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鞘氨醇激酶-1激活ERK通路介导人结肠癌细胞株LoVo侵袭与迁移的实验

钟月圆, 刘诗权, 黄杰安, 覃蒙斌, 金卉

钟月圆, 刘诗权, 黄杰安, 覃蒙斌, 金卉. 鞘氨醇激酶-1激活ERK通路介导人结肠癌细胞株LoVo侵袭与迁移的实验[J]. 肿瘤防治研究, 2011, 38(08): 861-865. DOI: 10.3971/j.issn.1000-8578.2011.08.003
引用本文: 钟月圆, 刘诗权, 黄杰安, 覃蒙斌, 金卉. 鞘氨醇激酶-1激活ERK通路介导人结肠癌细胞株LoVo侵袭与迁移的实验[J]. 肿瘤防治研究, 2011, 38(08): 861-865. DOI: 10.3971/j.issn.1000-8578.2011.08.003
ZHONG Yue-yuan, LIU Shi-quan, HUANG Jie-an, QIN Meng-bin, JIN Hui. Sphingosine Kinase-1 Regulates LoVo Cell Invasion and Migration via Activation of ERK1/2 Pathway[J]. Cancer Research on Prevention and Treatment, 2011, 38(08): 861-865. DOI: 10.3971/j.issn.1000-8578.2011.08.003
Citation: ZHONG Yue-yuan, LIU Shi-quan, HUANG Jie-an, QIN Meng-bin, JIN Hui. Sphingosine Kinase-1 Regulates LoVo Cell Invasion and Migration via Activation of ERK1/2 Pathway[J]. Cancer Research on Prevention and Treatment, 2011, 38(08): 861-865. DOI: 10.3971/j.issn.1000-8578.2011.08.003

鞘氨醇激酶-1激活ERK通路介导人结肠癌细胞株LoVo侵袭与迁移的实验

详细信息
  • 中图分类号: R730.2;R735.3+5

Sphingosine Kinase-1 Regulates LoVo Cell Invasion and Migration via Activation of ERK1/2 Pathway

  • 摘要: 目的研究Sphk1对人结肠癌LoVo细胞侵袭与迁移能力的影响并探讨其作用机制。方法将人结肠癌LoVo细胞分成Sphk1激活组,Sphk1抑制组,空白对照组。以Phorbol 12-myristate 13-acetate(PMA)为Sphk1激活剂(终浓度为100 nM),N,N-dimethyl-D-eryt-hro-sphingosine(DMS)为Sphk1抑制剂(终浓度为50 μM),NaCl(终浓度为0.9%)为空白试剂处理LoVo细胞24 h后,用Transwell Boyden小室模型测定LoVo细胞的相对侵袭率与迁移率;用Western blot方法测定细胞Sphk1、ERK1/2与p-ERK1/2蛋白水平的变化;用ELISA方法检测细胞培养上清中MMP-2、MMP-9及uPA的蛋白含量;用半定量RT-PCR检测细胞中MMP-2、MMP-9和uPA的mRNA水平。结果Sphk1激活剂可促进LoVo细胞侵袭与迁移,同时明显增强LoVo细胞中Sphk1、ERK1/2及p-ERK1/2的蛋白表达,并促进MMP-2、MMP-9及uPA的mRNA表达与蛋白分泌。Sphk1抑制剂则抑制LoVo细胞侵袭与迁移,同时抑制Sphk1、ERK1/2与p-ERK1/2的蛋白表达,并抑制MMP-2、MMP-9及uPA的mRNA表达与蛋白分泌。结论Sphk1可促进人结肠癌细胞株LoVo细胞的侵袭与迁移,其机制可能与激活ERK1/2信号通路从而促进MMP-2、MMP-9及uPA mRNA表达与蛋白分泌有关。

     

    Abstract: ObjectiveTo investigate the effect of Sphk1 on colon cancer cell invasion and migration. Methods Human colon cancer LoVo cells were divided into three group: LoVo cells were treated using 100 nM Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) as the Sphk1 activation group, 50 μM N,N-dimethyl-D-erythro-sphingosine (DMS) as suppression group, and 0.9%NaCl as control group. Cell invasiveness and migration were detected by Transwell boyden chamber model. Sphk1, ERK1/2,p-ERK1/2 protein expressions were detected by Western blot, MMP-2, MMP-9 and uPA protein levels in the culture medium were detected by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and MMP-2, MMP-9 and uPA mRNA expressions in LoVo cells were detected by semi-quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction. Results The Sphk1 activator induced the expression of Sphk1 and obviously enhanced LoVo cell invasion and migration capacity, accompanied with the up-regulating of ERK1/2, p-ERK1/2 protein expressions: moreover the protein in culture medium and the mRNA in cells levels of MMP-2, MMP-9 and uPA were elevated. On the contrary, the inhibitor obviously suppressed the protein expression of Sphk1 and cell invaseness and migration, associated with the suppressing of ERK1/2, p-ERK1/2 protein expressions; furthermore, the protein and the mRNA levels of MMP-2, MMP-9 and uPA were down-regulated. ConclusionSphk1 was able to promote the invasion and migration of LoVo cells, through the activation of ERK1/2 signaling pathway, MMP-2, MMP-9 and uPA mRNA expression were up-regulated.

     

  • 我国是肺癌高发国家,2015年中国的肺癌新确诊病例总数约为78.7万,其中有超过1/3的肺癌患者确诊时即为晚期[1]。表皮生长因子受体(epidermal grow factor receptor, EGFR)是一种跨膜受体酪氨酸激酶,该区域的激活即磷酸化对癌细胞增殖、生长的相关信号传递具有重要意义。我国肺癌患者中,EGFR突变约占全部非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的32%~38%[2],占肺腺癌的50%[3],其中EGFR第19外显子缺失突变(Del19)和第21外显子L858R突变约占所有EGFR基因突变的90%[4]。EGFR突变的NSCLC是一组异质性疾病,不同的EGFR敏感突变位点对于表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor, EGFR-TKI)的疗效不同。现有研究表明EGFR-TKI在EGFR 19突变患者中显示出比EGFR 21突变患者更好的长期生存[5],但是很少有文献报道不同EGFR 19突变位点与患者预后的关系[6]。本研究回顾性分析了101例晚期肺腺癌患者EGFR基因19、21突变情况及临床特征与预后的关系。

    回顾性分析2013年1月至2019年12月河北省胸科医院晚期肺腺癌患者的临床资料。纳入标准:(1)组织学或细胞学确诊为肺腺癌Ⅳ期的患者;(2)基因检测应用突变扩增阻滞系统PCR(amplification refractory mutation system PCR, ARMS PCR)和二代测序(next generation sequencing, NGS)提示EGFR19、21基因突变,且接受盐酸埃克替尼片一线靶向治疗;(3)临床资料完整,可定期随访。排除标准:(1)合并原发其他系统的恶性肿瘤;(2)一线联合化疗和(或)抗血管治疗;(3)存在其他危及患者安全,或影响研究结果的器质性疾病。全组共纳入124例存在19、21基因突变的Ⅳ期肺腺癌,且接受埃克替尼一线靶向治疗的患者,随访资料完整101例。患者的年龄、性别、EGFR突变类型、转移部位数目、转移部位、一线治疗进展等临床特征,见表 1

    表  1  Ⅳ期肺腺癌患者EGFR19、21基因突变的临床特征(n=101)
    Table  1  Clinical characteristics of stage Ⅳ lung adenocarcinoma patients with EGFR 19 and 21 gene mutations (n=101)
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    从患者治疗后开始随访,至2020年12月1日随访截止时有61例患者死亡。

    应用SPSS26.0统计软件进行统计学处理。Kaplan-Meier法计算生存率,Log rank法进行单因素分析的显著性检验,Cox模型进行多因素分析。P < 0.05为差异有统计学意义。

    全组患者客观缓解率(objective response rate, ORR)达63.4%。截至随访日期,全组患者中位无疾病进展时间(PFS)为13个月,中位总生存时间(OS)达27个月,其中1、2、3年的生存率分别为84.9%、55.3%、29.4%,见图 1

    图  1  101例晚期肺腺癌患者无进展生存时间和总生存时间(B)曲线
    Figure  1  Progression-free survival time and overall survival curves of 101 advanced lung adenocarcinoma patients

    Log rank秩和检验将年龄、性别、基因突变亚型、EGFR19突变位点、转移器官数目、有无胸膜转移纳入分析,其中有1个转移部位的患者中位PFS是16个月,高于转移部位≥2个患者的12个月,差异有统计学意义(χ2=7.326, P=0.007)。Del19患者的中位PFS为15个月高于EGFR基因21突变的11个月,差异无统计学意义(χ2=1.699, P=0.192)。EGFR19突变中,746~750位点的患者PFS高于其他突变位点(15个月vs.13个月),但差异无统计学意义(χ2=2.342, P=0.126)。年龄、性别、有无胸膜转移与患者PFS无关(χ2=1.976, P=0.160; χ2=0.139, P=0.710;χ2=0.007, P=0.932),见图 2

    图  2  不同年龄、性别、基因突变类型、EGFR19突变位点、转移器官数目和转移部位患者的无疾病进展时间分析
    Figure  2  Progression-free time analysis of patients with different ages, gender, gene mutation type, EGFR19 mutations, number of metastatic sites, and metastatic sites

    Log rank秩和检验将年龄、性别、基因突变类型、EGFR 19突变位点、转移数目、有无胸膜转移分别纳入单因素分析,结果显示转移部位数≤3的患者中位OS是29个月,高于转移部位数 > 3个的患者(19个月),差异有统计学意义(χ2=3.995, P=0.046),其中转移部位数越少,患者中位OS越长,转移部位数1、2、3、 > 3的患者中位OS分别为35、26、21、19个月。胸膜转移组、无胸膜转移组中位OS分别为21、27个月,差异有统计学意义(χ2=4.112, P=0.043)。EGFR基因19突变患者的中位OS为29个月,高于EGFR基因21突变的26个月,但差异无统计学意义(χ2=1.339, P=0.247),EGFR19突变亚型中,746-750位点突变的患者OS高于其他突变位点31个月与21个月,但差异无统计学意义(χ2=3.372, P=0.066)。性别、年龄不是患者OS的影响因素(χ2=0.020, P=0.887; χ2=0.372, P=0.542),见图 3

    图  3  不同年龄、性别、基因突变类型、EGFR19突变位点、转移器官数目和转移部位患者的总生存时间分析
    Figure  3  Overall survival analysis of patients with different ages, gender, gene mutation type, EGFR19 mutations, number of metastatic sites, and metastatic sites

    Cox模型对所有单因素变量进行多因素分析结果显示,转移部位数目和有无胸膜转移是晚期肺腺癌患者OS的独立影响因素(P=0.027; P=0.041),见表 2

    表  2  基于Cox模型对所有单因素变量进行多因素分析的结果
    Table  2  Results of multivariate analysis of all univariate variables based on Cox model
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    2004年Lynch和Paez等[7-9]首次报道了EGFR-TKI域存在突变,主要集中于18~21号外显子区域,包括三种不同的类型,即缺失突变、插入突变和点突变。其中最常见的突变包括19号外显子的缺失突变(45%)和21号外显子的点突变(40%~45%)。19号外显子的缺失突变和21号外显子的L858R点突变为非小细胞肺癌的优势突变,这两种突变都会导致酪氨酸激酶结构域的激活,并且都与小分子EGFR-TKI的敏感度有关。埃克替尼、吉非替尼、厄洛替尼等均为EGFR基因具有敏感突变的晚期非小细胞肺癌患者的一线治疗手段。近年来,EGFR-TKI的应用明显改善了存在EGFR敏感基因突变肺腺癌患者的生存期,总生存时间提高至2年左右[10-11]。Ke等[12]检索有关Del19和L858R继发T790M突变耐药病例分析,发现Del19组和L858R突变组中位OS分别为33.3个月和26.4个月(HR=0.72, P= 0.028)。本研究仅分析了埃克替尼对晚期肺腺癌治疗疗效的影响,排除了其他不同EGFR-TKI的混杂因素,结果显示Del19患者的中位生存时间为29个月长于L858R突变的26个月,因是回顾性研究,未把后续的治疗纳入分析中,可能会对结果有一定影响。

    多个大型随机对照试验发现,EGFR-TKI治疗EGFR 19号外显子缺失突变和EGFR 21 L858R突变患者显示出不同的疗效,总体来看,19号外显子缺失突变患者的PFS和OS获益要明显高于EGFR 21 L858R突变的患者[13-14]。Rossi等[15]为评估EGFR不同突变亚型及位点与EGFR-TKI治疗之间的疗效及临床预后,分析了55例有EGFR18、19和21号外显子突变的转移性NSCLC患者,入组患者接受了一线和(或)二线及以上的TKI治疗。结果发现,与21号外显子突变相比,19号外显子缺失突变患者中位OS更长(+6.6个月);比较19号外显子的p.E746_A750del、p.E746_T751del及21号外显子的p.L858R,p.E746_A750del有延长OS的趋势。Liu等[16]发现EGFR经典突变患者的OS更好,是预测生存的独立因素。本研究分析显示,EGFR Del19患者的PFS和OS均高于EGFR基因21号外显子突变患者,其中EGFR19 746-750位点突变的患者,较EGFR19非746-750位点突变者有延长OS的倾向(31月vs. 21月),与既往研究结果相似。这可能是因为Del19号发生于第745位的赖氨酸残基(K745)下游,此处为ATP结合的关键点,其下游数个氨基酸的缺失会改变EGFR催化位点(αC-helix区域),进而改变受体酪氨酸激酶ATP结合能力,可提高肿瘤细胞对EGFR-TKI的敏感度;而21外显子位于EGFR分子的A-loop区,其与ATP结合的关键位点关系不如αC-helix紧密,所以没有相对优势。因此EGFR21突变对靶向药物的反应敏感度不及19基因突变,这也解释了OS和PFS的研究数据不及19基因突变的原因。此外,有研究表明,此差异与19外显子缺失患者T790M突变发生率高有关[12],这也是我们下一步的研究方向。

    Ng等[17]对41例EGFR突变的转移性肺腺癌患者进行了回顾性分析,发现远处转移器官的数量和胸腔/心包积液的存在不是患者PFS的影响因素。但也有许多研究表明[18-19],在初诊时就出现恶性胸腔积液的肺癌患者OS更短。Wang等[20]分析104例行一线靶向治疗的EGFR突变ⅢB期或Ⅳ期肺腺癌患者,发现初治有胸腔积液的患者PFS和OS明显短于无胸腔积液的患者(中位PFS:8.2月vs. 15.3月,P=0.0004;中位OS:16.3月vs. 28.2月,P=0.0003),且是否存在胸腔积液是影响患者生存的独立危险因素,与本研究结果相同,提示即使接受靶向药物治疗的患者,有较高的临床获益,但是合并恶性胸腔积液时,仍然需要给予高度关注。Okauchi等[21]认为不同转移模式的肺癌可能有不同生存率和不利的预后因素,应当结合不同转移模式对疾病进行不同的治疗策略。本研究结果显示,随着患者转移部位数目的增多,预后越差,我们应当积极监测患者病情变化,或者对于转移部位多,瘤负荷更重的患者,在机体可以耐受的情况下采用联合的治疗策略给予更积极的治疗。

    本研究存在很多局限性:首先是样本量小,为单中心回顾性研究;其次,未分析一线埃克替尼靶向治疗进展后,进行二线治疗对生存的影响;最后,未分析伴随基因突变对EGFR靶向治疗疗效的影响。

    综上所述,晚期肺腺癌EGFR19、21基因突变患者总生存差异并不显著。不同转移部位数目的肺腺癌患者之间生存率存在明显差异。对于多部位转移和有胸膜转移的患者在靶向治疗的同时,积极监测,必要时可以给予更积极的联合治疗策略。

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出版历程
  • 收稿日期:  2010-06-23
  • 修回日期:  2010-11-22
  • 刊出日期:  2011-08-24

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