)通路的影響

組別PTEN/GADPHPI3K/GADPHp-Akt/AktmiR-21NC0.287±0.0110.502±0.0461.007±0.104miR-21抑制劑1.009±0.097*0.133±0.012*0.169±0.020*

*：P<0.01，與miR-21 NC比較。

3　討　　論

miRNAs是一類進(jìn)化上高度保守的內(nèi)源性非編碼小分子RNA，它能夠結(jié)合于靶基因mRNA的3′-UTR區(qū)域，阻遏靶基因的翻譯，從而抑制靶基因表達(dá)。miR-21是2001年在非脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)miRNA，隨后在小鼠的神經(jīng)元細(xì)胞及Hela細(xì)胞中也分別檢測(cè)到，其具有較強(qiáng)的組織特異性，與多種實(shí)體腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，在喉鱗癌中也表達(dá)異常，并呈上調(diào)趨勢(shì)。如Kalfert等[5]對(duì)51例頭頸部鱗狀細(xì)胞癌組織(23例咽癌、24例喉癌、4例鼻咽癌)及正常鱗上皮組織進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR(RT-PCR)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-21在所有癌組織中表達(dá)水平都明顯上調(diào)。Cao等[6]進(jìn)一步通過(guò)miRNA芯片也證實(shí)48對(duì)喉鱗狀細(xì)胞癌標(biāo)本中包括miR-21在內(nèi)的4個(gè)miRNA表達(dá)水平上調(diào)。Wang等[7]檢測(cè)52例喉鱗狀細(xì)胞癌患者及52例聲帶息肉患者血清中miR-21的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)喉鱗狀細(xì)胞癌患者血清miR-21表達(dá)水平明顯過(guò)高，并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，其可作為喉鱗狀細(xì)胞癌標(biāo)記物及預(yù)后的獨(dú)立因子。此外，Liu等[8]也證實(shí)喉鱗癌中miR-21過(guò)表達(dá)，且高表達(dá)的miR-21與臨床分期、病理分化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，說(shuō)明miR-21在喉鱗癌細(xì)胞中起致癌miRNA的作用，并與喉癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。因此，本研究在此基礎(chǔ)上探討miR-21對(duì)人喉鱗癌細(xì)胞Hep2遷移、侵襲的作用。

Reis等[9]證實(shí)RECK是miR-21的下游靶基因，miR-21能靶向下調(diào)RECK，且RECK的低表達(dá)導(dǎo)致了MMP9的高表達(dá)，從而促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的侵襲。左文娜[10]證實(shí)RECK在喉癌組織中低表達(dá)，并與喉癌的發(fā)生、發(fā)展、分化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。RECK是一種新型的MMPs抑制劑，可在轉(zhuǎn)錄后水平明顯抑制多種MMPs的表達(dá)，從而抑制腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移及血管生成。MMPs是降解細(xì)胞外基質(zhì)的最重要的蛋白水解酶，其中MMP2不僅可以降解細(xì)胞外基質(zhì)中的明膠Ⅳ型膠原等，還可以通過(guò)新生毛細(xì)血管促進(jìn)腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移。MMP9是MMPs中相對(duì)分子質(zhì)量最大的酶，能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，從而增加細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力，促進(jìn)腫瘤的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移。吳春芳等[11]證實(shí)，MMP2在喉癌組織中的陽(yáng)性率明顯高于癌旁組織，并與分化程度及臨床分期密切相關(guān)。劉玉東等[12]證實(shí)MMP9在喉癌組織中的陽(yáng)性率明顯高于癌旁組織，并與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。因此，上調(diào)RECK表達(dá)，下調(diào)MMP2及MMP9的表達(dá)，能在一定程度上抑制細(xì)胞外基質(zhì)破壞，抵抗腫瘤細(xì)胞侵襲。本研究結(jié)果恰好證實(shí)了miR-21 抑制劑可以明顯地上調(diào)RECK的表達(dá)，下調(diào)MMP2及MMP9的表達(dá)，從而抑制Hep2細(xì)胞的侵襲、遷移能力。

腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為與多種信號(hào)通路有關(guān)，PTEN/PI3K/Akt就是其中的一種。已證實(shí)PTEN是miR-21的下游靶基因，PTEN在在眾多腫瘤中表達(dá)缺失或突變。PTEN在喉鱗癌中低表達(dá)，并與腫瘤分期、腫瘤范圍及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，且miR-21與PTEN呈負(fù)相關(guān)[8]。PTEN能將三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3)去磷酸化為二磷酸脂酰肌醇(PIP2)，從而負(fù)調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路，負(fù)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、凋亡、遷移侵襲等生物學(xué)行為。PI3K/Akt信號(hào)通路與多種人類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，能通過(guò)下游多種靶蛋白表達(dá)，從而參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、凋亡、周期調(diào)控，血管生成，侵襲轉(zhuǎn)移等過(guò)程。已報(bào)道，PI3K/Akt在喉鱗癌中異常激活[13]。孫吉春等[14]證實(shí)，miR-21 抑制劑能明顯抑制PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路，從而抑制胰腺癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移。miR-21 抑制劑能明顯抑制人舌鱗狀細(xì)胞癌的增殖及侵襲能力[15]。本研究結(jié)果也表明，miR-21 抑制劑能明顯上調(diào)PTEN表達(dá)水平，下調(diào)PI3K表達(dá)水平及Akt磷酸化水平。從而說(shuō)明，miR-21能通過(guò)PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路影響喉鱗癌Hep2細(xì)胞的遷移、侵襲能力。

綜上所述，miR-21 抑制劑能明顯抑制人喉鱗癌細(xì)胞Hep2的遷移、侵襲能力，可能與上調(diào)RECK表達(dá)，下調(diào)MMPs表達(dá)，以及PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路失活有關(guān)。

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Effect of miR-21 on migration and invasion ability in human laryngeal squamous carcinoma cell Hep2

LiuYongjun1，GuanYanfei1,ChangShun2△

(1.DepartmentofEarNoseThroat;2.DepartmentofNeurosurgery,YunnanProvincialFirstPeople′sHospital,Kunming,Yunnan650032,China)

ObjectiveTo explore the effect of microRNA-21(miR-21) on the migration and invasion ability in human laryngeal squamous carcinoma cell Hep2.MethodsThe MTT method was used to detect the viability of Hep2 cells at 48 h after miR-21 inhibitor and miR-21 NC transferring into Hep2 cells by LipofectamineTM2000.The cell migration ability was detected by using the scratch test.The cell invasion ability was detected by using the Transwell method.The activation of phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10 (PTEN)/ phosphatidylinositol 3 kinase (PI3K) / protein kinase B(Akt) signal pathway and the expression of matrix metalloproteinase 2 (MMP2),MMP9,reversion inducing cysteine rich protein with kazal motif (RECK) was detected by using the Western blotting.ResultsCompared with miR-21 NC,miR-21 inhibitor could significantly reduce the Hep2 cell viability[(0.688±0.043)vs.(0.375±0.012)],inhibited the migration ability[(6.57±0.02)μmvs.(20.49±2.18) μm] and invasion ability[(100.7±10.2)vs.(46.8±4.3)],and the differences were statistically significant(P<0.01),meanwhile miR-21 inhibitor could down-regulate the expression of PI3K,MMP2 and MMP9(P<0.01),and reduced the phosphorylation level of Akt (P<0.01),up-regulated the expression of PTEN and RECK (P<0.01).ConclusionmiR-21 inhibitor can significantly suppress the migration and invasion ability of Hep2,which may be related with the PTEN/PI3K/Akt signal pathway.

microRNA-21；human laryngeal squamous carcinoma cell Hep2；migration；invasion

劉永軍(1983-)，住院醫(yī)師，碩士，主要從事耳鼻喉頭頸外科相關(guān)研究?！?/p>

，E-mail：stone1983712@163.com。

R739.65

A

1671-8348(2016)21-2906-03

2016-01-08

2016-03-26)

論著·基礎(chǔ)研究doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.21.008