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HBV通過miR-155調控ZHX2促進肝細胞肝癌生長的作用與機制研究

發(fā)布時間:2020-08-12 20:56
【摘要】:肝細胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是嚴重危害人類健康的惡性疾病,其致死率位居腫瘤致死率第二。我國的肝細胞肝癌患者人數約為世界的55%,總體發(fā)病率位居國內腫瘤發(fā)病率第三位。肝細胞肝癌可由多種致病因素引起其中乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)慢性感染是80%肝細胞肝癌的誘發(fā)因素。HBV是一種部分雙鏈DNA病毒,感染肝細胞后,可通過多方面途徑引起細胞內基因表達及信號通路的改變,進而促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。一方面,HBVDNA整合于宿主基因組影響基因的穩(wěn)定性或激活癌基因/滅活抑癌基因,影響細胞的生長、凋亡等過程;另一方面,X、S等HBV編碼蛋白可通過反式激活作用或蛋白-蛋白相互作用,激活信號通路,影響細胞生長、遷移相關基因的表達;同時,HBV間接調控肝臟免疫細胞功能,介導肝臟微環(huán)境炎癥反應,促進腫瘤的發(fā)生。盡管已有大量研究揭示HBV誘發(fā)肝細胞肝癌的過程及機制,但目前的治愈率仍有待提高,因此,深入研究HBV介導肝細胞肝癌的發(fā)病機制具有重要意義。ZHX2是近年發(fā)現(xiàn)的參與肝細胞肝癌、白血病等多種腫瘤的抑癌基因。前期動物實驗及細胞研究證實ZHX2抑制甲胎蛋白(alphafetoprotein AFP)和Glypican3(Gpc3)等胚胎發(fā)育相關基因的表達。本實驗室前期研究證明,在肝臟癌旁組織中ZHX2的核表達水平明顯高于腫瘤組織,同時,ZHX2通過抑制細胞周期蛋白CyclinA和CyclinE的表達,從而抑制肝癌細胞的生長。另一項研究發(fā)現(xiàn),ZHX2通過與NF-Y結合于多藥耐藥蛋白(Multi-Drug Resistance 1,MDR1)編碼基因的啟動子區(qū)域抑制其表達,增強肝癌細胞對抗腫瘤藥物的敏感性。上述研究強烈提示ZHX2是新型肝癌抑癌基因,在HCC發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。然而,ZHX2是否在HBV相關HCC中發(fā)揮作用尚不明確。近期文獻證實,在霍奇金淋巴瘤中,包含ZHX2基因的8號染色體與4號染色體發(fā)生染色體重組,引起ZHX2表達降低;在一項家族性皮質基底核退化癥病例分析中,ZHX2表達水平下降并可能被miR-4277調控。但在HBV相關肝細胞肝癌中,作為抑癌基因的ZHX2受何種調控及其機制尚未被報道。綜上,本研究利用肝癌組織、小鼠模型以及體外肝癌細胞系,通過多種手段深入探究ZHX2在HBV相關肝細胞肝癌中的表達及調控方式,從而以新的角度揭示HBV促進肝細胞肝癌發(fā)生發(fā)展的相關機制。獲得如下主要結果:一、HBV陽性肝臟組織中ZHX2的表達水平明顯降低為研究HBV對ZHX2的可能調控作用,本研究首先在臨床肝癌組織、HBV轉基因鼠肝組織中比較HBV感染對ZHX2表達水平的影響。1.臨床肝癌組織標本檢測發(fā)現(xiàn)HBV陽性肝癌組織內ZHX2表達明顯減低收集共36例肝癌組織和癌旁組織標本,qRT-PCR檢測ZHX2表達水平。結果顯示,與血清學檢測HBV陰性患者相比,HBV陽性患者的肝癌組織中ZHX2高水平表達比例顯著降低(11/17,65%vs.1/7,14%,χ2=54.42,df=1,P0.0001)。在HBV陽性患者中,腫瘤組織內的ZHX2表達水平明顯低于癌旁組織(4/16,25%vs.9/12,75%,χ2=50,df=1,P0.0001),與 ZHX2 的抑癌基因作用相一致。2.HBV轉基因小鼠肝細胞內ZHX2表達顯著降低分別取6只C57B/6野生型小鼠和HBV轉基因(HBV-Tg)小鼠的肝臟,離心法分離肝實質細胞。qRT-PCR和Western blot檢測肝組織和純化肝實質細胞的ZHX2表達情況。結果表明,HBV轉基因小鼠的肝組織內的ZHX2 mRNA明顯低于野生型小鼠(P0.05);與此一致,HBV轉基因小鼠的肝實質細胞內ZHX2mRNA及蛋白表達水平也明顯低于野生型小鼠肝實質細胞(P0.01)。二、HBV及其編碼蛋白過表達明顯抑制肝癌細胞系ZHX2表達,其中HBx作用最強為進一步驗證HBV對ZHX2的調控作用,本研究在不同肝癌細胞系中過表達HBV及其編碼蛋白,并檢測ZHX2。1.HBV感染明顯抑制肝癌細胞的ZHX2表達純化HBV病毒,感染穩(wěn)定表達HBV受體NTCP的HepG2-NTCP細胞系,分別收取感染3天和5天后的HepG2-NTCP細胞和上清。ELISA法檢測上清中-HBsAg表達情況,并且分別通過RT-PCR、qRT-PCR和Western blot方法檢測細胞內pgRNA、HBx和ZHX2表達水平。結果顯示,純化的HBV成功感染HepG2-NTCP細胞。與未感染HBV的細胞相比,感染3天和5天后的細胞內ZHX2 mRNA和蛋白表達水平均明顯下降。2.HBV及其不同編碼蛋白過表達顯著抑制不同肝癌細胞系的ZHX2表達分別在HepG2、SMMC7721、QSG7701三個肝癌細胞系中,過表達1.1倍HBV基因組質粒pcDNA3-HBV1.1和HBV編碼蛋白質粒pcDNA3-preS2-HA、pcDNA3-HBx-HA、pcDNA3-HBc-HA 以及空載體質粒 pcDNA3。轉染 48 小時后,以RT-PCR和Western blot方法檢測ZHX2表達。結果表明,與陰性對照細胞相比,過表達1.1倍HBV及preS2、HBx、HBc的細胞內ZHX2mRNA和蛋白表達水平均顯著降低,其中,轉染HBx細胞的ZHX2降低水平最為明顯。3.干擾肝癌細胞系HBV編碼蛋白后ZHX2表達水平明顯升高合成針對preS2、HBx、HBc的反義寡核苷酸,分別轉染整合有HBV基因組的HepG2.2.15細胞,RT-PCR和Western blot方法檢測細胞的preS2、HBx、HBc和ZHX2表達。結果顯示,反義寡核苷酸轉染有效干擾preS2、HBx、HBc表達。與轉染隨機設計的反義寡核苷酸對照細胞相比,干擾preS2、HBx、HBc表達后,HepG2.2.15細胞內ZHX2 mRNA和蛋白表達均顯著升高,其中,干擾HBx表達后,ZHX2水平上升現(xiàn)象最為明顯。綜上,以上體內外實驗結果說明,HBV及其編碼蛋白明顯抑制肝癌細胞中ZHX2表達,其中HBx對ZHX2的調控作用最為明顯。三、HBV通過HBx限制ZHX2對肝癌細胞生長的抑制作用為進一步探究HBV是否影響ZHX2的功能,本研究利用小鼠模型和肝癌細胞系進行系列實驗,發(fā)現(xiàn):1.HBx顯著限制ZHX2對荷瘤鼠體內肝癌細胞臟長的抑制作用小鼠肝癌細胞株H22皮下注射,制備BALB/c荷瘤小鼠,待腫瘤直徑達3mm,分別瘤內注射等量 pcDNA3(20μg),pcDNA3+pcZHX2(10μg+10μg),pcHBx+pcZHX2(10μg+10μg),并測量腫瘤直徑,12天后取腫瘤并稱重。RT-PCR和Western blot結果證明,瘤內注射pcHBx和pcZHX2質粒后,HBx和ZHX2表達水平明顯升高。腫瘤生長曲線和瘤重測量結果均顯示,與陰性對照組相比,單一注射ZHX2可顯著抑制腫瘤細胞生長,加入HBx后腫瘤生長明顯加快并且與陰性對照組相近(P0.05)。2.HBx明顯消除ZHX2對體外肝癌細胞系增殖的抑制作用在HepG2細胞中轉染與瘤內注射組別相同的質粒,48h后分別進行EdU染色、Western blot。熒光顯微鏡觀測發(fā)現(xiàn),與轉染陰性對照細胞相比,高表達ZHX2的細胞中,EdU陽性染色細胞比例明顯降低,而HBx、ZHX2共轉染細胞內的EdU陽性染色細胞比例顯著回升(P0.05),提示HBx破壞了 ZHX2對肝癌細胞生長的抑制作用。PCNA表達檢測進一步驗證了上述結果:與ZHX2過表達細胞相比,HBx與ZHX2共轉染細胞內細胞增殖相關抗原PCNA表達明顯恢復。以上體內外研究結果表明,HBx抑制ZHX2的表達并且限制ZHX2對肝癌細胞生長的抑制作用。但是對于HBx調控ZHX2的機制仍知之甚少。有研究報道,多種microRNA可能參與調控ZHX2的表達因此本研究推測可能有microRNA參與HBV對ZHX2的抑制作用過程中。四、HBV尤其是HBx通過上調miR-155促進肝癌細胞生長1.miR-155可能是HBx抑制ZHX2表達的關鍵miRNA為探索在HBV抑制ZHX2過程中可能參與的microRNA,本研究首先利用BEL-7402肝癌細胞系過表達pcDNA3-HBx,通過microRNA microarray分析差異表達的microRNA。同時,通過microRNA預測網站(www.microrna.org)分析靶向作用于ZHX2基因的microRNA。結合芯片分析結果和microRNA預測結果篩選,發(fā)現(xiàn)miR-155是唯一在HBx過表達細胞中升高2倍以上、并可通過種子序列結合于ZHX2 3'UTR的microRNA,提示HBx通過miR155抑制ZHX2表達。為驗證上述假說,本研究開展一系列體外實驗及動物和臨床肝組織檢測。2.HBV尤其是HBx明顯促進肝癌細胞miR-155表達為確定HBV對miR-155的調控作用,同上收集HBV感染3天和5天后的HepG2-NTCP細胞,qRT-PCR檢測miR-155表達。結果顯示,與HBV未感染細胞對比,HBV感染明顯促進肝癌細胞系miR-155表達(P0.05)。進一步在HepG2、SMMC7721、QSG-7701肝癌細胞系中轉染HBx質粒,qRT-PCR結果表明,與陰性對照細胞相比,HBx過表達后細胞內miR-155表達水平明顯上升,提示HBV,尤其是HBx促進肝癌細胞中miR-155表達。為驗證上述結果,在HepG2.2.15肝癌細胞系中脂質體轉染針對HBx的反義寡核苷酸,qRT-PCR結果顯不,與對照相比,干擾HBx表達后HepG2.2.15細胞內miR-155水平明顯下降,反向證明了HBx對miR-155的促進作用。3.HBV轉基因小鼠肝細胞miR-155水平顯著增高為了在體內驗證HBV對miR-155的調控作用,收集C57B/6野生型與HBV轉基因小鼠的肝組織,純化肝實質細胞,分別提取總RNA,qRT-PCR檢測miR-155表達。結果表明HBV轉基因小鼠肝組織和肝實質細胞內miR-155表達水平均明顯高于野生型小鼠(P0.05,P0.01),再次證明HBV可以在體內調節(jié)肝細胞內miR-155 表達。4.miR-155促進體外肝癌細胞增殖眾多文獻提示miR-155調節(jié)炎癥反應,參與腫瘤發(fā)生。為探究miR-155對肝癌細胞惡性增殖能力的影響,首先在SMMC7721細胞內過表達miR-155或抑制其表達,通過EdU染色檢測EdU陽性染色細胞比例。同樣在三種肝癌細胞系Huh7、HepG2、SMMC7721 過表達或抑制 miR-155,Western blot 檢測細胞內PCNA表達。結果顯示,過表達miR-155的細胞中EdU陽性細胞比例明顯升高且細胞內PCNA表達水平升高,而抑制miR-155表達的細胞中EdU陽性細胞比例顯著降低且PCNA表達下降,提示miR-155能夠促進肝癌細胞的增殖。5.HBV陽性肝癌組織中PCNA和miR-155表達顯著高于HBV陰性肝癌組織為進一步在臨床標本中驗證HBV-miR155在肝癌惡性增殖中的作用,收集臨床肝癌組織標本,qRT-PCR檢測PCNA及miR-155表達,并比較HBV陽性及HBV陰性肝癌組織中的差異。結果顯示,與HBV陰性肝癌患者相比較,HBV陽性患者的肝癌組織中PCNA和miR-155高水平表達比例均明顯升高(10/17,59%vs.2/7,29%,χ2=18.26,df=1,P0.0001),提示HBV陽性肝癌組織中細胞增殖能力較強,并且miR-155在其中高水平表達。五、miR-155通過與ZHX2的3'UTR結合抑制其蛋白表達生物信息學分析顯示,ZHX2 3'UTR存在miR-155的種子序列,提示ZHX2是miR-155的靶分子。本研究通過體外實驗結合報告基因檢測及臨床相關性分析,以驗證上述假說。1.miR-155顯著抑制肝癌細胞系ZHX2蛋白表達利用脂質體轉染在Huh7、HepG2、SMMC7721肝癌細胞內高表達或干擾miR-155,48h后收集細胞,Westernblot檢測ZHX2表達水平。結果表明,在三種檢測肝癌細胞系中,miR-155均可顯著抑制ZHX2的蛋白表達。2.miR-155 與 ZHX2 3'UTR 位點結合大量研究證明,microRNA通過與靶基因mRNA 3'UTR種子序列結合促進mRNA降解或者抑制蛋白質翻譯從而調控基因的表達。為探究miR-155對ZHX2的調控機制,本研究擴增包含miR-155種子序列、長度為603bp的ZHX2 3'UTR片段,并克隆于載體pGL4-promoterXbaI位點,構建報告基因質粒pGL4-promoter-ZHX2 3'UTR,同時構建miR-155種子序列點突變和缺失突變的兩種質粒 pGL4-promoter-ZHX2 3'UTR site mut 和 pGL4-promoter-ZHX2 3'UTR del mut。利用脂質體轉染技術,在HeLa細胞內分別共轉染ZHX2 3'UTR、兩種突變質粒以及miR-155模擬物,48小時后收取細胞蛋白,雙熒光素酶體系檢測熒光活性。結果顯示,miR-155過表達顯著抑制ZHX2 3'UTR介導的熒光活性(P0.01),但對ZHX2 3'UTR點突變和缺失突變質粒介導的熒光活性無顯著影響,提示miR-155能夠結合于ZHX2 3'UTR的種子序列。體外細胞實驗結果提示,miR-155可以與ZHX2 3'UTR種子序列結合從而抑制其蛋白表達。3.ZHX2表達水平與miR-155表達呈現(xiàn)負相關關系前述研究提示miR-155調控ZHX2表達,為進一步驗證該結論,收集不同肝癌細胞系(HCCLM3、MHCC97H、BEL-7402、Huh7、SMMC7721、HepG2)及12例HBV陽性患者的癌旁組織,提取總RNA,通過qRT-PCR檢測miR-155和ZHX2 mRNA,結果表明不論是在肝癌細胞系還是肝組織中ZHX2表達均與miR-155表達水平負相關。六、HBx通過上調miR-155抑制ZHX2表達綜合以上結果表明,HBx可以促進miR-155表達水平,同時miR-155能夠抑制ZHX2的表達。為了確定miR-155是HBx調控ZHX2的關鍵環(huán)節(jié),進行如下拯救實驗:分別在肝癌細胞系HepG2、SMMC7721細胞中共同轉染pcDNA3+microRNA inhibitor control、pcDNA3-HBx+ microRNA inhibitor control、pcDNA3-HBx+miR-155 inhibitor,48h后收集細胞,qRT-PCR和Western blot檢測ZHX2表達情況。結果顯示,與陰性對照組相比,HBx能夠抑制ZHX2的表達,miR-155抑制物則使得HBx對ZHX2的抑制作用消失,提示HBx通過上調miR-155從而抑制ZHX2的表達。結論及意義:綜上所述,本研究首次證明HBV尤其是HBx通過原癌microRNA miR-155抑制抑癌基因ZHX2的表達,從而促進肝細胞肝癌發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn)miR-155被HBx激活高表達,并促進肝癌細胞增殖的作用,并證實ZHX2是miR-155的新的靶基因。本研究提示miR-155水平升高和ZHX2表達降低可能是HBV相關肝細胞肝癌進展的重要因素,為探尋相關治療方法提供了新的理論基礎。
【學位授予單位】:山東大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2018
【分類號】:R735.7
【圖文】:

肝癌組織,表達水平


的感染促使ZHX2表達水平降低。HBV陽性組織標本的結果顯示,腫瘤組織內高逡逑水平表達ZHX2的比例明顯低于癌旁組織(4/16,邋25%邋vs.邋9/12,邋75%,邋/邋2=50,邋df=1,逡逑P<0.0001)(圖1-1B),與ZHX2作為肝癌中的抑癌基因作用相一致。逡逑A邐巳逡逑§■200-,邋□邋low邋level邋of邋ZHX2邐^200-.邋□邋low邋level邋of邋ZHX2逡逑£邐■邋high邋level邋of邋ZHX2邐2邐Hi邋high邋level邋of邋ZHX2逡逑0邋150-邐0邋150-逡逑s邐s逡逑100-邋__邋100-邋__逡逑50-邐50-逡逑sS邋0'邋1邋I邋」邐邐.——S?邋o-1—1邐1——1邐邐1邐^逡逑HBV(-)邐HBV(+)邐paratumor邐tumor逡逑圖1-1.邋HBV陽性肝癌組織內ZHX2表達水平明顯降低。(A)分別提。龋拢株幮院完栃藻义细伟┙M織的總RNA,通過qRT-PCR檢測ZHX2mRNA表達水平(11/17,邋65%vs.邋1/7,邋14%,逡逑/2=54.42,邋df=1,邋P<0.0001),邋(B)并以相同方法檢測HBV陽性肝癌組織與癌旁組織內逡逑ZHX2邋mRNA邋表達(4/16

表達水平,轉基因小鼠,肝細胞,肝癌組織


的感染促使ZHX2表達水平降低。HBV陽性組織標本的結果顯示,腫瘤組織內高逡逑水平表達ZHX2的比例明顯低于癌旁組織(4/16,邋25%邋vs.邋9/12,邋75%,邋/邋2=50,邋df=1,逡逑P<0.0001)(圖1-1B),與ZHX2作為肝癌中的抑癌基因作用相一致。逡逑A邐巳逡逑§■200-,邋□邋low邋level邋of邋ZHX2邐^200-.邋□邋low邋level邋of邋ZHX2逡逑£邐■邋high邋level邋of邋ZHX2邐2邐Hi邋high邋level邋of邋ZHX2逡逑0邋150-邐0邋150-逡逑s邐s逡逑100-邋__邋100-邋__逡逑50-邐50-逡逑sS邋0'邋1邋I邋」邐邐.——S?邋o-1—1邐1——1邐邐1邐^逡逑HBV(-)邐HBV(+)邐paratumor邐tumor逡逑圖1-1.邋HBV陽性肝癌組織內ZHX2表達水平明顯降低。(A)分別提取HBV陰性和陽性逡逑肝癌組織的總RNA,通過qRT-PCR檢測ZHX2mRNA表達水平(11/17,邋65%vs.邋1/7,邋14%,逡逑/2=54.42,邋df=1,邋P<0.0001),邋(B)并以相同方法檢測HBV陽性肝癌組織與癌旁組織內逡逑ZHX2邋mRNA邋表達(4/16

感染后,表達水平,表面抗原,細胞


逑胞和上清。ELISA結果顯示,HBV感染后細胞上清中HBV表面抗原(HBsAg)逡逑含量顯著升高(圖2-1A),提示,HBV感染模型成功,進一步的RT-PCR結果驗逡逑證了這一結論:HBV感染后HepG2-NTCP細胞顯著高表達HBx及pgRNA邋(圖逡逑2-1B)。比較HBV感染前后HepG2-NTCP細胞中ZHX2表達水平,qRT-PCR和逡逑Western邋blot結果顯示,與未感染HBV的細胞相比,感染3天和5天后的細胞內逡逑ZHX2邋mRNA邋(圖2-1C)和蛋白(圖2-1D)表達水平均明顯下降(**P<0.01,逡逑***P<0.001邋)。逡逑A邐口邋BLANK邐B逡逑4.01邋■邋HBV逡逑它邋3_5_邐|邐**邐|邐|邐|邐BLANK邋HBV邋BLANK邋HBV逡逑0邐pgRNA邋■逡逑10.010^邐■邐■邋HBx邋US逡逑>邋0.006-邐丁邐p-actin逡逑§邋0.004-邐r—i逡逑0邋0.002-邐■邐■邐Days邋Days逡逑0.000-J邐邐—逡逑Day邋3邐Day邋5逡逑C邋is-

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2 錢妍至;缺氧微環(huán)境中AQP9表達的變化對肝細胞肝癌的增殖的影響及機制的研究[D];重慶醫(yī)科大學;2018年

3 龔成武;非染色體結構維護凝縮蛋白I復合體G亞基通過PI3K/AKT/FOXO4信號軸促進肝細胞肝癌細胞的增殖能力[D];南昌大學;2019年

4 梁運田;長鏈非編碼RNA LIMT在肝細胞肝癌TGF-β1信號通路及上皮-間質轉化中的作用研究[D];鄭州大學;2019年

5 薛晨;β-內酰胺酶在肝細胞肝癌中的表達及臨床意義[D];鄭州大學;2019年

6 陳思玉;長鏈非編碼RNA HCG18促進肝細胞肝癌發(fā)生發(fā)展[D];鄭州大學;2019年

7 翟振勝;環(huán)狀RNA hsa-circ-0046600在肝細胞肝癌中的臨床意義及生物學機制[D];鄭州大學;2019年

8 陸謙;PSMB4在肝細胞肝癌中的表達及其對肝癌細胞增殖和凋亡的影響研究[D];南通大學;2018年

9 郭素清;~(11)C-膽堿聯(lián)合~(18)F-FDG PET-CT診斷肝細胞肝癌的價值[D];新疆醫(yī)科大學;2019年

10 賈鵬沖;肝激酶B1與β連環(huán)蛋白在肝細胞肝癌組織中的表達及其臨床意義[D];鄭州大學;2019年



本文編號:2791016

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