人垂体瘤转化基因1(PTTG1)在口腔鳞癌中的表达及其在口腔鳞癌细胞侵袭转移中的作用研究

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目的:  口腔鳞状细胞癌(Oral Squamous Cell Carcinoma, OSCC)是口腔颌面部最常见的恶性肿瘤之一,占口腔恶性肿瘤90%以上。随着肿瘤诊断及治疗技术的发展,OSCC早期诊断与治疗率得到相应提高,但由于肿瘤的转移和复发导致的OSCC致死率二十年来未得到有效改善,五年的生存率仍低于其他口腔肿瘤[1]。因此,现阶段大量研究集中在OSCC肿瘤细胞如何脱离原发灶后进入血液形成循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)再生成为肿瘤转移灶,并希望以此为靶点达到最终根治OSCC的目的[2,3]。  上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是肿瘤在发生转移前,原发灶肿瘤细胞在其微环境的影响下经历一种表型变化。EMT过程中,除了细胞形态和移动性发生改变外,细胞基因表达谱特别是上皮(E-cadherin)、间质分子(vimentin)标志物及其转录因子(Twist,Snail,Slug)的表达也发生改变。发生EMT的肿瘤细胞被赋予干细胞特性,细胞间黏附改变,迁移和侵袭能力增强,脱离原发灶后进入血液成为CTCs[4,5]。OSCC肿瘤的转移与EMT密切相关,研究显示OSCC细胞中EGF表达活化信号途径PI3K/Akt和MEK-1/2/ERK-1/2参与调控OSCC细胞EMT发生,靶向抑制AKT/NF-κB能够有效抑制转录因子Twist,Snail,Slug的表达,下调vimentin,上调E-cadherin的表达。这说明EMT在OSCC肿瘤侵袭和转移过程中发挥重要作用。  垂体肿瘤转化基因1(Pituitary Tumor Tansforming Gene1,PTTG1)是一种新的癌基因,1997年首先克隆自大鼠垂体肿瘤,随后于1998年自人睾丸中克隆出入PTTG1,位于5号染色体长臂5q33。研究显示PTTG1在肿瘤细胞中高表达,能够通过调控姐妹染色单体分离、反式激活、细胞凋亡和形成染色体非整倍体型等诱导细胞癌变。同时通过诱导VEGF、MMP2和EMT关键转录因子的表达促进肿瘤的侵袭、转移和肿瘤转移灶的血管形成。在所有被研究的肿瘤(包括肺癌,乳腺癌,结肠癌,垂体肿瘤,食管鳞状细胞癌等)中都有PTTG1高表达并与肿瘤的侵袭性相关,并发现其调控肿瘤细胞侵袭和转移的主要机制为促进细胞EMT发生[6-10]。PTTG1在OSCC中的表达及其与OSCC发生、发展的关系未见报道,本研究将主要分析PTTG1在OSCC中的表达及其与OSCC分期、分型及其他病理特征的关系;并通过在SCC15中过表达PTTG1基因构建转基因细胞株论证PTTG1的表达对细胞侵袭和转移的影响,分析MMP2/9的表达与活性变化,细胞形态变化及EMT标志分子Twist,Snail,Slug,Vimentin和E-cadherin的表达变化,初步阐明PTTG1在OSCC中表达的作用和意义,探讨PTTG1作为OSCC肿瘤治疗靶点的可能性。  材料及方法:  1、临床部分  收集2011年10月-2012年10月于中国医科大学附属口腔医院口腔颌面—头颈肿瘤外科因原发性口腔鳞癌接受根治性手术的患者的原发灶及对应癌旁新鲜组织标本28对,液氮冷冻并冻存于-80℃,进行定量PCR及Western Blot检测;多聚甲醛固定、石蜡包埋98例原发灶样本,用于免疫组化检测。  2、基础部分  (1)细胞培养  SCC15细胞购买自ATCC,生长于含10%胎牛血清的DMEM培养液中,在37℃、5%CO2的饱和湿度下培养。。  (2)细胞转染  设计构建PTTG1真核表达载体,转染SCC15细胞,G418抗性筛选获得稳转细胞系,RT-PCR、Western blot及免疫组化鉴定稳转细胞系的建立。  (3)细胞划痕实验检测细胞迁移能力变化  细胞接种培养至90%左右汇合,用200μl枪头垂直于培养板划一直线,造成细胞划痕,加入无血清培养液清洗细胞2次,除去细胞碎片。加入无血清培养基继续培养24h,于200×镜下拍照记录,并计算6h、12和24h各组迁移距离。  (4) Transwell检测细胞侵袭能力变化  Transwell小室的准备、铺胶,转染24 h后的各组细胞及对照细胞计数、种板,固定染色,镜下记录并计数分析。  (5)明胶酶谱实验检测MMP2和MMP9的活性  提取细胞蛋白,定量,SDS-PAGE分离蛋白,明胶孵育,染色液染色,脱色液脱色后拍照,凝胶成像仪分析。  (6) ELISA法检测PTTG1过表达细胞中MMP2、MMP9的分泌  标准品稀释,加样,检测工作液孵育,显色,上机检测以及数据处理。  (7) Western blot检测PTTG1过表达细胞中MMP2、MMP9,EMT相关蛋白E-cadherin,Vimentin,Slug,Snail,Twist的表达  (8)统计学分析  采用SPSS16.0进行数据的统计分析,数据均以(x)±s表示,采用ANOVA法进行组间比较,P<0.05表示差异具有统计学意义。  结果:  1、PTTG1在口腔鳞状细胞癌组织表达的临床意义  (1) Real-time PCR检测PTTG1 mRNA的表达,以β-actin为内参,与癌旁组织相比口腔鳞癌组织中PTTG1的表达显著升高,差异具有统计学意义(P<0.01)。  (2) Western blot检测PTTG1蛋白的表达结果与PCR检测基本一致,即与癌旁相比口腔鳞癌组织中PTTG1的表达显著升高,差异具有统计学意义(P<0.01)。  (3)免疫组化检测结果,检测分析了PTTG1在98例口腔鳞癌病理切片中的表达情况,显示PTTG1主要表达于肿瘤细胞核内,通过与病例临床资料对比分析,结果显示PTTG1表达水平影响患者淋巴结转移及TNM分期(P值分别为0.002及0.007),而与其他临床病理参数无显著关系。  2、PTTG1过表达对口腔鳞状细胞癌细胞侵袭转移能力的影响  (1) RT-PCR及Western blot检测结果显示口腔鳞癌SCC15细胞PTTG1过表达细胞系建立成功。  (2)细胞划痕实验及Transwell结果显示,与正常SCC15细胞比较,PTTG1过表达细胞迁移及侵袭能力显著增强,差异具有统计学意义(P<0.05),表明上调PTTG1能够影响口腔鳞癌细胞的转移能力。  (3) ELISA、Western blot检测PTTG1过表达细胞中MMP2及MMP9表达及分泌能力增强,明胶酶谱法鉴定结果显示PTTG1过表达细胞中MMP2及MMP9活性增强,差异具有统计学意义(P<0.05),表明PTTG1影响口腔鳞癌细胞的转移能力可能与MMP2、MMP9的水平变化有关。  3、PTTG1在口腔鳞状细胞癌细胞中表达对EMT相关分子的影响研究  (1)在光学显微镜下我们观察得到与正常SCC15细胞相比,PTTG1稳定高表达的SCC15细胞由鹅卵石状上皮形态变成梭形、纺锤形,且细胞间隙变大,细胞和细胞之间的连接变得松散,提示细胞可能由上皮向间质细胞转化。  (2) Western blot方法检测PTTG1稳定高表达后,细胞中EMT相关蛋白E-cadherin,Vimentin,Slug,Snail, Twist表达水平变化,探讨PTTG1蛋白对EMT变化的影响,实验结果表明,与对照组相比,PTTG1稳定高表达后,SCC15细胞中E-cadherin表达明显下降(P<0.05),Vimentin,Slug,Snail,Twist则表达量显著上调(P<0.01)。  结论:  1、与正常组织比较,PTTG1在口腔鳞癌中的mRNA及蛋白表达水平均显著升高,并与肿瘤患者淋巴结转移及肿瘤分期显著相关,PTTG1表达上调可能在人口腔鳞状细胞癌发病机制中发挥重要作用。  2、构建了重组PTTG1真核表达载体,转染口腔鳞癌细胞系SCC15并筛选获得稳转细胞系;与正常SCC15细胞相比,PTTG1稳转细胞迁移及侵袭能力均显著增强,表达及分泌MMP2、MMP9能力增强,MMP2、MMP9活性同样显著增强。  3、通过Western blot法检测了PTTG1过表达对SCC15细胞EMT相关分子E-cadherin,Vimentin,Slug,Snail,Twist表达水平影响,实验结果表明,PTTG1过表达可以促使SCC15细胞EMT的发生,且PTTG1可能通过EMT促进细胞侵袭和转移。
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