微小RNA-150-5p抑制鼻咽癌细胞恶性增殖及增强放疗敏感性的作用研究

白芸芸, 陈福权, 乔彦明

白芸芸, 陈福权, 乔彦明. 微小RNA-150-5p抑制鼻咽癌细胞恶性增殖及增强放疗敏感性的作用研究[J]. 实用临床医药杂志, 2023, 27(5): 76-81. DOI: 10.7619/jcmp.20222993
引用本文: 白芸芸, 陈福权, 乔彦明. 微小RNA-150-5p抑制鼻咽癌细胞恶性增殖及增强放疗敏感性的作用研究[J]. 实用临床医药杂志, 2023, 27(5): 76-81. DOI: 10.7619/jcmp.20222993
BAI Yunyun, CHEN Fuquan, QIAO Yanming. Roles of microRNA-150-5p in inhibiting malignant proliferation of nasopharyngeal carcinoma cells and enhancing radiosensitivity[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2023, 27(5): 76-81. DOI: 10.7619/jcmp.20222993
Citation: BAI Yunyun, CHEN Fuquan, QIAO Yanming. Roles of microRNA-150-5p in inhibiting malignant proliferation of nasopharyngeal carcinoma cells and enhancing radiosensitivity[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2023, 27(5): 76-81. DOI: 10.7619/jcmp.20222993

微小RNA-150-5p抑制鼻咽癌细胞恶性增殖及增强放疗敏感性的作用研究

基金项目: 

陕西省卫生厅科研基金项目 2017JM40256

详细信息
    通讯作者:

    乔彦明, E-mail: hzi7666@163.com

  • 中图分类号: R739.6;R815

Roles of microRNA-150-5p in inhibiting malignant proliferation of nasopharyngeal carcinoma cells and enhancing radiosensitivity

  • 摘要:
    目的 

    探讨微小RNA-150-5p(miR-150-5p)在鼻咽癌组织中的表达水平及其对癌细胞增殖和放疗敏感性的影响。

    方法 

    采用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测鼻咽癌组织和鼻咽癌细胞中miR-150-5p的表达水平。常规培养鼻咽癌细胞CNE2进行miR-150-5p mimic转染, 分为对照组(NC组)和miR-150-5p过表达组(miR-150-5p mimic组)。采用MTT实验检测各组CNE2细胞的增殖能力; 采用流式细胞仪检测各组CNE2细胞的凋亡情况; 采用Western blot检测各组细胞中磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(pPI3K)、磷酸化蛋白激酶B(pAKT)和磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(pmTOR)的表达。

    结果 

    miR-150-5p在鼻咽癌组织中的表达水平为(0.74±0.39), 低于癌旁组织中的(1.44±0.54), 差异有统计学意义(t=8.140, P<0.001)。转染48 h后, miR-150-5p mimic组CNE2细胞中miR-150-5p的表达水平为(6.31±1.20), 高于NC组中的(1.00±0.08), 差异有统计学意义(t=7.647, P<0.001)。MTT实验结果显示, 在24、48、72 h时, miR-150-5p mimic组CNE2细胞增殖能力均低于NC组,差异有统计学意义(P<0.05)。经0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 Gy放射线辐射后, miR-150-5p mimic组细胞增殖率低于NC组,差异有统计学意义(P<0.05)。采用2 Gy射线剂量照射CNE2细胞后,与NC组相比, miR-150-5p mimic组细胞凋亡率增加, CNE2细胞中pPI3K、pAKT和pmTOR蛋白表达均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。

    结论 

    鼻咽癌细胞中miR-150-5p表达下调。过表达miR-150-5p抑制鼻咽癌细胞增殖,促进细胞凋亡,同时可有效增强鼻咽癌细胞的放疗敏感性; 其可能是通过调控PI3K/AKT/mTOR信号通路发挥作用, miR-150-5p可能是增强鼻咽癌放疗敏感性药物的作用靶点。

    Abstract:
    Objective 

    To explore the expression level of microRNA-150-5p (miR-150-5p) in nasopharyngeal carcinoma tissue and its effects on proliferation of cancer cells and radiosensitivity.

    Methods 

    Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction (qRT-PCR) was used to detect the expression level of miR-150-5p in nasopharyngeal carcinoma tissues and nasopharyngeal carcinoma cells. Nasopharyngeal carcinoma cells CNE2 were routinely cultured and transfected with miR-150-5p mimic, and were divided into control group (NC group) and miR-150-5p overexpression group (miR-150-5p mimic group). The proliferation ability of CNE2 cells in each group was detected by MTT assay; the apoptosis of CNE2 cells in each group was detected by flow cytometry; the Western blot was used to detect the expressions of phosphorylated phosphatidylinositol 3-kinase (pPI3K), phosphorylated protein kinase B (pAKT) and phosphorylated mammalian target of rapamycin (pmTOR) protein in cells in each group.

    Results 

    The expression level of miR-150-5p in nasopharyngeal carcinoma tissue was (0.74±0.39), which was significantly lower than (1.44±0.54) in paracancerous tissue (t=8.140, P < 0.001). After transfection with 48 hours, the expression level of miR-150-5p in CNE2 cells in the miR-150-5p mimic group was (6.31±1.20), which was significantly higher than (1.00±0.08)in the NC group (t=7.647, P < 0.001). The result of MTT experiment showed that the proliferation ability of CNE2 cells at 24, 48 and 72 hours in the miR-150-5p mimic group was significantly lower than that in the NC group (P < 0.05). After radiation with 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 and 16.0 Gy, the cell proliferation rates of the miR-150-5p mimic group were significantly lower than those of the NC group (P < 0.05). After radiation of CNE2 cells with 2 Gy, the apoptosis rate of cells in the miR-150-5p mimic group increased significantly when compared to that in the NC group, while the expression levels of pPI3K, pAKT and pmTOR protein in CNE2 cells decreased significantly when compared to that in the NC group (P < 0.05).

    Conclusion 

    The expression of miR-150-5p in nasopharyngeal carcinoma cells is down-regulated. Overexpression of miR-150-5p can inhibit the proliferation of nasopharyngeal carcinoma cells, promote cell apoptosis, and effectively enhance the radiosensitivity of nasopharyngeal carcinoma cells; its role may be played by regulating the PI3K/AKT/mTOR signal pathway, and miR-150-5p may be the target of drugs to enhance the radiosensitivity of nasopharyngeal carcinoma.

  • 鼻咽癌是最常见的头颈部鳞状细胞癌,根据国际癌症研究机构的数据[1]显示, 2018年约有13万例鼻咽癌新发病例。鼻咽癌具有明显的地域性, 70%以上的病例发生在东亚和东南亚,在中国则是华南地区的鼻咽癌发病率较高[2]。鼻咽癌与Epstein-Barr病毒感染、遗传和环境因素密切相关,但其具体的发病机制尚未明确[3]。研究[4]显示,辐射抵抗是鼻咽癌患者局部复发和远处转移的主要原因,深入研究鼻咽癌辐射抵抗的分子机制,通过相关靶点减轻鼻咽癌患者放疗抵抗具有重要的意义。微小RNA(miRNA)在鼻咽癌辐射抵抗中发挥着一定的作用[5]。miR-150-5p是肿瘤相关miRNA, 其在非小细胞肺癌中表达上调,可促进细胞增殖和迁移,抑制细胞凋亡,发挥促癌作用[6], 但在结直肠癌和乳腺癌等恶性肿瘤中, miR-150-5p却发挥着抑癌作用[7-8]。相关研究[9]显示, miR-150-5p在鼻咽癌患者血清中表达下调,且对鼻咽癌有一定的诊断价值。本研究探讨miR-150-5p与鼻咽癌恶性增殖以及放疗敏感性的关系,现报告如下。

    选取榆林市中医医院2018年1月—2020年6月收治的60例鼻咽癌患者为研究对象,收集患者手术或穿刺术获得的癌组织及其癌旁组织(距癌组织<3 cm)。纳入标准: ①经病理证实患有鼻咽癌鳞状细胞癌者; ②初次行放射治疗或其他方式的抗肿瘤治疗者; ③所有患者签署了知情同意书。排除标准: ①合并其他恶性肿瘤者; ②相关临床资料不全者。本研究获得伦理委员会批准。

    Trizol试剂购自北京百奥莱博科技有限公司; 氯仿、异丙醇、无水乙醇化学试剂购自东莞市乔科化学有限公司; Bestar 1st Strand cDNA合成试剂盒购自上海DBI® Bioscience公司; QuantiNova SYBR Green PCR试剂盒购自德国QIAGEN公司; 鼻咽癌细胞CNE2购自中国科学院细胞库; miR-150-5p和内参U6引物由上海生工生物工程有限公司合成; miR-150-5p mimic购自武汉言行科技有限公司; lip2000试剂购自美国Invitrogen公司; MTT试剂购自北京艾然生物科技有限公司; 细胞周期、细胞凋亡检测试剂盒和BCA蛋白浓度检测试剂盒购自上海碧云天生物技术有限公司; RIPA蛋白裂解液购自北京索莱宝试剂公司; PVDF膜购自美国Promega公司; 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(pPI3K)、蛋白激酶B(AKT)、磷酸化蛋白激酶B(pAKT)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(pmTOR)和GAPDH抗体购自美国proteintech公司; 超敏ECL发光液购自中国大连Meilunbio®飞克特试剂公司。

    Trizol试剂裂解鼻咽癌和癌旁组织,震荡、混匀、裂解后加入氯仿,混匀后于低温下离心30 min, 吸取上层上清液。加入异丙醇试剂,混匀后于低温下高速离心30 min。无水乙醇洗涤2次后获得RNA。加入无RNA酶的水溶解RNA, 检测RNA浓度。采用试剂盒进行逆转录,配制反应液: RNA 1 μg, Random Primer 1 μL, 无RNA酶的水补至13 μL, 混匀后65 ℃水浴5 min, 再加入5×RT Buffer 4 μL, dNTP Mixture 2 μL, Bestar MMLV Reverse Transcriptase 0.5 μL, RNase Inhibitor 0.5 μL, 总体积20 μL, 混匀后放入PCR仪中,设置逆转录反应条件: 30 ℃下10 min, 42 ℃下20 min, 99 ℃下5 min, 4 ℃下5 min。以逆转录获得的cDNA 1 μL作为模板,按照PCR试剂盒说明书配制反应体系: 2×QuantiNava SYBR Green PCR Master Mix 10 μL、QN ROX Reference Dye 2 μL、上下游引物各1 μL和无RNA酶的水补足20 μL。扩增条件为PCR预变性95℃下2 min, 变性95 ℃下5 s, 退火延伸60 ℃下10 s, 其中变性、退火延伸共40个循环,终延伸72℃下10 min。以U6为内参,按照2-△△Ct公式计算细胞中miR-150-5p的相对表达量。miR-150-5p引物序列: F为5′-TGCGGTCTCCCAACCCTTG-3′, R为5′- CCAGTGCAGGGTCCGAGGT-3′。U6引物序列: F为5′-TGCGGGTGCTCGCTTCGGCAGC-3′, R为5′-CCAGTGCAGGGTCCGAGGT-3′。

    鼻咽癌细胞CNE2复苏后立即重悬至含有10% FBS的RPMI-1640培养基中,并放置在37 ℃、5%CO2的全湿度培养箱中培养。取生长状态较好的CNE2细胞, PBS洗涤2次,胰酶消化收集细胞,采用血球计数板计数细胞,以每孔1×105个细胞接种至6孔板中,分为NC组和miR-150-5p mimic组。按照lip2000说明书进行细胞转染, NC组转染4 μL lip2000和6 μg NC mimic; miR-150-5p mimic组转染4 μL lip2000和6 μg miR-150-5p mimic。转染48 h后采用qRT-PCR检测miR-150-5p mimic转染效果。

    各组细胞经PBS洗涤2次,胰酶消化收集细胞,采用血球计数板计数细胞,以每孔2 000个细胞接种至96孔板中,每组包含6个平行复孔。在细胞贴壁24、48、72 h时,每孔细胞加入20 μL MTT试剂,在37 ℃、5%CO2的全湿度培养箱中孵育4 h。加入100 μL DMSO, 采用酶标仪在490 nm处检测各样品的吸光度值(OD值)。

    各组细胞经PBS洗涤2次,胰酶消化收集细胞,采用血球计数板计数细胞,以每孔2 000个细胞接种至96孔板中,每组包含6个平行复孔。分别采用0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和16.0 Gy放射线辐射NC组和miR-150-5p mimic组细胞,放置在37 ℃、5%CO2的全湿度培养箱中孵育48 h。每孔细胞加入20 μL MTT试剂,在37 ℃、5%CO2全湿度培养箱中孵育4 h。加入100 μL DMSO, 采用酶标仪在490 nm处检测各样品的OD值。细胞增殖率=(1-相应放射剂量细胞OD值/无放射剂量细胞OD值)×100%。

    该实验步骤均采用2 Gy射线辐射NC组和miR-150-5p mimic组CNE2细胞。各组细胞经PBS洗涤2次,采用无EDTA的胰酶消化收集细胞,血球计数板计数细胞,以每孔5×105个细胞收集至流式细胞管中,每组包含3个平行复孔。PBS洗涤3次后,加入细胞凋亡检测缓冲液500 μL重悬细胞,加入碘化啶染色液5 μL和Annexin V-FITC 5 μL混匀后,于室温下避光放置30 min。PBS洗涤1次后,采用流式细胞仪检测细胞凋亡率。

    该实验步骤均采用2 Gy射线辐射NC组和miR-150-5p mimic组CNE2细胞。各组细胞经PBS洗涤2次,胰酶消化收集细胞,采用血球计数板计数细胞,以每孔1×106个细胞收集至EP管中,每组包含3个平行复孔。PBS洗涤3次后,加入RIPA蛋白裂解液,完全裂解后,于低温下高速离心30 min。蛋白裂解液经BCA试剂检测获得蛋白浓度。采用SDS-PAGE凝胶电泳进行蛋白分离,湿转PVDF膜,封闭液室温孵育1 h, TBST洗涤3次, PI3K、pPI3K、AKT、pAKT、mTOR、pmTOR和GAPDH一抗稀释液4℃孵育过夜, TBST洗涤3次,兔或鼠二抗稀释液室温孵育1 h, TBST洗涤3次, ECL化学发光法显示蛋白。

    采用SPSS 17.0软件进行统计学分析,数据均以(x±s)表示,组间比较采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

    miR-150-5p在鼻咽癌组织中的表达水平为(0.74±0.39), 低于癌旁组织中的(1.44±0.54), 差异有统计学意义(t=8.140, P<0.001)。

    转染48 h后,miR-150-5p mimic组CNE2细胞中miR-150-5p的表达水平为(6.31±1.20), 高于NC组中的(1.00±0.08), 差异有统计学意义(t=7.647, P<0.001)。

    MTT实验结果显示,在24、48、72 h时, miR-150-5p mimic组CNE2细胞增殖能力均低于NC组,差异有统计学意义(P<0.05), 见表 1

    表  1  miR-150-5p对鼻咽癌细胞增殖能力的影响(x±s)
    时点 细胞OD值
    NC组 miR-150-5p mimic组
    24 h 0.29±0.03 0.16±0.07*
    48 h 0.59±0.08 0.31±0.10*
    72 h 0.94±0.08 0.42±0.03*
    与NC组比较, * P<0.05。
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    经0.5、1.0、2.0、4.0、8.0和16.0 Gy放射线辐射后, miR-150-5p mimic组细胞增殖率低于NC组,差异有统计学意义(P<0.05); 与NC组相比,miR-150-5p mimic组细胞的放射敏感性增加,差异有统计学意义(P<0.05), 见表 2。细胞存活曲线显示,与NC组相比, miR-150-5p mimic组细胞存活分数降低,表明miR-150-5p mimic对鼻咽癌细胞具有放疗增敏作用,见图 1

    表  2  miR-150-5p对鼻咽癌细胞增殖率的影响(x±s)(n=3)
    放射剂量 细胞增殖率/%
    NC组 miR-150-5p mimic组
    0.5 Gy 93.91±4.49 81.98±5.55*
    1.0 Gy 79.55±4.44 66.14±4.17*
    2.0 Gy 60.83±5.78 41.97±4.30*
    4.0 Gy 48.37±6.71 26.90±6.65*
    8.0 Gy 26.80±4.11 16.64±3.25*
    16.0 Gy 16.39±2.61 7.22±2.65*
    与NC组比较, * P<0.05。
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    图  1  NC组与miR-150-5p mimic组细胞存活曲线比较

    采用2 Gy射线剂量照射NC组和miR-150-5p mimic组CNE2细胞,培养48 h后行流式细胞检测显示, NC组、miR-150-5p mimic组细胞凋亡率分别为(10.54±0.74)%、(29.58±5.37)%。与NC组相比, miR-150-5p mimic组细胞凋亡率较高,差异有统计学意义(t=6.084, P=0.004), 见图 2

    图  2  miR-150-5p诱导CNE2细胞及放射CNE2细胞凋亡(n=3)

    采用2 Gy射线剂量照射NC组和miR-150-5p mimic组CNE2细胞,培养48 h后行Western blot。实验结果显示,与NC组相比, miR-150-5p mimic组CNE2细胞中pPI3K、pAKT和pmTOR蛋白表达均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。见图 3

    图  3  miR-150-5p对鼻咽癌细胞PI3K/AKT/mTOR信号通路的影响(n=3)

    鼻咽癌具有高度恶性增殖性,发病隐匿,不易被发现,超过70%的新诊断鼻咽癌病例已达到晚期,同时30%~40%的患者在4年内发生远处转移,而且一旦发生转移,其5年生存率很低[1]。鼻咽与颅腔、鼻窦等相邻,其特殊的解剖结构和局部浸润性生长特点使其不适合手术治疗,因此放射治疗是鼻咽癌患者的重要治疗方式,部分患者通过放疗可痊愈,但部分鼻咽癌细胞则对放疗不敏感或产生抵抗,导致治疗失败,同时也是治疗复发的主要原因[10]

    研究[11]显示, miRNA是长度约为22个核苷酸的短链非编码RNA分子,可充当致癌基因或肿瘤抑制因子,随着二代测序技术的发展,新的miRNA及其新的生物学功能被逐渐发现,在鼻咽癌中也观察到了异常的miRNA表达,这将有助于探索鼻咽癌的潜在发病机制。miR-150-5p作为众多肿瘤相关miRNA的一员,其在不同肿瘤中发挥的作用并不一致, WU Z等[6]报道miR-150-5p促进非小细胞肺癌恶性进展。在结直肠癌组织中, miR-150-5p表达降低与患者预后较差密切相关,并在体外和体内抑制肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和血管生成[7]。王恺彬等[12]研究显示, miR-150-5p在子宫内膜癌组织中表达降低,且其表达水平与FIGO分期、淋巴结转移、脉管浸润以及3年累积生存率有关。相关研究[13]显示, miR-150-5p在卵巢癌组织中呈异常高表达,且其可促进癌细胞增殖并减少癌细胞凋亡。miRNA通过直接结合靶基因负向调节基因表达,从而在许多生物过程中发挥重要作用,每个miRNA存在成千上百个靶基因,因此在不同的疾病中可能发挥着不同的作用[14]。本研究结果显示, miR-150-5p在鼻咽癌组织中显著下调,与WEN J Y等[15]研究结果一致。进一步通过基础实验发现, miR-150-5p显著抑制鼻咽癌细胞的增殖能力,且采用2 Gy射线剂量照射NC组和miR-150-5p mimic组CNE2细胞后, miR-150-5p mimic组细胞增殖率降低、凋亡率增加,表明在鼻咽癌进展中miR-150-5p充当抑癌因子,且过表达miR-150-5p可增强鼻咽癌细胞的放疗敏感性。锌指E盒结合蛋白1(ZEB1)可促进鼻咽癌的侵袭、转移, WANG L J等[16]发现miR-150-5p可通过调节鼻咽癌细胞中ZEB1的表达而参与鼻咽癌的发生、发展。放射治疗作为一种有效且常用的抗肿瘤治疗方法,其通过破坏DNA复制、抑制细胞增殖和促进细胞凋亡达到治疗效果[17]。PI3K/AKT/mTOR信号通路是恶性肿瘤中常被激活的信号通路之一,与肿瘤细胞增殖、转移和凋亡密切相关,此外PI3K/AKT/mTOR通路还可调节部分恶性肿瘤的放疗敏感性[18]。在鼻咽癌细胞辐射抵抗中, PI3K/AKT/mTOR信号轴同样发挥重要作用,王欢等[19]研究显示,抑制细胞角蛋白13可增强PI3K/AKT/mTOR信号通路活性,进而降低鼻咽癌细胞的放疗敏感性。研究[7]报道, miR-150-5p通过促进下游AKT/mTOR信号通路失活抑制结直肠癌细胞恶性进展,提示miR-150-5p可调节PI3K/AKT/mTOR信号通路活性。本研究采用Western blot检测发现,同时在放射线辐射作用下,过表达miR-150-5p对鼻咽癌细胞中pPI3K、pAKT和pmTOR蛋白表达有显著抑制作用,表明miR-150-5p可能是通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号轴增强鼻咽癌细胞放射敏感性。

    综上所述, miR-150-5p在鼻咽癌细胞中表达下调,过表达miR-150-5p抑制鼻咽癌细胞增殖,促进细胞凋亡,同时可有效增加鼻咽癌细胞的放疗敏感性,其可能是通过调控PI3K/AKT/mTOR信号通路发挥作用, miR-150-5p可能是增强鼻咽癌放疗敏感性药物的作用靶点。

  • 图  1   NC组与miR-150-5p mimic组细胞存活曲线比较

    图  2   miR-150-5p诱导CNE2细胞及放射CNE2细胞凋亡(n=3)

    图  3   miR-150-5p对鼻咽癌细胞PI3K/AKT/mTOR信号通路的影响(n=3)

    表  1   miR-150-5p对鼻咽癌细胞增殖能力的影响(x±s)

    时点 细胞OD值
    NC组 miR-150-5p mimic组
    24 h 0.29±0.03 0.16±0.07*
    48 h 0.59±0.08 0.31±0.10*
    72 h 0.94±0.08 0.42±0.03*
    与NC组比较, * P<0.05。
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    表  2   miR-150-5p对鼻咽癌细胞增殖率的影响(x±s)(n=3)

    放射剂量 细胞增殖率/%
    NC组 miR-150-5p mimic组
    0.5 Gy 93.91±4.49 81.98±5.55*
    1.0 Gy 79.55±4.44 66.14±4.17*
    2.0 Gy 60.83±5.78 41.97±4.30*
    4.0 Gy 48.37±6.71 26.90±6.65*
    8.0 Gy 26.80±4.11 16.64±3.25*
    16.0 Gy 16.39±2.61 7.22±2.65*
    与NC组比较, * P<0.05。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-24
  • 修回日期:  2022-11-22
  • 网络出版日期:  2023-04-06
  • 刊出日期:  2023-03-14

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