在全球范围内,癌症是一类严重危害患者生命健康的疾病,据2024年国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)统计,2022年约有39万口腔癌新发病例和19万死亡病例
[1]。口腔鳞状细胞癌(oralsquamous cell carcinoma,OSCC)是最常见的口腔颌面部恶性肿瘤,同时也是最主要的口腔癌组织病理类型,约占头颈部鳞状细胞癌的90%以上
[2]。OSCC病理发生机制复杂,尽管近年来临床上提出了以手术治疗为主、放射治疗与化学治疗联合应用的综合治疗手段,且免疫治疗、光热疗法和纳米医学等新兴技术也不断取得进展
[3-5],但由于OSCC浸润性和侵袭性强,易发生转移
[6],OSCC患者的5年生存率仍较低,预后较差。瞬时受体电位香草酸(transient receptor potential vanilloid,TRPV)通道是一种具有钙渗透性的非选择性阳离子通道,广泛分布于细胞膜、细胞质和黑色素体中,参与疼痛传导、跨膜转运、神经系统结构发育和温度调节等多种生理过程,在基因转录、细胞增殖、分化、迁移、入侵、动能和凋亡等过程中发挥作用
[7]。国内外研究
[8-13]表明:TRPV2在肺癌、胶质瘤、食管鳞状细胞癌、胃癌、膀胱癌和尿路上皮癌等多种癌症中发挥重要作用。在前列腺癌中,TRPV2的高表达与肿瘤的侵袭性和转移性存在密切关联;在乳腺癌中,TRPV2通过调节细胞内钙离子浓度,影响癌细胞的迁移和侵袭
[14]。已有研究
[15]表明:TRPV2同家族成员TRPV4在OSCC中表达异常上调,且与不良预后有关,但TRPV2在OSCC的发生发展中发挥的作用尚不明确。近年来,大麻二酚(cannabidiol,CBD)作为一种非精神活性的大麻素,因其潜在的抗肿瘤特性而受到广泛关注。研究
[16]表明:CBD可通过多种机制抑制肿瘤细胞的生长和转移,包括诱导凋亡、抑制增殖、抑制迁移和侵袭等。CBD还可通过调节肿瘤微环境来增强细胞抗肿瘤免疫反应。然而,CBD在OSCC中的研究仍处于初步阶段,其具体作用机制和临床应用价值尚需进一步验证。
目前研究
[17]发现:CBD在子宫内膜癌、神经胶质瘤、膀胱癌和骨髓瘤中的抗肿瘤作用是由TRPV介导的,其中TRPV1、TRPV2和TRPV4参与激活细胞凋亡,并在其中发挥关键作用。但关于TRPV2与CBD在OSCC中相互作用的研究较少。本课题组前期研究
[14]已通过细胞学实验验证TRPV2在OSCC中高表达且与预后不佳存在关联。本研究通过细胞学实验探讨TRPV2和CBD对OSCC细胞增殖、迁移和侵袭的影响以及CBD和TRPV2对于OSCC细胞生物学行为影响的相关性,为其临床应用转化提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 细胞、主要试剂和仪器
OSCC细胞株(人舌鳞状细胞癌CAL-27细胞)购自于美国典型培养物保藏中心(American Type Culture Collection,ATCC)。脂质体(Lipofectamine 2000)购自美国 Invitrogen公司,TRPV2 siRNA Oligo购自苏州吉玛基因股份有限公司,胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)购自浙江天杭生物科技股份有限公司,CBD购自美国Abmole Bioscience公司,TRPV2多克隆抗体购自美国Abcam公司,β-actin单克隆抗体购自北京中杉金桥生物技术有限公司,逆转录试剂盒购自宝日医生物技术(北京)有限公司,实时荧光定量PCR(real-time fluoresocence quantitative PCR,RT-qPCR)试剂盒购自北京兰杰柯科技公司,TRPV2引物购自生工生物工程(上海)股份有限公司,细胞计数试剂盒8(cell counting kit-8,CCK-8)试剂购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司,Matrigel基质胶和Transwell细胞小室购自美国康宁公司。细胞培养箱(型号:BC-J160)购自上海博迅医疗生物仪器股份有限公司,超净工作台(型号:AC2-4S1)购自新加坡ESCO科技有限公司,-80 ℃冰箱(型号:FormaTM 991)和多功能酶标仪(型号:MultiskanTM FC )购于美国Thermo公司,电泳仪电源(型号:PowerPacTM HC)购于美国BIO-RAD公司,电泳仪(型号:DYCZ-24DN)和电转仪(型号:DYCZ-40D)购于北京六一生物科技有限公司,PCR热循环仪(型号:Mastercycler nexus GSX1)购自德国Eppendorf公司,荧光定量PCR仪(型号:LightCycler®96)购于瑞士Roche公司。
1.2 CAL-27细胞培养和分组
采用含1%青-链霉素双抗和10% FBS的DMEM高糖培养基,在37 ℃、5% CO2的培养箱环境下培养CAL-27细胞,每24 h换液1次,选取处于对数生长期的细胞均匀铺于6孔细胞培养板中。待细胞贴壁后进行药物培养,以0 μmol·L-1 CBD组细胞为对照组,10、20和40 μmol·L-1 CBD组细胞为实验组。
1.3 细胞转染和分组
待细胞贴壁后进行转染。利用脂质体法将小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)片段转染至CAL-27细胞,以转染si-NC的细胞为对照组(si-NC组),转染si-TRPV2为实验组(si-TRPV2组),当CAL-27细胞融合度达到约80%时,采用细胞瞬时转染技术,按照Lipofectamine 2000转染试剂盒说明,si-NC组转染阴性对照siRNA,si-TRPV2组转染TRPV2 siRNA沉默片段,4~6 h后在荧光显微镜下观察转染效率并换成完全培养基继续培养,用于后续实验。
siRNA序列:TRPV2正义链,5'-CCUAGUG-AUGAUCUCGGACTT-3';反义链,5'-GUCCG-AGAUCAUCACUAGGTT-3'。阴性对照正义链,5'-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3'; 反义链,5'-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3'。
1.4 RT-qPCR法检测各组CAL-27细胞中TRPV2 mRNA表达水平
分别提取转染/药物处理24 h后各组CAL-27细胞总RNA,利用试剂盒逆转录成为cDNA模板。将cDNA模板、引物和荧光试剂按照试剂盒体系混合,采用RT-qPCR法扩增。TRPV2引物序列:正向引物,5'-CCAGGGCGA-GGACCGGAAAT-3',反向引物,5'-TGGATCC-GGCTGACTGGCAC-3';β-actin引物序列:正向引物,5'-GATCGAGCACGGCATCGTCA-3',反向引物,5'-TAGCACAGCCTGGATAGCAAC-3'。使用2-ΔΔCt法计算TRPV2 mRNA表达水平。
1.5 Western blotting法检测各组CAL-27细胞中TRPV2蛋白表达水平
分别收集转染/药物处理48 h后各组CAL-27细胞并提取总蛋白,制备十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)凝胶,蛋白上样,电泳分离,转至PVDF膜,快速封闭液室温封闭1 h,4 ℃冰箱静置孵育一抗12 h,TRPV2(1∶500),β-actin(1∶5 000),Tris缓冲盐溶液(Tris-buffered saline,TBST) 洗膜30 min,摇床上以50 r·min-1转速室温孵育二抗2 h,洗膜30 min,发光液显影并拍照;采用Image J软件分析蛋白条带灰度值,以β-actin为内参,计算蛋白表达水平。目的蛋白表达水平=目的蛋白条带灰度值/内参蛋白条带灰度值。
1.6 CCK-8法检测各组CAL-27细胞增殖活性和细胞存活率
转染组收集转染24 h后的CAL-27细胞,药物处理组收集处于对数生长期的CAL-27细胞,离心重悬并计数,稀释,以每孔5 000个细胞的密度均匀铺入96孔细胞培养板中,每组3个复孔,转染组以DMEM高糖培养基继续培养,药物处理组以含有不同浓度CBD的DMEM高糖培养基培养,分别在转染/药物处理后24、48、72和96 h弃去旧培养基,在避光条件下将CCK-8试剂与DMEM高糖培养基按照1∶10的比例混合,每孔加入100 µL避光孵育2 h,酶标仪测定各孔在波长450 nm处的吸光度(A)值,转染实验部分以A值表示细胞增殖活性,药物处理实验部分以细胞存活率表示细胞增殖活性。细胞存活率=(实验孔A值-空白孔A值)/(对照孔A值-空白孔A值)×100%。
1.7 细胞划痕愈合实验检测各组细胞划痕愈合率
细胞划痕愈合实验铺板前在6孔细胞培养板背面用马克笔画线分区;收集处于对数生长期的CAL-27细胞,计数后均匀地铺于6孔细胞培养板中,继续培养24 h,使细胞单层铺满孔底;在药物处理时或转染24 h后用200 μL吸头在孔板底部制造划痕,磷酸盐缓冲溶液(phosphate buffer saline,PBS)润洗,加入无血清DMEM高糖培养基后于培养箱中继续培养;显微镜下观察划痕后0、12和24 h的愈合情况并拍照,根据划痕面积计算划痕愈合率,划痕愈合率=(处理前划痕面积-处理后划痕面积)/处理前划痕面积×100%。
1.8 Transwell小室实验检测各组CAL-27细胞的侵袭细胞数
按照1∶8的比例于低温下混合Matrigel胶,取100 µL加入细胞小室内,置于培养箱中3 h,待胶完全凝固后弃去上层液体,DMEM水化1 h;再次弃去上层液体,收集转染/药物处理24 h的CAL-27细胞,胰酶消化后离心、重悬,获得细胞悬液,计数后将其均匀地铺入小室内(内含8×104个细胞),DMEM补足小室内体积至100 µL,下室加入600 µL含20% FBS的培养基,置于培养箱中继续培养48 h,PBS缓冲液轻柔润洗,冰甲醇固定30 min,0.1%结晶紫染色15 min,PBS缓冲液洗去染液及上室细胞,干燥,显微镜下观察并随机选取5个区域拍照计数。
1.9 统计学分析
采用GraphPad Prism 9.5软件进行统计学分析。各组细胞中TRPV2 mRNA和蛋白表达水平、细胞增殖活性、细胞存活率、划痕愈合率及侵袭细胞数均符合正态分布,以x±s表示,2组间样本均数比较采用两独立样本t检验,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,组间样本均数两两比较采用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 沉默TRPV2基因的CAL-27细胞中TRPV2 mRNA和蛋白表达水平
RT-qPCR法和Western blotting法检测结果显示:与si-NC组(1.00±0.01)比较,si-TRPV2组
TRPV2 mRNA表达水平(0.38±0.02)降低(
P<0.01);与si-NC组(1.00±0.09)比较,si-TRPV2组CAL-27细胞中TRPV2蛋白表达水平(0.75±0.03)降低(
P<0.05)(
图1),表明si-TRPV2组转染成功。
2.2 沉默TRPV2基因的CAL-27细胞增殖活性
采用CCK-8法检测转染后24、48和72 h CAL-27细 胞 的 增 殖 活 性,结 果 显 示:与si-NC 组 比较,si-TRPV2组转染后48和72 h,CAL-27细胞增殖活性明显降低(
P<0.01)。见
图2。
2.3 沉默TRPV2基因的CAL-27细胞的划痕愈合率
与si-NC组(35.60%±0.04%)比较,si-TRPV2组CAL-27细胞的24 h细胞划痕愈合率(20.14%± 0.04%)明显降低(
P<0.01)。见图
3和
4。
2.4 沉默TRPV2基因的CAL-27细胞的侵袭细胞数
与si-NC组(139.80个±8.26个)比较,si-TRPV2组CAL-27细胞的侵袭细胞数(70.50个±5.80个)减少(
P<0.01)。见
图5。
2.5 CBD处理的CAL-27细胞中TRPV2 mRNA和蛋白表达水平
与0 μmol·L
-1 CBD组(1.00±0.15)比较,10、20和40 μmol·L
-1 CBD组CAL-27细胞中
TRPV2 mRNA表达水平(0.53±0.09、0.47±0.07和0.73±0.15)降低(
P<0.05或
P<0.01);与0 μmol·L
-1 CBD组(1.00±0.02)比较,10、20和40 μmol·L
-1 CBD组CAL-27细胞中TRPV2蛋白表达水平(0.69±0.08、0.59±0.06和0.60±0.12)降低(
P<0.01)。见
图6。
2.6 各组不同时间点CAL-27细胞存活率
CCK-8法检测CBD药物培养24、48、72和96 h后CAL-27细胞存活率,与0 μmol·L
-1 CBD组比较,20和40 μmol·L
-1 CBD组CAL-27细胞存活率明显降低(
P<0.01)。见
表1。
2.7 各组不同时间点CAL-27细胞的划痕愈合率
采用细胞划痕愈合实验观察划痕后0、12和24 h划痕愈合情况。见
图7。与0 μmol·L
-1 CBD组比较,10、20和40 μmol·L
-1 CBD组CAL-27细胞划痕愈合率均明显降低(
P<0.01)。见
图8。
2.8 CBD处理的CAL-27细胞的侵袭细胞数
与0 μmol·L
-1 CBD组(98.20个±5.81个)比较,40 μmol·L
-1 CBD组CAL-27细胞的侵袭细胞数(53.80个±7.26个)减少(
P<0.01)。见
图9。
3 讨 论
OSCC发生过程复杂,现行治疗方案在提高患者生存预后的同时,往往伴随严重的并发症
[18],显著损害患者的生存质量,因此研发更为安全有效的靶向治疗方案尤为重要。
本研究以人舌鳞状细胞癌CAL-27细胞为研究对象,通过沉默细胞中TRPV2基因,观察细胞增殖、迁移和侵袭能力;通过CBD药物处理,研究TRPV2的表达与细胞增殖、迁移和侵袭能力,并探讨CBD与TRPV2对于OSCC影响的关联性。
TRPV2作为一种钙离子通道,其表达水平与细胞内钙离子浓度存在关联,而钙离子信号在细胞增殖、迁移和侵袭中发挥关键作用
[7]。目前,已有研究
[14]证实:TRPV2在OSCC中高表达且与预后不佳有关。LI等
[19]研究显示:高水平的TRPV2促进乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭,而敲低
TRPV2基因抑制乳腺癌进展,其表达与晚期恶性肿瘤存在关联,其作用机制为TRPV2通过介导钙内流调节钙调蛋白激酶β(calmodulin-dependent protein kinase kinase beta,CaMKKβ)/腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)/unc-51样自噬激活激酶1(unc-51 like autophagy activating kinase 1,ULK1)自噬轴来促进癌症进展。为进一步探究TRPV2对OSCC细胞增殖、迁移和侵袭的作用,本研究采用细胞瞬时转染技术,沉默
TRPV2基因,结果显示:CAL-27细胞增殖、迁移和侵袭能力降低。SHOJI等
[20]关于黑色素瘤的研究与本研究结果一致,提示沉默
TRPV2基因的表达,可抑制OSCC细胞的部分恶性生物学行为,间接表明TRPV2在OSCC的发展进程中可能发挥促癌作用,对OSCC的诊断、预后以及靶向治疗具有潜在的临床转化价值,但其具体分子机制仍有待进一步研究。
CBD能够通过多重分子通路实现抗肿瘤效应,其作用机制包括对细胞程序性死亡的诱导、自体吞噬过程的激活和细胞分裂周期的特异性阻滞以及对肿瘤微环境的调节
[21]。研究
[22]表明:CBD可通过上调磷酸化组蛋白H2AX(phosphorylated gamma-H2AX,p-γH2AX)表达与调节基质金属蛋白酶组织抑制剂1(tissue inhibitor of metalloproteinases 1,TIMP1)/基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)-9基因表达轴,抑制非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC) 细 胞 的 增 殖、 迁 移 和 侵 袭 能 力。VIERECKL等
[23]研究发现:在胆管癌CCA细胞中,CBD可诱导G
0/G
1期细胞周期停滞,有效抑制胆管细胞癌(cholangiocarcinoma,CCA)细胞迁移、侵袭和集落形成能力。为进一步探讨CBD对OSCC中恶性生物学行为的影响,本研究对CAL-27细胞进行不同剂量CBD处理,并观察其对细胞存活率、迁移能力和侵袭能力的影响,结果显示:CBD处理后,CAL-27细胞增殖、迁移和侵袭能力降低,表明CBD能够以剂量或时间依赖性方式抑制OSCC细胞增殖、 迁移和侵袭能力。 这与FENG等
[24]在结肠癌细胞中的研究一致,提示CBD可作为抗癌药物在OSCC中发挥作用。本研究结果显示:CBD处理后,CAL-27细胞中
TRPV2 mRNA和蛋白表达水平均明显降低,表明CBD能够下调TRPV2表达,推测本研究中CBD对于OSCC细胞增殖、迁移和侵袭能力的抑制作用可能与TRPV2存在关联,但其具体作用机制尚需进一步研究验证。
研究
[25]显示:CBD通过诱导内质网应激与激活活化转录因子4(activating transcription factor-4,ATF4)/DNA损伤诱导转录因子3(DNA damage inducible transcript 3,DDIT3)-Tribble同源蛋白3(Tribble homolog 3,TRIB3)-蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)轴,即ATF4/DDIT3-TRIB3-AKT-mTOR轴,导致线粒体功能障碍和自噬。PONGKING等
[26]研究表明:CBD能够通过提高活性氧(reactive oxygen species,ROS)、降低膜电位来破坏线粒体稳态,并通过增加p53和p21的表达诱导细胞衰老上调多种促凋亡蛋白的表达,如p53、DNA修复酶多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)、麻黄碱调节受体相互作用蛋白1(receptor-interacting protein 1,RIP1)/受体相互作用蛋白3(receptor-interacting protein 3,RIP3)、自噬相关蛋白12(autophagy-related protein 12,ATG12)和Beclin-1,协同调控细胞凋亡
[27],推测本研究中CBD对OSCC细胞增殖、迁移和侵袭能力的抑制作用可能与诱导细胞自噬和凋亡有关。
综上所述,沉默TRPV2基因和CBD处理可抑制OSCC细胞增殖、迁移和侵袭能力,CBD能够降低TRPV2表达,本研究结果证实TRPV2是一种极具潜力的生物标志物,也为CBD作为OSCC的潜在治疗药物提供了实验依据,但本研究结果尚未进行动物模型验证,具体机制也有待更深入地研究,以期为OSCC的治疗提供新的思路和方法。