肝星狀細胞對肝癌SMMC-7721細胞增殖、侵襲的影響及作用機制研究

段建文 陳永勝 吳雯斐 張啟瑜 熊聰

原發(fā)性肝癌是我國最常見的消化道惡性腫瘤之一，手術治療是唯一能達到根治標準的方法。但由于肝癌細胞具有高度侵襲轉移性，部分類型肝癌術后極易復發(fā)，使得肝癌的治療難度加大[1]。我國肝癌患者大多合并乙型肝炎后肝硬化，肝星狀細胞的活化被證實是肝纖維化的重要環(huán)節(jié)[2]。本研究將肝星狀細胞條件培養(yǎng)基與人肝癌細胞株SMMC-7721細胞間接共培養(yǎng)，應用CCK-8細胞增殖檢測、Transwell小室侵襲實驗、Western blot等方法，探討肝星狀細胞對人肝癌SMMC-7721細胞增殖、侵襲的影響及可能的作用機制，現報道如下。

1 材料和方法

1.1 材料 人肝癌細胞株SMMC-7721、人正常肝細胞株LO2、人肝星狀細胞株LX-2均購自中科院上海細胞庫；二甲基亞砜（DMSO）購自索萊寶北京公司；CCK-8購自日本同仁化學公司；FBS、1640培養(yǎng)液、PBS均購自美國GIBCO公司；Transwell小室購自美國Coring公司；增殖細胞核抗原（PCNA）、血管內皮生長因子（VEGF）、核因子κB（NF-κB）、基質金屬蛋白酶 2（MMP-2）均購自英國Abcam公司；680型全自動酶標儀購自美國伯樂公司。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養(yǎng) 人肝癌細胞株SMMC-7721、人正常肝細胞株LO2及人肝星狀細胞株LX-2接種于含10%體積分數FBS的1640培養(yǎng)液中，置于37℃，5%二氧化碳（CO2）培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，細胞貼壁生長1～2d換液1次，按1:3消化傳代，至對數生長期后收集條件培養(yǎng)基。

1.2.2 條件培養(yǎng)基制備 取對數生長期的肝星狀細胞LX-2、正常肝細胞LO2，分別制成細胞懸液，調整細胞濃度為5×105/ml，取1ml細胞懸液于75ml培養(yǎng)瓶，置于37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔24h后收集上清液，離心過濾掉細胞碎片，并更換新的含1%FBS的1640培養(yǎng)液15ml，分別收集24、48、72h條件培養(yǎng)基，分別記為HSC-CM、LO2-CM，用以培養(yǎng)肝癌SMMC-7721細胞。

1.2.3 細胞增殖檢測 采用CCK-8法。取對數生長期的肝癌SMMC-7721細胞，用胰酶消化后細胞計數調整至密度為5×104/L；接種于96孔培養(yǎng)板，各取5個復孔，每孔加100μl細胞懸液，置于37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)過夜，吸去上清液后分別加入100μl制備的HSCCM、LO2-CM及1%FBS 1640培養(yǎng)液，記為HSC-CM組、LO2-CM組（陰性對照）、1%FBS組（空白對照），分別培養(yǎng) 24、48、72h；每孔加入 CCK-8 10μl后置于37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，用酶標儀在450nm波長處分別檢測24、48、72h各孔吸光度（OD值），OD值越大代表增殖能力越強。

1.2.4 Transwell小室侵襲實驗 取Transwell小室12孔板，HSC-CM組上層加入2×104個SMMC-7721細胞及 HSC-CM 200μl，LO2-CM 組 上 層 加 入 2×104個SMMC-7721 細胞及 LO2-CM 200μl，1%FBS 組上層加入 2×104個SMMC-7721細胞及1%FBS 1640培養(yǎng)液200μl，各組下層均加入含15%FBS的1640培養(yǎng)液600μl；置于細胞培養(yǎng)箱內培養(yǎng)48h，棄上層小室內液體，用甲醇棉簽拭去未透膜細胞，下室面細胞用4%多聚甲醛固定30min，結晶紫染色10min后，細胞于顯微鏡下（×400）計數5個不同視野，取平均值，穿膜細胞數越多代表侵襲能力越強。

1.2.5 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2 蛋白表達檢測采用Western blot法。各組分別培養(yǎng)肝癌SMMC-7721細胞48h后，加含苯甲基磺酰氟(PMSF)的PBS刮取細胞，離心后加RIPA裂解液，超聲裂解提取細胞蛋白，用BCA試劑盒檢測蛋白濃度，計算上樣量；制8%的十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺（SDS-PAGE）膠，上樣后以60mV恒壓跑膠至樣品進入分離膠后，改為110mV恒壓至電泳結束；根據目的蛋白的分子量大小切膠，以350mA恒流濕轉膜90min，使目的蛋白轉移至聚偏氟乙烯（PVDF）膜；用5%脫脂奶粉封閉1h，一抗4℃過夜孵育，所用一抗?jié)舛葹?:1 000稀釋；TBST洗3次，每次10min后，加5%脫脂奶粉配制二抗，常溫下孵育1h后，TBST洗3次，每次10min，于暗室中加ECL發(fā)光劑發(fā)光，曝光。目的蛋白與β-actin的灰度比值代表目的蛋白的表達水平。

1.3 觀察指標 觀察HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞共培養(yǎng)前后形態(tài)的變化；比較HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞的增殖能力、侵襲能力及 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2 蛋白表達水平。

1.4 統計學處理 應用SPSS 16.0統計軟件；計量資料以，多組間比較用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗；P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞形態(tài)的變化共培養(yǎng)前，肝癌SMMC-7721細胞生長旺盛，細胞核與細胞質比例失調，見多個核分裂象；培養(yǎng)后，HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞的細胞核質比失調比例增大，異常核分裂象較前明顯增多，且隨共培養(yǎng)時間延長，此趨勢逐漸明顯。

2.2 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞增殖能力比較 見表1。

表1HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞增殖能力比較（OD值）

由表1可見，共培養(yǎng)24、48、72h后，HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞增殖能力比較差異有統計學意義（P＜0.05）；與LO2-CM組、1%FBS組比較，HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞增殖能力增強（均P＜0.05）；LO2-CM組肝癌SMMC-7721細胞增殖能力較1%FBS組增強（P＜0.05）。

2.3 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞侵襲能力比較 見表2。

表2 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞侵襲能力（穿膜細胞數）比較（個）

由表2可見，HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞侵襲能力比較差異有統計學意義（P＜0.05）；與 LO2-CM 組、1%FBS組比較，HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞侵襲能力增強（均P＜0.05）；LO2-CM組肝癌SMMC-7721細胞侵襲能力較1%FBS組增強（P＜0.05）。

2.4 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2 蛋白表達水平比較 見圖1-5。

圖1 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2 蛋白電泳圖比較

圖2 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞PCNA蛋白表達水平比較（與1%FBS組比較，*P＜0.05；與LO2-CM 組比較，△P＜0.05）

圖3 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞VEGF蛋白表達水平比較（與1%FBS組比較，*P＜0.05；與LO2-CM 組比較，△P＜0.05）

圖4 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞NF-κB蛋白表達水平比較（與1%FBS組比較，*P＜0.05；與LO2-CM 組比較，△P＜0.05）

圖5 HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌SMMC-7721細胞MMP-2蛋白表達水平比較（與1%FBS組比較，*P＜0.05；與LO2-CM 組比較，△P＜0.05）

由圖1-5可見，HSC-CM組、LO2-CM組、1%FBS組肝癌 SMMC-7721 細胞 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2蛋白表達水平比較差異均有統計學意義（均P＜0.05）；與 LO2-CM組、1%FBS組比較，HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2蛋白表達水平均上調（均P＜0.05）；LO2-CM組肝癌SMMC-7721細胞 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2 蛋白表達水平較1%FBS組亦均上調（均P＜0.05）。

3 討論

正常肝組織中靜息狀態(tài)的肝星狀細胞貯存體內80%的維生素A；當肝臟受到物理、化學、生物等因素的刺激后，肝星狀細胞被激活，構成腫瘤間質的主要成分，間質細胞通過細胞外基質、腫瘤新生血管形成等，促進腫瘤實質的生長；實質細胞和間質細胞的共同作用是肝癌發(fā)生、發(fā)展的重要基礎[3]。目前關于活化的肝星狀細胞在原發(fā)性肝癌發(fā)生、發(fā)展過程中的作用及其機制研究也主要局限在轉化生長因子β（TGF-β）和血小板衍生因子（PDGF）等方面[4]。Mikula 等[5]研究發(fā)現，相較于對照組裸鼠皮下共移植正常肝細胞和肝癌細胞，實驗組中共移植活化肝星狀細胞和肝癌細胞更易形成腫瘤，且實驗組中肝癌細胞侵襲力更強。本研究主要通過體外間接共培養(yǎng)，觀察了肝星狀細胞對肝癌細胞增殖、侵襲的影響，旨在探究其可能機制。

惡性腫瘤侵襲、轉移是多步驟、多因素的序貫過程，腫瘤細胞首先突破細胞外基質與基底膜，才能向鄰近組織及遠處臟器浸潤轉移[6]。MMP家族是惡性腫瘤侵襲、轉移過程中最重要的蛋白水解酶，不僅能降解細胞外基質和基底膜，而且能促進腫瘤新生血管形成，維持腫瘤微環(huán)境的穩(wěn)定，與腫瘤的侵襲、轉移關系密切[7]。其中，Ⅳ型膠原酶（MMP-2和MMP-9）與腫瘤侵襲、轉移關系最為密切[8]；研究發(fā)現具有侵襲表型的肝癌細胞系能產生和活化高水平的MMP-2[9]。本研究通過Transwell侵襲試驗，肝癌SMMC-7721細胞與HSC-CM間接共培養(yǎng)48h后發(fā)現，穿膜細胞數較LO2-CM組、1%FBS組增加，MMP-2蛋白的表達水平也較與LO2-CM組、1%FBS組上調。這提示肝星狀細胞可能是通過上調MMP-2的表達從而加強肝癌細胞的侵襲能力。

NF-κB幾乎存在于所有細胞中，是多種信號通路的交匯點。NF-κB主要通過抗凋亡、促增殖和免疫激活等功能促進腫瘤發(fā)生、發(fā)展；其中NF-κB／Rel家族在HBV和HCV介導的肝癌發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用，國人肝癌患者中80%合并HBV感染，NF-κB能激活炎癥反應，激活后導致多種炎癥介質轉錄水平增加（如TNF-α、IL-1β 等），炎癥介質又正反饋調節(jié) NF-κB，由此引發(fā)炎癥級聯反應，為肝細胞癌的發(fā)展提供潛在的微環(huán)境[10]；NF-κB通過調節(jié)細胞黏附與血管生成等相關蛋白（VEGF及MMPs）轉錄結果的表達，影響腫瘤的侵襲、轉移，通過上調NF-κB的活性可發(fā)現MMP-2等因子的表達明顯上調，腫瘤的侵襲、轉移能力明顯增強[11]。

本研究采用CCK-8法測定細胞增殖，結果顯示，與LO2-CM組、1%FBS組比較，HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞增殖能力增強；Western blot結果顯示HSCCM組肝癌SMMC-7721細胞NF-κB及PCNA蛋白的表達水平也較LO2-CM組、1%FBS組明顯上調，這與Thomas等[12]研究結果一致。筆者猜測活化的肝星狀細胞對肝癌SMMC-7721細胞增殖及侵襲能力的影響主要通過調節(jié)特定信號通路過程中的轉錄結果，改變相應蛋白，如NF-κB、PCNA等的表達水平，最終實現促進腫瘤細胞增殖與抑制凋亡的雙重干預效應。這與Thomas等[12]研究結果一致。肝癌主要為富血供腫瘤，VEGF是目前已知作用最強的促進腫瘤新生血管形成的血管生成因子[13]。肝癌細胞大量增殖，擠壓腫瘤間質，使間質內微血管受擠、阻塞，局部血管缺氧，誘導腫瘤細胞分泌VEGF等血管生成因子，促進內皮細胞增生；內皮細胞能分泌大量的生長因子，促進腫瘤細胞增殖，腫瘤局部微血管密度增高，為腫瘤細胞增殖、侵襲提供充足的能量。腫瘤新生血管形成過程一旦啟動，便不受機體制約，無限制地增生[14]。本研究通過CCK-8增殖及Transwell侵襲試驗，顯示出肝星狀細胞能促進肝癌細胞的增殖，并增強其侵襲能力；Western blot實驗結果顯示HSC-CM組肝癌SMMC-7721細胞VEGF蛋白表達水平較LO2-CM組、1%FBS組上調。

綜上所述，本研究結果顯示，活化的肝星狀細胞可促進肝癌SMMC-7721細胞增殖、侵襲等生物學行為，其作用機制可能與上調 PCNA、VEGF、NF-κB、MMP-2表達水平有關。

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