微小RNA-4478下調鼠雙微體-2對結腸癌細胞增殖、遷移、侵襲的影響

魯艷妮，焦琳，周清文，喬文

結腸癌屬于我國常見消化道惡性腫瘤之一，研究顯示結腸癌發病率逐年上升，生活方式改變及社會環境等因素與結腸癌發生及發展密切相關。微小RNA（microRNA，miRNA）是一類具有高度保守性的內源性非編碼RNA分子，研究表明miRNA在多種惡性腫瘤中異常表達可參與腫瘤發生及發展過程。研究發現微小RNA-4478（microRNA-4478，miR-4478）在大腸癌組織中表達下調，并可能作為診斷大腸癌的分子標記物。但目前miR-4478對腸癌生物行為的影響及其機制尚未完全闡明。鼠雙微體-2（mouse double minute 2 homolog，MDM2）在結腸癌中高表達且與結腸癌的發生發展密切相關。研究顯示MDM2高表達與淋巴結轉移密切相關，并可用于評估結直腸癌預后。RPL22可通過MDM2-p53信號通路抑制結腸癌增殖。通過靶基因預測顯示MDM2可能是miR-4478的靶基因。因此，本研究主要探討miR-4478對結腸癌細胞生物學行為的影響，分析其對MDM的2調控作用，為揭示結腸癌發病機制及其基因治療提供潛在靶點。

1 材料與方法

1.1 一般資料 選取2015年3月至2016年12月長安醫院消化內科結腸癌病人37例為研究對象，所有病人均經病理證實且均接受結腸癌根治術，其中男20例，女17例，年齡（59.63±10.02）歲，年齡范圍為50～68歲。TNM分期：Ⅰ期15例，Ⅱ期10例，Ⅲ期12例；分化程度：低分化10例，中分化21例，高分化6例；左半結腸癌20例，右半結腸癌17例。納入標準：所有病人術前均未接受放療或化療；臨床資料完整者。排除標準：合并其他惡性腫瘤；既往手術史病人。所有病人知情且簽署同意書。本研究符合《世界醫學協會赫爾辛基宣言》相關要求。術中切除結腸癌組織及癌旁組織（＞5 cm），迅速放入液氮中保存。

1.2 材料與試劑 結腸癌SW1116細胞購自中國科學院上海細胞生物學研究所。DMEM培養基購自美國Gibco公司；胎牛血清與胰蛋白酶購自上海浩然生物技術公司；Trizol試劑與Lipofectamine2000購自美國Invitrogen公司；miR-4478 mimics及其陰性對照miR-NC、miR-4478抑制劑（anti-miR-4478）及其陰性對照anti-miR-NC購自上海吉瑪制藥技術有限公司；反轉錄試劑盒與實時熒光定量PCR試劑盒購自大連寶生物工程有限公司；pcDNA3.1及pcD‐NA3.1重組質粒購自武漢巴菲爾生物技術服務有限公司；雙熒光素酶報告基因載體及細胞活性檢測試劑盒均購自美國Promega公司；MDM2、細胞周期蛋白D1（Cyclin D1）、基質金屬蛋白酶2（MMP-2）、P21、鈣粘附蛋白E（E-cadherin）單抗均購自美國CST公司；HRP標記的山羊抗兔IgG二抗購自北京中杉金橋生物技術有限公司；Transwell小室購自北京優尼康生物科技有限公司；Mgteigel基質膠購自美國BD公司。

1.3 方法

1.3.1 細胞轉染及分組 結腸癌SW1116細胞接種于6孔板，置于37℃、5%二氧化碳培養箱內培養24 h，待細胞融合度達到75%時進行轉染，將細胞隨機分為miR-4478陰性對照轉染（miR-NC組）、miR-4478 mimics轉染（miR-4478組），抑制劑陰性轉染（anti-miR-NC組）、抑制劑轉染（anti-miR-4478組），miR-4478 mimics與pcDNA3.1共轉染（miR-4478+pcDNA3.1組）、miR-4478 mimics與pcDNA3.1-MDM2共轉染（miR-4478+pcDNA3.1-MDM2組），利用Lipofectamine2000轉染試劑盒進行轉染，放入37℃、5%二氧化碳培養箱內繼續培養48 h。

1.3.2 miR-4478表達檢測 qRT-PCR檢測結腸癌組織及癌旁組織和不同轉染組結腸癌SW1116細胞中miR-4478表達：取凍存結腸癌組織及癌旁組織，液氮中研磨，加入細胞裂解液冰上裂解30 min，同時取各組轉染后48 h結腸癌SW1116細胞，加入裂解液裂解細胞，采用Trizol法提取總RNA，應用紫外分光光度計檢測總RNA濃度，使用反轉錄試劑盒反轉錄得到cDNA，以cDNA為模板進行qRT-PCR反應，反應條件：95℃5 min，95℃30 s，60℃30 s，72℃30 s，共循環40次，每個樣品設置3個復孔，采用2法計算miR-4478相對表達量。

1.3.3 MTT檢測細胞增殖 收集轉染后各組對數生長期結腸癌SW1116細胞，以每孔1×10/mL密度接種于96孔板，置于溫度37℃、體積分數5%二氧化碳培養箱內培養，分別培養24、48、72 h棄培養液，每孔加入20μL的MTT溶液，繼續培養4 h后，每孔加入150μL二甲基亞砜（DMSO），振蕩混勻，利用酶標儀檢測波長為490 nm處各孔吸光度（OD）值。

1.3.4 細胞遷移及侵襲實驗 細胞遷移實驗：取5×10個細胞接種于Transwell小室的上室中，觀察進入Transwell小室下室的細胞數量即細胞遷移能力；細胞侵襲實驗：取1×10個細胞放入包被于Matrigel基質膠稀釋液的Transwell小室的上室中，觀察穿過Matrigel基質膠進入Transwell小室的下室的細胞數量即細胞侵襲能力。取對數生長期細胞，加入含有0.2%胎牛血清培養基重懸細胞，調整細胞密度為2×10/mL，取200μL細胞懸浮液接種于Transwell小室的上室中，取500μL含10%胎牛血清DMEM培養基接種于Transwell小室的下室，將Transwell小室放入溫度37℃、體積分數5%二氧化碳培養箱內培養24 h，20%乙醇固定20 min，0.2%結晶紫溶液染色10 min，顯微鏡下隨機選取5個視野觀察并進行細胞計數。

1.3.5 蛋白質印跡法（Western blotting）分析 收集各組細胞，加入裂解液提取細胞總蛋白，BCA法定量蛋白，采用SDS-PAGE電泳分離蛋白并轉膜PVDF膜，采用5%脫脂牛奶室溫封閉1 h后，用MDM2、Cy‐clin D1、MMP-2、P21、E-cadherin抗體（稀釋比1∶1 000）進行孵育，4℃孵育24 h，TBST洗滌，室溫條件下加入二抗（稀釋比1∶5 000）孵育1 h，TBST洗滌，滴加ECL顯色，曝光，應用ImageJ軟件分析條帶灰度值。

1.3.6 雙熒光素酶報告基因檢測 采用PCR法將MDM2的3’UTR插入pLUC熒光素酶報告基因載體，構建含有MDM2與miR-4478結合位點的野生型載體WT-MDM2，構建含有MDM2與miR-4478突變結合位點的突變型載體MUT-MDM2，同時將結腸癌SW1116細胞接種于96孔板，將WT-MDM2與miRNC、miR-4478 mimics分別進行共轉染，MUT-MDM2與miR-NC、miR-4478 mimics分別進行共轉染，轉染48 h后檢測細胞熒光素酶活性。

2 結果

2.1 miR-4478在結腸癌組織和癌旁組織中的表達 qRT-PCR法檢測結腸癌組織及其癌旁組織中miR-4478的表達水平，結果顯示，相對于癌旁組織，結腸癌組織中miR-4478的表達水平顯著降低［（0.84±0.07）比（0.26±0.02），t=48.461，P＜0.05］。

2.2 過表達miR-4478對結腸癌細胞SW1116增殖的影響 分析miR-4478過表達對結腸癌SW1116細胞增殖的影響，與miR-NC組相比，miR-4478組結腸癌SW1116細胞活性顯著降低（P＜0.05），Cyclin D1蛋白表達水平顯著降低（P＜0.05），而P21蛋白表達水平顯著升高（P＜0.05），見圖1、表1。

2.3 過表達miR-4478對結腸癌細胞SW1116遷移、侵襲的影響 與miR-NC組相比，miR-4478組結腸癌SW1116細胞遷移及侵襲細胞數均顯著減少（P＜0.05），MMP-2蛋白表達水平顯著降低（P＜0.05），而E-cadherin蛋白表達水平顯著升高（P＜0.05），見圖2、表2。

圖1 過表達miR-4478對結腸癌細胞SW1116增殖蛋白表達的影響

圖2 過表達miR-4478對結腸癌細胞SW1116遷移、侵襲蛋白表達的影響

圖3 MDM2的3’UTR含有miR-4478的互補序列

2.4 miR-4478靶向、調控MDM 2 靶基因預測顯示MDM2的3’UTR含有miR-4478的互補序列，見圖3。雙熒光素酶報告基因顯示，相對于miR-NC、WTMDM2共轉染組，miR-4478 mimics、WT-MDM2共轉染組細胞熒光素酶活性顯著降低（P＜0.05）；而相對于miR-NC、MUT-MDM2共轉染組，miR-4478 mim‐ics、MUT-MDM2共轉染組細胞熒光素酶活性無顯著變化（P＞0.05），見表3。Western blot實驗檢測miR-4478對MDM2的調控作用，與miR-NC組相比，miR-4478組細胞中MDM2蛋白顯著降低［（0.76±0.07）比（0.25±0.02），P＜0.05］；與anti-miR-NC組相比，anti-miR-4478組細胞中MDM2蛋白顯著升高［（0.75±0.07）比（1.19±0.12），P＜0.05］，見圖4。

表1 過表達miR-4478對結腸癌細胞SW1116增殖的影響/（x±s，n=6）

表2 過表達miR-4478對結腸癌細胞SW1116遷移、侵襲的影響/（x±s，n=6）

表3 雙熒光素酶報告實驗/x±s

圖4 miR-4478靶向、調控MDM2的表達

2.5 過表達MDM 2能逆轉miR-4478對結腸癌細胞SW1116增殖、遷移、侵襲的影響 對比miR-4478+pcDNA3.1組，miR-4478+pcDNA3.1-MDM2組結腸癌SW1116細胞活性顯著升高（P＜0.05），遷移及侵襲細胞數顯著增加（P＜0.05），Cyclin D1、MMP-2蛋白表達水平明顯升高（P＜0.05），而P21、E-cad‐herin蛋白表達水平明顯降低（P＜0.05），見圖5；表4，5。

3 討論

圖5 過表達MDM2能逆轉miR-4478對細胞SW1116增殖、遷移、侵襲蛋白表達的影響

結腸癌具有極強浸潤性且惡性程度高，目前關于結腸癌發病機制尚未完全闡明。因而進一步研究結腸癌發病機制對藥物靶點治療具有重要現實意義。miRNA可通過與靶基因特異性結合而抑制其翻譯轉錄進而調控靶基因表達，研究表明miRNA可通過調控靶蛋白表達進而抑制腫瘤細胞生長。既往研究報道指出結腸癌組織中miRNA差異性表達，并可通過調控靶基因表達進而抑制結腸癌細胞增殖。因此，本研究積極探尋結腸癌發生發展進程相關的miRNA，為揭示結腸癌發病機制及分子靶向治療提供新方向。

本研究結果表明結腸癌組織中miR-4478的表達水平明顯降低，提示miR-4478表達降低可能促進結腸癌發生。研究報道指出miR-4478表達異常還與心肌梗死等疾病發生及發展密切相關。為探究miR-4478對結腸癌細胞增殖、遷移及侵襲的影響，本研究通過miR-4478過表達，分析其對細胞生物學行為的影響，結果表明miR-4478過表達可降低結腸癌細胞增殖、遷移及侵襲能力，進一步研究發現miR-4478過表達可明顯促進結腸癌細胞中P21、E-cadherin表達，而抑制Cyclin D1、MMP-2表達，已有研究報道顯示P21可通過抑制Cyclin D1與CDK形成復合物進而誘導細胞周期停滯于G1期，抑制細胞增殖，E-cadherin表達升高可通過抑制上皮-間質轉化進程進而抑制細胞遷移及侵襲，而MMP-2表達水平升高可通過降解細胞外基質沉積進而促進細胞轉移。提示miR-4478過表達可通過調控細胞增殖、遷移及侵襲相關蛋白表達進而降低結腸癌細胞增殖、遷移及侵襲能力，其可能作為結腸癌靶向治療的潛在靶點基因。

表4 過表達MDM2能逆轉miR-4478對結腸癌細胞SW1116增殖的影響/（x±s，n=6）

表5 過表達MDM2能逆轉miR-4478對結腸癌細胞SW1116遷移、侵襲的影響/（x±s，n=6）

MDM2屬于癌基因且在多種惡性腫瘤組織中表達，研究發現其主要通過阻斷p53轉錄而降解p53蛋白進而減弱p53的抑癌功能最終促進腫瘤發生及發展。MDM2基因可通過誘導腫瘤細胞增殖并抑制其凋亡進而調控腫瘤發展進程，既往研究顯示MDM2在肝癌、乳腺癌等組織中高表達并可作為預測病人不良預后的重要標志物，近來研究顯示MDM2高表達與胃癌病人臨床病理特征及其不良預后密切相關。王拴虎等研究表明上調miR-509-5p表達可通過抑制靶基因MDM2表達進而抑制胃癌細胞增殖、遷移及侵襲。本研究通過雙熒光素酶報告基因驗證miR-4478與MDM2的靶向關系，結果顯示miR-4478可靶向調控MDM2表達活性，提示MDM2是miR-4478的靶基因。進一步分析顯示過表達MDM2能逆轉miR-4478過表達對結腸癌細胞增殖、遷移、侵襲的抑制作用。提示miR-4478過表達可通過下調靶基因MDM2表達進而降低結腸癌細胞增殖、遷移、侵襲能力。

綜上所述，miR-4478在結腸癌組織中的表達下降，miR-4478過表達能夠靶向MDM2而抑制結腸癌細胞增殖、遷移及侵襲，為結腸癌轉移的分子機制提供新理論，其可能成為治療結腸癌的潛在靶點。