Semaphorin 7A及其受體在A549細(xì)胞轉(zhuǎn)移中的作用*

閆雪 崔蕊 熊曉毅 張敏龍

(1.咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.空軍軍醫(yī)大學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)系，陜西 西安 710032；3.空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院呼吸科，陜西 西安 10038；4.解放軍總醫(yī)院呼吸與危重癥學(xué)部，北京 100091)

Semaphorins家族蛋白是由一系列結(jié)構(gòu)相對保守的糖蛋白組成，其特征性的結(jié)構(gòu)是由大約500個氨基酸組成的sema結(jié)構(gòu)域。該蛋白家族最早是在神經(jīng)系統(tǒng)中因誘導(dǎo)軸突生長被發(fā)現(xiàn)的。后續(xù)的研究證實(shí)，該類蛋白在血管形成、免疫反應(yīng)以及腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移等方面也有重要作用[1-2]。Semaphorins家族根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為8個亞型。Semaphorin 7A(SEMA7A)，是一種分子量 80000的GPI 錨鏈的膜相關(guān)糖蛋白[3]。SEMA7A 是通過與其兩類不同的受體(β1-integrin和Plexin C1)結(jié)合而發(fā)揮作用的，有研究表明，與β1-integrin相互作用在免疫及炎癥反應(yīng)等方面有重要作用[4]，而與Plexin C1相互作用在細(xì)胞粘附、樹突化以及細(xì)胞骨架改變等方面有主要作用[5]。此外，還有研究證實(shí)SEMA7A也參與了腫瘤細(xì)胞的侵襲過程[6-7]，其中膠質(zhì)瘤的高侵襲細(xì)胞株中發(fā)現(xiàn)了SEMA7A蛋白的高表達(dá)，而SEMA7A與Plexin C1的相互作用也被認(rèn)為在黑色素瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中有重要作用，但SEMA7A及其受體在肺癌中的相關(guān)研究還較少。非小細(xì)胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)是肺部腫瘤中最為常見的類型，腫瘤的侵襲及轉(zhuǎn)移與患者的治療和預(yù)后密切相關(guān)[8-10]，其中趨化因子受體7(Chemokine receptor-7，CCR-7)作為趨化因子受體成員，在腫瘤向血液及淋巴系統(tǒng)中趨化侵襲中有關(guān)鍵性的作用[11-13]?；|(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase，MMP)家族是公認(rèn)的腫瘤粘附轉(zhuǎn)移起始階段關(guān)鍵蛋白酶，其中以MMP-2以及MMP-9最為重要，抑制該類蛋白的表達(dá)則能抑制腫瘤的生長及侵襲能力[14-15]。結(jié)合上述背景及機(jī)制，在該研究中，我們探究了SEMA7A及其受體對非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞株侵襲及轉(zhuǎn)移的作用，同時也探討了與CCR-7、MMP-2以及MMP-9的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑 SEMA7A抗體購于Abcam公司，β1-integrin和Plexin C1抗體、Recombinant SEMA7A (rSEMA7A)購于R&D公司。CCR-7、MMP-2以及MMP-9抗體購于Cell Signaling公司，β-actin抗體購于Santa Cruz公司。其他試劑均為國產(chǎn)或進(jìn)口分析純。

1.2 細(xì)胞培養(yǎng)及處理 正常肺泡上皮細(xì)胞系(Human pulmonary alveolar epithelial cells，NPC)以及A549細(xì)胞用含有100U/mL青鏈霉素和10%胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)基培養(yǎng)。SEMA7A小干擾RNA(siRNA)沉默靶點(diǎn)序列：5′-GGACCAAGCCTATGATGAT-3′ Plexin C1 siRNA沉默靶點(diǎn)序列：5′-CCCTTCCTTGACTACAAACAT-3′ 。siRNA轉(zhuǎn)染入細(xì)胞通過Lipofectamine 2000。轉(zhuǎn)染48小時后，再給予細(xì)胞后續(xù)刺激等處理。

1.3 檢測指標(biāo)及方法

1.3.1 Western-blot法檢測蛋白表達(dá) 取適量的培養(yǎng)細(xì)胞，加入蛋白裂解液于冰上進(jìn)行勻漿，離心并收集上清液，定量，用沸水煮15 min，電泳并轉(zhuǎn)膜。封閉2 h，加入1∶1000稀釋的一抗，4℃過夜，然后加入1∶5000稀釋二抗，37℃溫育1 h，ECL顯色，避光保存并照相，做灰度掃描處理。

1.3.2 劃痕實(shí)驗(yàn) 首先A549細(xì)胞在六孔板中種植，并在孔中將siRNA進(jìn)行轉(zhuǎn)染，用無菌的1 mL移液管在細(xì)胞層上做直線劃痕，然后分別在0 h及24 h后對細(xì)胞層劃痕處進(jìn)行顯微鏡下拍攝，觀測各組劃痕差異。

1.3.3 Transwell細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn) 將轉(zhuǎn)染及處理后的各組細(xì)胞用消化液消化并懸浮于無血清培養(yǎng)基中，在24孔板中設(shè)置transwell小室，每孔上層中個加入200 μL細(xì)胞懸浮液，下層加入800 μL含10%胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)基，然后孵育24 h。將孵育好的細(xì)胞用4%多聚甲醛固定30 min，0.2% Triton X-100穿透15 min，然后用0.05%結(jié)晶紫染液染色5 min，最后顯微鏡下拍照觀察細(xì)胞遷移情況。

2 結(jié)果

2.1 SEMA7A及其受體在A549細(xì)胞中的表達(dá) 與正常肺泡上皮細(xì)胞對比，A549細(xì)胞中SEMA7A及Plexin C1的表達(dá)明顯增多(P<0.05)，但β1-integrin的表達(dá)和正常肺上皮細(xì)胞中變化不明顯，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見圖1。

圖1 SEMA7A及其受體在A549細(xì)胞中的表達(dá)

2.2 SEMA7A及PlexinC1沉默表達(dá)后蛋白變化 A549細(xì)胞中SEMA7A siRNA及Plexin C1 siRNA作用后，SEMA7A及Plexin C1蛋白的表達(dá)受到了明顯的抑制，見圖2。

圖2 SEMA7A及PlexinC1在A549細(xì)胞中的表達(dá)

2.3 SEMA7A及其受體Plexin C1對A549細(xì)胞遷移的影響 A549細(xì)胞劃痕24 h后出現(xiàn)了明顯的增殖和遷移，且給予rSEMA7A(100 ng/mL)后，細(xì)胞遷移更加顯著，但沉默表達(dá)SEMA7A或其受體Plexin C1后，細(xì)胞的遷移出現(xiàn)了顯著的抑制，同樣在tranwell遷移實(shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了相同的現(xiàn)象，見圖3。

圖3 SEMA7A及Plexin C1對A549細(xì)胞遷移的影響

2.4 SEMA7A與A549細(xì)胞中CCR-7、MMP-2及MMP-9表達(dá)的關(guān)系 與空白對照組及空白質(zhì)粒(Scr siRNA)組對比，SEMA7A沉默表達(dá)后CCR-7、MMP-2及MMP-9的表達(dá)出現(xiàn)了不同程度的下降，見圖4。

圖4 SEMA7A對A549細(xì)胞CCR-7、MMP-2及MMP-9表達(dá)情況的影響

2.5 SEMA7A與Plexin C1受體相互作用對A549細(xì)胞中CCR-7、MMP-2及MMP-9表達(dá)的影響 與空白對照組對比，rSEMA7A刺激后CCR-7、MMP-2及MMP-9的表達(dá)明顯升高，但給予Plexin C1沉默表達(dá)后，上述3種蛋白表達(dá)出現(xiàn)了不同程度下降，見圖5。

圖5 SEMA7A與Plexin C1受體相互作用對A549細(xì)胞中CCR-7、MMP-2及MMP-9表達(dá)的影響

3 討論

NSCLC是最為常見的腫瘤類型之一，探究NSCLC轉(zhuǎn)移及侵襲的機(jī)制對于腫瘤的控制和治療有著重要的意義[16]。在本研究中，我們探究了SEMA7A及其受體Plexin C1對NSCLC A549細(xì)胞系轉(zhuǎn)移的影響及相關(guān)機(jī)制。發(fā)現(xiàn)A549細(xì)胞中SEMA7A及其受體Plexin C1表達(dá)高于正常肺泡上皮組織。另外，重組SEMA7A刺激后會引起腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移增多及轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白CCR-7、MMP-2和MMP-9表達(dá)增加。而將SEMA7A或其受體Plexin C1沉默表達(dá)后分別出現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移效率下降，同時CCR-7、MMP-2和MMP-9出現(xiàn)了下降。

SEMA7A最初是在胚胎發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)對神經(jīng)細(xì)胞軸突延伸有重要作用。其后又發(fā)現(xiàn)了其對免疫系統(tǒng)有重要作用，如調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能，刺激樹突狀細(xì)胞激活及炎癥因子產(chǎn)生等作用[4, 17]。最近也有研究發(fā)現(xiàn)SEMA7A能夠影響腫瘤的進(jìn)展[7]。SEMA7A 是通過與β1-integrin和Plexin C1受體結(jié)合而發(fā)揮作用的，與β1-integrin受體結(jié)合更多是在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用，而與Plexin C1受體結(jié)合則參與了細(xì)胞粘附、樹突化及細(xì)胞運(yùn)動骨架調(diào)節(jié)等方面。本研究中發(fā)現(xiàn)了SEMA7A和Plexin C1在A549細(xì)胞中表達(dá)較高，而β1-integrin表達(dá)沒有明顯的差別，因此我們后續(xù)探究了SEMA7A和Plexin C1相互作用對A549細(xì)胞轉(zhuǎn)移機(jī)制的影響。

CCR-7、MMP-2及MMP-9是較為公認(rèn)的在腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)位置，轉(zhuǎn)移到其他部位過程中發(fā)揮重要作用的蛋白，諸多研究表明了上述蛋白參與了多種腫瘤的轉(zhuǎn)移及侵襲過程[18-20]，而在非小細(xì)胞肺癌中也是如此[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)給予重組SEMA7A刺激后，A549細(xì)胞出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)移增殖跡象(劃痕實(shí)驗(yàn)及transwell實(shí)驗(yàn)改變明顯)，而沉默表達(dá)SEMA7A后則抑制了該現(xiàn)象的發(fā)生，說明了SEMA7A體系起到了促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用。此外，重組SEMA7A還增加了CCR-7、MMP-2以及MMP-9的表達(dá)，而SEMA7A沉默后上述蛋白表達(dá)下調(diào)，進(jìn)一步證明了SEMA7A參與到了A549細(xì)胞轉(zhuǎn)移的過程中。為了探究SEMA7A受體在該過程中的影響，本研究在給予重組SEMA7A刺激的基礎(chǔ)上，同時沉默表達(dá)了Plexin C1受體，處理后出現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移抑制的現(xiàn)象，同時CCR-7、MMP-2以及MMP-9的表達(dá)也出現(xiàn)了下降，該部分結(jié)果說明了Plexin C1受體參與了上述的過程。

4 結(jié)論

綜上所述，SEMA7A在A549細(xì)胞的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了促進(jìn)作用，且通過與Plexin C1受體相互起到相關(guān)功效，這也為非小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移機(jī)制的探索及治療提供了更多的依據(jù)。