实验研究
骨硬化蛋白在葡萄膜黑色素瘤发生和发展中的作用及其生物学机制
中华实验眼科杂志, 2023,41(7) : 630-640. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20211025-00582
摘要
目的

探讨骨硬化蛋白(SOST)和WNT/CTNNB1信号通路对人葡萄膜黑色素瘤(UM)细胞细胞周期、迁移和侵袭的影响及其相关机制。

方法

分别收集20例上皮细胞型UM组织和16例梭形细胞型UM组织进行免疫组织化学染色检测SOST、Wnt-1和Catenin beta-1蛋白含量。选择3株人UM组织来源的细胞系OCM-1(原发梭型)、Mum-2B(转移上皮型)和Mum-2C(转移梭型),分为空白对照组、空质粒组和SOST siRNA组,其中空白对照组不转染质粒、空质粒组用SOST阴性对照质粒转染,SOST siRNA组用含SOST siRNA转染。转染24 h后,采用实时荧光定量PCR和Western blot分别检测SOST、CTNNB1、WNT蛋白家族1(WNT1)、CCND1、基质金属蛋白酶(MMP)2和MMP9的mRNA和相应蛋白表达水平;采用Transwell方法测定转染后细胞的侵袭和迁移能力;采用流式细胞术检测转染后各组细胞周期分布。取BALB/c nude雌性小鼠9只采用随机数字表法随机分为OCM-1组、OCM-1空载体组和SOST shRNA组,分别接种未感染慢病毒的OCM-1、感染空载慢病毒的OCM-1以及感染SOST shRNA慢病毒的OCM-1,观察SOST沉默对小鼠原位成瘤的影响。通过免疫共沉淀实验探讨OCM-1细胞SOST与低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP)-5/6蛋白相互作用。

结果

免疫组织化学染色结果发现恶性程度较低的梭形细胞型UM组织中SOST表达水平高于上皮细胞型UM组织,Wnt-1和Catenin beta-1表达水平明显低于上皮细胞型UM组织,差异均有统计学意义(均P<0.01)。实时荧光定量PCR结果显示,各细胞系中SOST siRNA组SOST mRNA相对表达量明显低于相应空质粒组,CCND1、WNT1及MMP9 mRNA相对表达量明显高于空质粒组,差异均有统计学意义(均P<0.05);OCM-1和Mum-2C细胞系中,SOST siRNA组CTNNB1 mRNA相对表达量明显高于空质粒组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。Western blot结果显示,SOST siRNA组SOST蛋白相对表达量低于空质粒组,Wnt-1、Catenin beta-1、cyclin-D1、MMP2、MMP9蛋白相对表达量高于空质粒组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。Transwell实验结果显示,各细胞系中SOST siRNA组的细胞侵袭和迁移能力明显强于空白对照组和空质粒组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。流式细胞术显示SOST siRNA组G1期细胞比例以及G1/S期比值均明显低于空白对照组和空质粒组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。OCM-1组、OCM-1空载体组和SOST shRNA组眼球体积分别为(42.7±4.6)、(49.0±22.9)和(135.2±32.7)mm3,总体比较差异有统计学意义(F=19.963,P<0.01),其中SOST shRNA组小鼠眼球较OCM-1组和OCM-1空载体组大,差异均有统计学意义(均P<0.05)。免疫共沉淀结果显示,SOST可分别与LRP-5和LRP-6相互结合发生相互作用。

结论

沉默SOST可促进UM细胞的侵袭和迁移,并使其处于分裂期的比例升高,可以促进肿瘤在裸鼠眼内的生长。SOST可能是通过与膜上受体LRP-5/LRP-6相互作用进而调节WNT/CTNNB1信号通路来发挥这一功能。

引用本文: 王瀚庆, 黄晓明, 吴桐, 等.  骨硬化蛋白在葡萄膜黑色素瘤发生和发展中的作用及其生物学机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2023, 41(7) : 630-640. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20211025-00582.
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葡萄膜黑色素瘤(uveal melanoma,UM)是一种原发性眼内恶性肿瘤,发病隐匿、发展速度快,起源于眼内葡萄膜黑色素细胞,是成人常见的眼内恶性肿瘤,占眼黑色素瘤的83%。但目前临床上不能对肿瘤的侵袭和转移等预后进行准确和客观的预计,并且相应有效治疗方法的缺乏是影响UM疗效和患者生存率的主要因素。根据1980年WHO组织学类型分类标准,UM可分为4类,即梭形细胞型、上皮样细胞型、混合细胞型及其他类型,其中梭形细胞在所有肿瘤细胞中所占的比例越高,预后越好;上皮样细胞所占比例越多,预后越差。因此对UM发生和促使肿瘤发生转移的分子机制进行深入研究具有重要意义。骨硬化蛋白(sclerostin,SOST)首先在硬化症及骨质疏松症中被发现,在骨质形成过程中对成骨祖细胞增生和分化至关重要。已有研究证实,SOST对视网膜母细胞瘤的生长有负反馈调节作用。SOST主要是通过WNT/CTNNB1信号级联反应来发挥对大肠癌和子宫内膜癌等癌症的抑制作用。WNT/CTNNB1信号通路是黑色素瘤等众多肿瘤的经典通路。而Catenin beta-1积聚或Catenin beta-1的破坏复合物形成异常均会导致WNT/CTNNB1信号通路的激活。Catenin beta-1在细胞内异常聚集和活化可促进恶性黑色素瘤细胞的增生,与黑色素瘤患者的预后呈负相关。Widlund等也发现WNT/CTNNB1信号通路的激活增加了体外小鼠黑色素瘤细胞的增生和克隆数量。但也有研究表明在前列腺癌中Catenin beta-1通过影响转移抑制基因KAI1的转录,降低前列腺癌细胞转移潜力。因此Catenin beta-1在不同肿瘤中的作用不是完全相同的。目前,SOST在UM中的研究甚少,且其对于WNT/CTNNB1信号通路产生的调控作用以及其具体机制尚不清楚。因此,本研究旨在探讨SOST通过WNT/CTNNB1信号通路在UM发病中的作用机制,以期为UM治疗提供一种新的作用靶点。

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