Rv0652蛋白對膀胱癌細胞T24、J82、RT4增殖與凋亡的影響

楊江華，楊國良，潘麒，薄雋杰

(上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院，上海200217)

?

Rv0652蛋白對膀胱癌細胞T24、J82、RT4增殖與凋亡的影響

楊江華，楊國良，潘麒，薄雋杰

(上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院，上海200217)

目的觀察結核桿菌屬PE_PGRS蛋白家族成員Rv0652對膀胱癌細胞T24、J82、RT4增殖與凋亡的影響。方法 在96孔板中接種膀胱癌T24、J82、RT4細胞懸液，每孔100 μL，含相應膀胱癌細胞5 000個。設空白組、Rv0652蛋白組和卡介苗組，分別加入DMEM培養液100 μL、含Rv0652 10 μg/mL的DMEM培養液、含卡介苗1 mg/μL的DMEM培養液，12、24、36、48 h采用CCK-8試劑盒測定OD值，計算細胞增殖率。另取膀胱癌T24、J82、RT4細胞接種于10 cm培養皿中，設空白組、Rv0652蛋白組和卡介苗組，分別加入DMEM培養液10 mL、含體外重組Rv0652 10 μg/mL的DMEM培養液、含卡介苗1 mg/μL的DMEM培養液，培養24 h后采用PI和FITC- Annexin V雙染色，流式細胞儀觀察細胞凋亡情況。結果 隨著培養時間延長，Rv0652蛋白組、卡介苗組膀胱癌細胞RT4、J82、T24增殖率逐漸下降(P均<0.05)；相同培養時間Rv0652蛋白組、卡介苗組細胞增殖率相比，P均>0.05。Rv0652蛋白組、卡介苗組RT4、J82、T24細胞凋亡率均高于對照組(P均<0.05)；Rv0652蛋白組、卡介苗組相比，P均>0.05。結論 Rv0652蛋白能抑制膀胱癌細胞T24、J82、RT4增殖，誘導細胞凋亡，效果與卡介苗類似。

膀胱癌；膀胱癌細胞；Rv0652蛋白；卡介苗；細胞增殖；細胞凋亡

膀胱內灌注化療藥物(如吉西他濱、吡柔比星、絲裂霉素等)或免疫治療藥物(如卡介苗)有助于降低經尿道膀胱腫瘤切除術(TURBT)后非肌層浸潤性膀胱癌的復發率[1，2]，但仍有30%的患者術后經卡介苗膀胱灌注治療無效，70%接受卡介苗膀胱灌注治療的患者會發生不良反應[3，4]。Rv0652蛋白是從結核分枝桿菌中分離出的蛋白，是結核桿菌PE_PGRS蛋白家族成員[5]。Rv0652蛋白在活動性結核患者體內能誘導很強的抗體反應，同時可激活巨噬細胞，誘導TNF及MCP-1生成[6]。Rv0652還能通過結合Toll樣受體4(TLR4)誘導樹突狀細胞分化成熟，產生TNF、IL-6等炎癥因子，激活MyD88和TRIF信號通路[7,8]。這些信號通路及細胞因子均與膀胱癌的發生發展有關。故我們推測Rv0652有可能產生與卡介苗類似的抗膀胱腫瘤效應。2015年9月～2016年3月，我們觀察了Rv0652蛋白對膀胱癌細胞T24、J82、RT4增殖與凋亡的影響，并與卡介苗進行比較，現報告如下。

1　材料與方法

1.1實驗細胞與材料膀胱癌細胞系T24、J82、RT4購自上海國標生物科技有限公司。CCK8試劑盒購自日本同仁公司；PI-AnnexinV購自美國BD公司；DMEM培養液和胰蛋白酶購自Gibco公司，青霉素、鏈霉素購自Hyclone公司；ELISA試劑盒購自美國BD公司。膀胱灌注用卡介苗購自日本伯川公司。Rv0652蛋白采用文獻[4]方法獲取。

1.2Rv0652蛋白、卡介苗對膀胱癌細胞增殖的影響觀察采用CCK8法。在96孔板中接種膀胱癌T24、J82、RT4細胞懸液，每孔100 μL，含相應膀胱癌細胞5 000個。將培養板放在培養箱預培養；細胞貼壁后，更換培養液。設空白組、Rv0652蛋白組和卡介苗組，分別加入DMEM培養液100 μL、含Rv0652 10 μg/mL的DMEM培養液、含卡介苗1 mg/μL的DMEM培養液，分別于12、24、36、48 h后每孔加入10 μL的CCK-8溶液繼續培養2 h，用酶標儀測定各孔在450 nm處的光密度值(OD值)。每個檢測點設3個復孔。計算Rv0652蛋白組和卡介苗組細胞增殖率。細胞增殖率=(處理組OD值-空白孔OD值)/(對照組OD值-空白孔OD值)×100%。

1.3Rv0652蛋白、卡介苗對膀胱癌細胞凋亡的影響觀察采用PI-AnnexinV法。膀胱癌T24、J82、RT4細胞接種于10 cm培養皿中。設空白組、Rv0652蛋白組和卡介苗組，分別加入DMEM培養液10 mL、含Rv0652 10 μg/mL的DMEM培養液、含卡介苗1 mg/μL的DMEM培養液，于培養箱中培養24 h。用PI和FITC- Annexin V雙染色，然后用流式細胞儀觀察細胞凋亡情況，計算細胞凋亡率。

2　結果

2.1Rv0652蛋白組、卡介苗組細胞增殖率比較隨著培養時間延長，Rv0652蛋白組、卡介苗組RT4、J82、T24細胞增殖率逐漸下降(P均<0.05)；相同培養時間Rv0652蛋白組、卡介苗組細胞增殖率差異無統計學意義。詳見表1。

表1　不同培養時間Rv0652蛋白組、卡介苗組的膀胱癌RT4、J82、T24細胞增殖率比較

注：與同組同類細胞培養12 h相比，*P<0.05；與同組同類細胞培養24 h相比，#P<0.05；與同組同類細胞培養36 h相比，△P<0.05。

2.2各組細胞凋亡率比較Rv0652蛋白組、卡介苗組RT4、J82、T24細胞凋亡率均高于對照組(P均<0.05)；Rv0652蛋白組、卡介苗組相比，P均>0.05。詳見表2。

表2　各組細胞凋亡率比較

注：與對照組同類細胞相比，*P<0.05。

3　討論

在我國，膀胱癌是最常見的泌尿系統惡性腫瘤，其主要診斷和治療手段是TURBT術，但膀胱腫瘤術后復發率超過50%，一部分患者會進展至肌層浸潤性膀胱癌[7]。為了減少膀胱癌的術后復發，臨床推薦患者術后進行膀胱灌注治療[8]。其中卡介苗是高危非肌層浸潤性膀胱癌治療的首選藥物[9]。已有研究[10]表明，卡介苗可抑制膀胱癌細胞增殖，同時促進膀胱腫瘤細胞凋亡，然而卡介苗是減毒活菌制劑，不良反應較多[11,12]。卡介苗治療的全身不良反應有發熱、全身不適、結核菌敗血癥、肺部結核感染、肝臟毒性、全身皮疹等[13,14]；局部不良反應有化學性膀胱炎、尿頻、膀胱攣縮、肉芽腫性前列腺炎等[15，16]。上述不良反應限制了卡介苗在膀胱癌治療中的臨床應用。

Rv0652蛋白是從結核分枝桿菌中分離出的蛋白，是結核桿菌PE_PGRS蛋白家族成員之一。結核桿菌PE蛋白家族這是一組富含甘氨酸和丙氨酸的酸性蛋白家族，它們的氨基末端附近都含有脯氨酸-谷氨酸基序。該家族蛋白質編碼基因包含稱為PGRS的多拷貝串聯重復序列，在基因組中成簇散在分布。PE家族的PGRS片段與EB病毒的EB病毒核抗原1(EBNA-1)序列具有明顯同源性。已有研究[4]表明Rv0652可通過TLR4和MyD88激活巨噬細胞，誘導巨噬細胞成熟，促進巨噬細胞分泌炎癥因子，其中包括TNF和MCP-1。此外，Rv0652被TLR4識別后可誘導樹突狀細胞成熟分化，促進TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥因子的釋放[6]。Rv0652還可能激活Fas/FasL途徑引起細胞凋亡。我們推測Rv0652可抑制膀胱癌細胞增殖和凋亡。本研究結果顯示，隨著培養時間延長，Rv0652蛋白組、卡介苗組RT4、J82、T24細胞增殖率逐漸下降；Rv0652蛋白組、卡介苗組RT4、J82、T24細胞凋亡率均高于對照組。本研究結果印證了上述猜測。

Rv0652蛋白抑制膀胱癌細胞增殖、誘導膀胱癌細胞凋亡可能涉及多種機制。一方面，Rv0652作為單體蛋白質可直接結合細胞膜，影響膜流動性，從而影響細胞活力。同時Rv0652與膀胱癌細胞系T24、J82、RT4結合后，激活Fas/FasL通路，引起Caspase-8的活化，從而引起膀胱癌細胞凋亡。此外，Rv0652可通過結合TLR4誘導大量炎癥因子釋放，包括TNF-α等，可能激活依賴TNF-α的凋亡信號通路來誘導細胞凋亡。Rv0652抑制膀胱癌細胞系增殖、促進膀胱癌細胞凋亡的效果與卡介苗類似，而且Rv0652作為單體蛋白質，不具有卡介苗完整的菌體，可以減小卡介苗引起的全身感染的發生風險，避免了卡介苗的不良反應，值得參考應用。

[1] Pan J, Liu M,Zhou X. Can intravesical bacillus Calmette-Guerin reduce recurrence in patients with non-muscle invasive bladder cancer[J]. Front Med, 2014,8(2): 241-249.

[2] Han RF, Pan JG. Can intravesical bacillus Calmette-Guerin reduce recurrence in patients with superficial bladder cancer[J]. Urology, 2006,67(6):1216-1223.

[3] Bahk YY, Kim SA, Kim JS, et al. Antigens secreted from Mycobacterium tuberculosis: identification by proteomics approach and test for diagnostic marker[J]. Proteomics, 2004，4(11):3299-3307.

[4] Kim K, Sohn H, Kim JS, et al.Mycobacterium tuberculosis Rv0652 stimulates production of tumour necrosis factor and monocytes chemoattractant protein-1 in macrophages through the Toll-like receptor 4 pathway[J]. Immunology, 2012,136(2):231-240.

[5] Zhu C, Zhao Y, Huang X, et al. Quantitative proteomic analysis of streptomycin resistant and sensitive clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis[J]. Acta Microb Sin, 2013,53(2):154-163.

[6] Lee SJ, Shin SJ, Lee MH, et al. A potential protein adjuvant derived from Mycobacterium tuberculosis Rv0652 enhances dendritic cells-based tumor immunotherapy[J]. PLoS One, 2014，9(8):104351.

[7] Theodorescu D, Cech TR. Telomerase in bladder cancer: back to a better future [J].Eur Urol, 2013(4):26-28.

[8] Biot C, Rentsch CA, Gsponer JR, et al. Preexisting BCG-specific T cells improve intravesical immunotherapy for bladder cancer[J]. Sci Transl Med, 2012,4(137):137-138.

[9] Rentsch CA, Birkhauser FD, Biot C, et al. Bacillus calmette-guerin strain differences have an impact on clinical outcome in bladder cancer immunotherapy[J]. Eur Urol, 2014,66(4):677-688.

[10] See WA, Zhang G, Chen F,et al. Bacille-Calmette Guerin induces caspase-independent cell death in urothelial carcinoma cells together with release of the necrosis-associated chemokine high molecular group box protein 1[J]. BJU Int, 2009,103(12):1714-1720.

[11] Rosevear HM, Lightfoot AJ, Donnell MA, et al. The role of neutrophils and TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) in bacillus Calmette-Guerin (BCG) immunotherapy for urothelial carcinoma of the bladder[J]. Cancer Metastasis Rev, 2009,28(3):345-353.

[12] Sasaki A, Kudoh S, Mori K, et al. Are BCG effects against urinary bladder carcinoma cell line T24 correlated with apoptosis in vitro[J]. Urol Int, 1997,59(3):142-148.

[13] Chen FG, Zhang Y, Wamoto I, et al. BCG directly induces cell cycle arrest in human transitional carcinoma cell lines as a consequence of integrin cross-linking[J]. BMC Urol, 2005,25(5):8.

[14] Gontero P, Sylvester R, Pisano F, et al. Prognostic factors and risk groups in T1G3 non-muscle-invasive bladder cancer patients initially treated with Bacillus Calmette-Guerin: results of a retrospective multicenter study of 2451 patients[J]. Eur Urol, 2015,67(1):74-82.

[15] Brausi M, Oddens J, Sylvester R, et al. Side effects of bacillus calmette-guérin (BCG) in the treatment of intermediate- and high-risk Ta, T1 papillary carcinoma of the bladder[J]. Eur Urol, 2014,65(1):69-76.

[16] Schamhart DH, Boer EC, Reijke TM, et al. Urinary cytokines reflecting the immunological response in the urinary bladder to biological response modifiers: their practical use[J]. Eur Urol, 2000,37(Suppl 3):16-23.

國家自然科學基金資助項目(81372188)。

薄雋杰(E-mail: renjibojj@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.31.011

R737.14

A

1002-266X(2016)31-0037-03

2016-04-15)