肝素酶抑制劑對結腸癌細胞侵襲遷移及MMP-2、MMP-9表達的影響

李琨琨 吳慧麗

(鄭州大學附屬鄭州中心醫院消化內科，河南 鄭州 450007)

常見的治療結腸癌方法有手術治療、放療及化療，由于結腸癌具有易轉移、易復發、早期發病隱匿等特點，結腸癌仍然嚴重威脅人類生命健康〔1～4〕。肝素酶(Hpa)具有降解硫酸肝素多糖的作用，屬于葡萄糖醛酸內切酶，而硫酸肝素多糖是血管基質和細胞外基質的主要成分之一，在腫瘤轉移過程中發揮促進作用〔5〕。近年研究表明，OGT2115是Hpa的特異性抑制劑，能夠抑制膽囊癌、乳腺癌等轉移和侵襲〔6，7〕。目前OGT2115對結腸癌細胞遷移和侵襲能力的影響尚不清楚。本研究以結腸癌細胞為研究對象，通過噻唑藍(MTT)法、細胞劃痕實驗、Transwell小室等實驗技術手段探討Hpa抑制劑OGT2115對結腸癌細胞遷移和侵襲能力的影響。

1 材料與方法

1.1材料 結腸癌細胞SW480購自鄭州大學，基質金屬蛋白酶(MMP)-2多克隆抗體、MMP-9多克隆抗體、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)單多克隆抗體和辣根過氧化物酶(HRP)標記的二抗均購自美國Proteintech公司；二喹啉甲酸(BCA)蛋白濃度檢測試劑盒購自北京天根公司；胎牛血清、RPMI1640、胰蛋白酶均購自美國Gibco；肝素酶抑制劑OGT2115購自美國Tocris Bioscience；Hpa活性檢測試劑盒購自上海紀寧實業。

1.2細胞培養 取出保存在液氮中的SW48細胞，在37℃的水浴中融化，加入細胞培養液(含有10%胎牛血清，100 U/ml青霉素，0.1 mg/ml鏈霉素的RPMI1640)，1 000 r/min離心10 min，棄上清，加入細胞培養液懸浮細胞，接種到細胞培養瓶中，放在37℃，5%CO2培養箱中培養。待細胞融合度達到90%，吸除細胞培養液，加入0.25%的胰蛋白酶，消化2 min，1 000 r/min離心10 min，棄上清，加入細胞培養液，根據實驗要求按照不同比例接種到細胞瓶中繼續培養。

1.3MTT檢測細胞增殖 取培養至對數期的SW480細胞，按照每孔加入4 000個細胞種植于96孔細胞培養板中，觀察細胞貼壁后，將原來的細胞培養液吸除后，加入含有Hpa抑制劑OGT2115終濃度為0、1.0、2.0、4.0、8.0 μmol/L的細胞培養液，每個濃度梯度設置5個復孔。培養48 h后，在每個孔中加入MTT溶液20 μl(5 mg/ml)，孵育4 h后，將上清液吸除后，每孔加入150 μl的二甲基亞砜溶液，混勻10 min。酶標儀檢測570 nm的光密度值(OD值)，實驗重復3次，取均值。

1.4實驗分組 SW480細胞分為對照組和實驗組，對照組細胞不含肝素酶抑制劑OGT2115的細胞培養液培養，實驗組細胞用含有6 μmol/L Hpa抑制劑OGT2115的細胞培養液培養。

1.5細胞劃痕實驗檢測細胞遷移 實驗開始前，用記號筆在6孔細胞培養板的背面每間隔0.5 cm進行劃線。將培養至對數期的SW480細胞以每孔加入3×105個細胞接種至6孔細胞培養板，觀察細胞融合度達到90%時，棄去細胞培養液，用移液槍槍頭沿著標記的線劃線，用磷酸鹽緩沖液(PBS)將劃下的細胞洗掉，按照對照組和實驗組分組方法分別加入含有0、6 μmol/L OGT2115的不含胎牛血清的細胞培養液，繼續培養48 h。記錄0 h劃痕寬度和48 h劃痕寬度，計算細胞遷移率，實驗重復3次，取均值。細胞遷移率=100%×(0 h劃痕寬度-48 h劃痕寬度)/0 h劃痕寬度。

1.6Transwell小室檢測細胞侵襲 取Matrigel膠與冰預冷的RPMI1640以1∶8的比例混合，每孔加入50 μl包被Transwell小室。取培養至對數期的SW480細胞，用胰蛋白酶消化后，1 000 r/min離心10 min，棄上清，按照對照組和實驗組分組方法加入含有0、6 μmol/L OGT2115的不含有胎牛血清的細胞培養液懸浮細胞(濃度為2×105個/ml)，取200 μl加入小室的上室，在外室的24孔板中加入500 μl含有10%胎牛血清的細胞培養液，每組設置4個復孔，實驗重復3次。培養48 h后，將小室取出，用90%的乙醇溶液固定10 min，用PBS洗滌后，1%的結晶紫染色后，在顯微鏡下隨機選擇5個視野，計算侵襲細胞數目。

1.7酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測Hpa活性 對照組和實驗組細胞按照1.4方法培養48 h后，收集培養液上清，用ELISA試劑盒檢測培養液上清Hpa活性，計算Hpa活性變化的百分率，實驗重復3次，取均值。

1.8Western印跡檢測MMP-2、MMP-9表達 對照組和實驗組細胞按照1.4中方法培養48 h后，按照細胞蛋白提取試劑盒提取細胞中的總蛋白。BCA蛋白濃度檢測試劑盒檢測蛋白濃度，取蛋白樣品與4倍上樣緩沖液按照3∶1的比例混合煮沸5 min。加入聚丙烯酰胺凝膠電泳上樣孔中，每孔加入50 μg的變性蛋白樣品。80 V電壓電泳30 min后，觀察溴酚藍進入分離膠和濃縮膠的邊緣時，調整為120 V電壓繼續電泳至結束。轉膜：90 mA，4℃轉膜70 min。封閉：5%脫脂奶粉封閉，37℃孵育2 h。一抗結合：800倍稀釋，4℃，過夜。二抗結合：1 500倍稀釋，37℃孵育1 h。滴加顯色液，曝光，以GAPDH為內參，分析蛋白表達水平，實驗重復3次，取均值。

1.9統計學方法 采用SPSS22.0軟件進行單因素方差分析及t檢驗。

2 結 果

2.1細胞增殖檢測結果 0、1.0、2.0、4.0、8.0 μmol/L Hpa抑制劑OGT2115作用后細胞OD值依：1.39±0.11、1.10±0.05、0.91±0.08、0.71±0.05、0.56±0.04。其半數抑制濃度為(5.82±0.34)μmol/L。Hpa抑制劑OGT2115能夠呈濃度依賴的抑制結腸癌細胞增殖活力(P<0.05)。

2.2細胞遷移檢測結果 圖1所示，實驗組細胞遷移率〔(25.11±1.32)%〕明顯低于對照組〔(46.84±3.54)%〕，差異有統計學意義(t=9.962，P=0.001)，說明Hpa抑制劑OGT2115能夠降低結腸癌細胞遷移能力。

2.3細胞侵襲檢測結果 圖2所示，實驗組侵襲細胞數目〔(96.87±8.26)個〕明顯低于對照組〔(153.24±11.84)個〕，差異有統計學意義(t=6.763，P=0.003)，說明Hpa抑制劑OGT2115能夠降低結腸癌細胞侵襲能力。

圖1 劃痕實驗檢測細胞遷移率(×20)

圖2 Transwell實驗檢測侵襲細胞(×40)

2.4Hpa活性檢測結果 實驗組Hpa活性〔(12.05±1.14)%〕明顯低于對照組〔(26.35±1.58)%〕，差異有統計學意義(t=12.713，P=0.000)，說明Hpa抑制劑OGT2115能夠降低結腸癌細胞Hpa活性。

2.5MMP-2、MMP-9表達檢測結果 對照組和實驗組MMP-2表達水平依次為：(0.76±0.08)、(0.25±0.04)，MMP-9表達水平依次為：(0.78±0.06)、(0.16±0.03)。實驗組MMP-2(0.25±0.04)、MMP-9(0.16±0.03)表達水平明顯低于對照組〔(0.76±0.08)、(0.78±0.06)〕，差異有統計學意義(t=9.876，P=0.001；t=16.008，P=0.000)，見圖3，表明肝素酶抑制劑能夠降低結腸癌細胞中MMP-2、MMP-9的表達。

圖3 Western印跡檢測MMP-2和MMP-9表達

3 討 論

腫瘤的轉移是一個極為復雜的過程，腫瘤細胞從原發病灶中分離出來以后，進入周圍的組織中，穿過基底膜，進入淋巴管或者血管中進入周圍組織中繼續增殖形成轉移灶〔8～10〕。硫酸肝素多糖是甘氨聚糖家族中的成員之一，含有多個可以被修飾的糖氨殘基，通常情況下其以蛋白聚糖形式存在于細胞中，而細胞內的多個蛋白聚糖能夠通過共價鍵的形式形成多肽核心〔11〕。纖維蛋白、膠原等在細胞表面和細胞基質中均廣泛存在，并且在細胞黏附和特異性結合過程中發揮促進作用〔12〕。Hpa能夠與硫酸肝素多糖特異性結合，從而發揮降解硫酸肝素多糖的作用，影響細胞的轉移〔13〕。OGT2115是一種2，3-二氫-1，3-二氧-1H-異吲哚-5-羧酸化合物，能夠特異性抑制Hpa的活性〔14〕。

近年研究表明，Hpa具有抗腫瘤作用，在腫瘤轉移和生長過程中發揮抑制作用〔15〕。徐錦程等〔16〕的研究表明，0.4～6.4 μmol/L的Hpa抑制劑OGT2115能夠抑制口腔鱗癌細胞的生長、遷移和侵襲，抑制作用隨著作用濃度的升高而增大。付西峰等〔17〕通過體外細胞實驗發現，Hpa抑制劑OGT2115能夠降低胰腺癌細胞遷移率和侵襲細胞數目，并且對吉西他濱對胰腺癌的抗遷移和侵襲作用具有協同作用。這些研究結果均顯示，Hpa抑制劑OGT2115在腫瘤轉移和侵襲過程中發揮抑制作用。本研究與上述報道結果相符合，均說明Hpa抑制劑具有抗腫瘤細胞轉移和侵襲的作用。

癌細胞的轉移過程中，降解細胞外基質成分是關鍵步驟之一〔18〕。細胞外基質在維持細胞形態、細胞遷移、細胞分化等過程中發揮調控作用。MMP幾乎能夠將所有細胞外基質成分降解，在腫瘤細胞的遷移過程中發揮破壞組織學屏障的作用〔19，20〕。MMP-2和MMP-9是基質金屬蛋白酶家族的成員之一，屬于明膠酶類，在腫瘤基底膜降解過程中發揮促進作用〔21〕。本研究說明Hpa抑制劑可能通過抑制MMP-2、MMP-9的表達和Hpa的活性發揮抗腫瘤轉移的作用。

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