Roles and molecular mechanism of microRNA-491 on proliferation, invasion and migration of cervical cancer cells
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摘要:目的 探讨微小RNA-491(miR-491)在宫颈癌(CC)细胞增殖、侵袭及迁移中的作用及分子机制。方法 收集CC患者的58对癌组织及癌旁组织标本；采用实时荧光定量反转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测CC组织和癌旁组织(对照组)中miR-491和爪蟾驱动蛋白样蛋白2的靶向蛋白(TPX2)的表达水平。将CC细胞系中的Hela和HT-3细胞随机分为NC组[磷酸盐缓冲液(PBS)处理]、miR-491组(过表达miR-491处理)、si-TPX2组(抑制TPX2)、TPX2组(过表达TPX2)及miR-491+TPX2组(同时过表达miR-491和TPX2)。采用细胞活力和克隆形成实验测定miR-491对CC细胞增殖能力的影响；采用双荧光素酶报告实验验证miR-491和 TPX2 的靶向关系；采用划痕和侵袭实验检测miR-491对CC细胞侵袭和迁移能力的影响；构建裸鼠成瘤模型验证miR-491和TPX2对肿瘤生长的影响。结果 miR-491在CC组织和细胞中的表达降低，而TPX2的表达升高，差异有统计学意义(P<0.05)。过表达miR-491能够抑制CC细胞的细胞增殖。双荧光素酶报告结果表明，与NC组比较, miR-491模拟物可以降低PmirGLO-TPX2-3′UTR WT的荧光素酶活性，差异有统计学意义(P<0.05)。细胞活力和凋亡检测结果发现, miR-491能够通过调控TPX2抑制细胞增殖来增高细胞凋亡率。进一步的划痕和transwell检测结果发现, miR-491过表达能够抑制细胞的迁移和侵袭，而TPX2过表达能够促进细胞迁移和侵袭。肿瘤体积和质量检测结果发现, miR-491能够抑制肿瘤生长，而TPX2过表达能够促进肿瘤生长且这种促进作用能够被miR-491逆转。苏木精-伊红染色(HE)检测发现, miR-491组的肿瘤组织出现部分坏死，而TPX2组肿瘤细胞增殖明显。结论 miR-491能够通过调控TPX2的表达影响CC进程，为未来CC生物标志物的选择及治疗靶点提供理论依据。Abstract:Objective To investigate the roles and molecular mechanism of microRNA-491 (miR-491) in the proliferation, invasion and migration of cervical cancer (CC) cells and its molecular mechanism.Methods A total of 58 pairs of cancer tissue and paracancerous tissue samples from CC patients were collected. The expression levels of miR-491 and Xenopus kinesin-like protein 2 target protein (TPX2) in CC tissues and paracancerous tissues were detected by real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). Hela and HT-3 cells of CC cell line were randomly divided into NC group[phosphate buffer (PBS) treatment], miR-491 group (overexpression of miR-491 treatment), si-TPX2 group (inhibition of TPX2), TPX2 group (overexpression of TPX2) and miR-491+TPX2 group (simultaneous overexpression of miR-491 and TPX2). Cell viability and clone formation assays were used to determine the effect of miR-491 on the proliferation ability of CC cells. The targeting relationship between miR-491 and TPX2 was verified by dual-luciferase reporter assay. Scratch and invasion assays were used to detect the effect of miR-491 on the invasion and migration of CC cells. A nude mouse tumorigenic model was constructed to verify the effects of miR-491 and TPX2 on tumor growth.Results The results of the study showed that the expressions of miR-491 in CC tissues and cells were significantly reduced, while the expressions of TPX2 were significantly increased, and the differences were statistically significant (P<0.05). Overexpression of miR-491 could inhibit the cell proliferation of CC cells. The results of the dual luciferase report showed that miR-491 could significantly reduce the luciferase activity of PmirGLO-TPX2-3′UTR WT compared with the NC group (P<0.05). The test results of cell viability and apoptosis found that miR-491 mimics can significantly inhibit cell proliferation and increase the rate of apoptosis by regulating TPX2. Further scratches and transwell detection revealed that the miR-491 overexpression inhibited cell migration and invasion, while overexpression of TPX2 could promote cell migration and invasion. In addition, this effect was reversed by the overexpression of miR-491. From the results of tumor volume and weight detection, it is found that miR-491 could inhibit tumor growth, while overexpression of TPX2 can promote tumor growth, and its promotion effect was reversed by miR-491. Further detection of hematoxylin and eosin staining(HE) showed that the tumor tissues in the miR-491 group showed partial ring necrosis, while the tumor cell proliferation effect in the TPX2 group was obvious.Conclusion This study confirms that miR-491 can affect the progress of CC by regulating the expression of TPX2, which provides a theoretical basis for the selection of cervical cancer biomarkers and therapeutic targets in the future.
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Keywords:
- cervical cancer /
- microRNA-491 /
- cell proliferation /
- cell migration /
- tissue necrosis /
- cell vitality
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急性心力衰竭(AHF)为临床较常见的心脏急症，心力衰竭急性发作或持续加重引发心脏负荷增大、收缩力下降、急性心排量骤降等临床综合征，严重者还可出现急性肺水肿、急性肾衰竭、心源性休克等情况。尽管AHF的药物和非药物治疗方法已取得较大进展，但患者预后仍较差[1], 这可能因为诱因存在多样性和病理机制尚未完全明确。研究[2-3]证实，心肌氧化应激时形成的过量氧自由基与心血管疾病尤其是AHF的发生发展密切相关。胰岛素样生长因子结合蛋白-7(IGFBP-7)可存在于血管内皮细胞的Weibel Palade小体上[4], 能促使血管内皮细胞产生活性氧(ROS), 加重心肌细胞氧化损伤和衰老，参与射血分数保留型心力衰竭的发生发展[5]。沉默信息调节因子4(SIRT4)是一种主要存在于线粒体中的NAD+依赖性蛋白质脱酰酶，除参与线粒体功能调节外，还参与机体炎症反应和氧化应激反应等过程[6]。LUO Y X等[7]发现, SIRT4可通过升高小鼠体内ROS水平，加速血管紧张素(AngⅡ)诱导的病理性心肌肥大，提示SIRT4可能与AHF的发生发展及预后有关。本研究探讨AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4表达水平变化情况及其与预后的关系，以期改善AHF的治疗效果，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2021年4月—2023年1月廊坊市中医医院收治的151例AHF患者纳入AHF组。纳入标准: ①符合《中国急性心力衰竭急诊临床实践指南(2017)》[8]中AHF诊断标准者; ②首次发病，纽约心脏病协会(NYHA)分级≥2级者; ③发病后24 h内入院者; ④知晓研究内容，配合治疗，签署知情同意书者。排除标准: ①入院后24 h死亡者; ②合并严重肝、肾、肺疾病者; ③合并其他心血管疾病者; ④合并自身免疫系统疾病或恶性肿瘤者。按照1∶1比例另选取151例同期同年龄段健康体检者纳入对照组，体检者均身体健康。对照组男84例，女67例; 年龄53~80岁，平均(64.30±5.23)岁; 体质量指数(BMI)18~38 kg/m2, 平均(22.83±2.59) kg/m2; 舒张压66~98 mmHg, 平均(77.81±5.81) mmHg; 收缩压93~162 mmHg, 平均(119.46±13.15) mmHg; 低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)1.55~3.24 mmol/L, 平均(2.44±0.40) mmol/L; 有饮酒史37例，有吸烟史49例。AHF组男89例，女62例; 年龄53~79岁，平均(64.99±5.65)岁; BMI 18~38 kg/m2, 平均(23.13±3.17) kg/m2; 舒张压65~98 mmHg, 平均(78.12±7.20) mmHg; 收缩压93~165 mmHg, 平均(120.39±12.66) mmHg; LDL-C 1.49~3.66 mmol/L, 平均(2.46±0.44) mmol/L; 有饮酒史35例，有吸烟史52例; 病情严重程度分级[8]为Ⅱ级49例、Ⅲ级79例、Ⅳ级23例。2组研究对象的基线资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)。本研究经医院医学伦理委员会审核批准(批号2022-1102-01)。
1.2 研究方法
采集对照组(体检当日)和AHF组(入院次日)研究对象晨起空腹肘静脉血样3 mL, 3 000转/min离心10 min后，分离血清, -80 ℃冷冻保存。采用酶联免疫吸附法检测2组血清IGFBP-7、SIRT4、N-末端钠尿肽前体(NT-proBNP)和ROS水平，检测试剂盒购自研生生物科技有限公司，所用仪器为BioTek Synergy H1多功能酶标仪。
1.3 观察指标
① 比较对照组和AHF组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平。②比较AHF组不同病情患者的血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平。③对AHF组患者进行为期12个月的随访，记录患者不良心血管事件发生情况，包括复发性心绞痛、再发心力衰竭、心肌梗死、心源性死亡等，并据此将患者分为预后良好者和预后不良者。④比较不同预后患者的性别、年龄、BMI、血压、LDL-C、饮酒史、吸烟史、病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平。
1.4 统计学分析
采用SPSS 25.0统计学软件分析数据。计数资料和等级资料均以[n(%)]表示，组间分析分别采用χ2检验和秩和检验。符合正态分布的计量资料以(x±s)描述, 2组间比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析; 不符合正态分布的计量资料以[M(P25, P75)]描述，比较采用Mann-whitney U检验。相关性分析采用Pearson相关系数法; 影响因素分析采用多因素Logistic回归分析法; 预测效能采用受试者工作特征(ROC)曲线评估，效能比较行Z检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 2组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较
AHF组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS表达水平均高于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 1。
表 1 2组血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较(x±s)[M(P25, P75)]组别 n IGFBP-7/(μg/L) SIRT4/(nU/mL) NT-proBNP/(ng/L) ROS/(ng/mL) 对照组 151 50.11±12.86 30.93±9.27 206.01(157.69, 239.64) 13.83±3.10 AHF组 151 135.60±35.23* 75.23±20.92* 2 698.91(1 487.28, 4 192.45)* 30.86±9.02* IGFBP-7: 胰岛素样生长因子结合蛋白-7; SIRT4: 沉默信息调节因子4; NT-proBNP: N-末端钠尿肽前体; ROS: 活性氧。
与对照组比较, *P < 0.05。2.2 不同病情分级AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较
AHF组患者中，病情分级Ⅳ级者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平高于Ⅲ级者和Ⅱ级者，Ⅲ级者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平高于Ⅱ级者，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 2。
表 2 不同病情分级患者血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP和ROS水平比较(x±s)[M(P25, P75)]病情分级 n IGFBP-7/(μg/L) SIRT4/(nU/mL) NT-proBNP/(ng/L) ROS/(ng/mL) Ⅱ级 49 107.80±35.44 57.66±12.53 1 266.79(772.82, 2 027.66) 23.13±6.50 Ⅲ级 79 141.18±22.74* 77.50±16.05* 3 047.13(1 896.74, 4 131.54)* 31.88±5.92* Ⅳ级 23 175.71±14.67*# 104.34±12.05*# 5 535.59(4 578.72, 6 461.09)*# 43.79±5.09*# 与Ⅱ级比较, *P < 0.05; 与Ⅲ级比较, #P < 0.05。 2.3 不同预后AHF患者基本资料、血清指标表达水平比较
截至随访结束, 48例AHF患者预后不良(31.79%), 其中复发性心绞痛18例(37.50%)、心力衰竭14例(29.17%)、心肌梗死12例(25.00%)、心源性死亡4例(8.33%)。预后不良者在性别、年龄、BMI、舒张压、收缩压、LDL-C、饮酒史、吸烟史方面与预后良好者比较，差异均无统计学意义(P>0.05), 但预后不良者病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS表达水平均高于预后良好者，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 3。
表 3 不同预后AHF患者基本资料、血清指标表达水平比较[n(%)](x±s)[M(P25, P75)]指标 预后良好者(n=103) 预后不良者(n=48) χ2/t/Z P 性别 男 57(55.34) 32(66.67) 1.736 0.188 女 46(44.66) 16(33.33) 年龄/岁 64.44±5.40 66.17±6.02 1.765 0.080 体质量指数/(kg/m2) 23.23±2.65 22.92±4.10 0.570 0.570 舒张压/mmHg 77.50±6.83 79.46±7.84 1.569 0.119 收缩压/mmHg 119.30±13.56 122.73±10.20 1.569 0.119 低密度脂蛋白胆固醇/(mmol/L) 2.42±0.44 2.55±0.44 1.726 0.086 饮酒史 22(21.36) 13(27.08) 0.602 0.438 吸烟史 31(30.10) 21(43.75) 2.703 0.100 病情分级 Ⅱ级 41(39.81) 8(16.67) 18.961 < 0.001 Ⅲ级 54(52.43) 25(52.08) Ⅳ级 8(7.77) 15(31.25) 胰岛素样生长因子结合蛋白-7/(μg/L) 124.63±34.91 159.16±22.01 6.288 < 0.001 沉默信息调节因子4/(nU/mL) 68.28±17.78 89.87±19.57 6.727 < 0.001 N-末端钠尿肽前体/(ng/L) 2 106.30(1 207.98, 3 178.20) 4 474.21(2 810.11, 5 476.59) 5.918 < 0.001 活性氧/(ng/mL) 27.95±7.41 37.09±9.06 6.567 < 0.001 2.4 AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4与NT-proBNP、ROS的相关性分析
相关性分析结果显示, AHF患者血清IGFBP-7、SIRT4水平均分别与血清NT-proBNP、ROS水平呈正相关(r=0.523、0.498、0.578、0.557, P < 0.05), 见图 1。
2.5 AHF患者预后的影响因素分析
以患者预后为因变量(预后良好=0，预后不良=1), 以病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平为自变量(病情分级赋值: Ⅱ级=0, Ⅲ级=1, Ⅳ级=2; IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS分别原值代入)，进行多因素Logistic回归分析。分析结果显示，病情分级和血清IGFBP-7、SIRT4、NT-proBNP、ROS水平均为AHF患者预后的独立影响因素(P < 0.05), 见表 4。
表 4 AHF患者预后影响因素的多因素Logistic回归分析结果因素 β SE Wald χ2 P OR(95%CI) 病情分级 0.371 0.166 4.995 0.026 1.449(1.174~3.692) 胰岛素样生长因子结合蛋白-7 0.285 0.121 5.548 0.019 1.328(1.136~5.041) 沉默信息调节因子4 0.329 0.159 4.282 0.038 1.390(1.215~5.732) N-末端钠尿肽前体 0.221 0.110 4.036 0.041 1.247(1.086~3.119) 活性氧 0.432 0.183 5.573 0.019 1.540(1.352~7.415) 2.6 血清IGFBP-7、SIRT4对AHF患者预后不良的预测效能
ROC曲线分析结果显示，血清IGFBP-7、SIRT4、ROS对AHF患者预后不良均具有一定预测价值，曲线下面积(AUC)分别为0.794、0.795、0.778, 且血清IGFBP-7、SIRT4、ROS联合预测AHF患者预后不良的AUC大于单独检测(Z=2.590、2.432、2.563, P < 0.05), 见表 5、图 2。
表 5 血清IGFBP-7、SIRT4、ROS对AHF患者预后不良的预测效能指标 敏感度 特异度 最佳截断值 P AUC(95%CI) 胰岛素样生长因子结合蛋白-7/(μg/L) 0.688 0.786 149.09 < 0.001 0.794(0.722~0.864) 沉默信息调节因子4/(nU/mL) 0.792 0.641 73.94 < 0.001 0.795(0.720~0.871) 活性氧/(ng/mL) 0.667 0.816 35.77 < 0.001 0.778(0.692~0.865) 三者联合 0.917 0.864 — < 0.001 0.909(0.858~0.959) 3. 讨论
研究[9-10]证实，心肌组织氧化应激与心力衰竭的发生发展密切相关，但具体作用机制目前尚未明确。氧自由基可通过直接损伤心肌细胞及其超微结构造成心肌损伤，或通过调控细胞信号转导通路，启动心肌细胞凋亡，减少心肌细胞数目，导致心肌纤维化和心室重构，进而引发心力衰竭[2]。
IGFBP-7属于胰岛素样生长因子结合蛋白家族成员，可与胰岛素样生长因子(IGF)结合，拮抗其与相应受体结合，从而参与细胞增殖、衰老、凋亡等生理过程[11]。人类心肌细胞转录组和血浆蛋白质组综合分析[12]表明, IGFBP-7属于降解转化生长因子-β(TGF-β)下游细胞因子，可由衰竭的心肌细胞分泌，通过HtrA丝氨酸肽酶3(Htra3)-TGF-β-IGFBP-7途径调节心肌细胞稳态和心脏纤维化。BARROSO M C等[13]研究发现, IGFBP-7在健康体检者、无症状左室舒张功能不全者、射血分数保留型心力衰竭(HFpEF)患者体内的表达水平呈显著升高趋势，且IGFBP-7表达水平升高可能反映舒张功能恶化、心脏代谢紊乱和结构不良等。HAGE C等[5]研究显示, IGFBP-7可能通过炎症和氧化应激反应促进心力衰竭的发生发展, HFpEF者体内IGFBP-7轻微上调表达，且其表达水平与心脏舒张功能障碍、心力衰竭病情严重程度和预后均显著相关; IGFBP-7在射血分数降低的心力衰竭患者体内显著升高，且其表达水平与病情严重程度有关，但与患者预后无关。SIRT4属于Ⅱ型Sirtuins家族成员之一，主要分布于线粒体中，可通过乙酰辅酶A广泛参与机体代谢调控。研究[14]证实，沉默信息调节因子(SIRT)3和SIRT7可调节心肌细胞凋亡和氧化应激反应，抑制心肌肥大, SIRT6可减轻心脏肥厚，但SIRT4在心脏中的作用尚未明确。ZHANG S J等[15]研究显示, SIRT4敲除能显著逆转参附强心饮对新生大鼠心肌细胞氧化应激、炎症和凋亡的影响。KOENTGES C等[16]研究显示, SIRT4表达增加会加速小鼠心力衰竭发展，这可能与其加重细胞线粒体氧化应激有关。
本研究结果显示, AHF组血清IGFBP-7、SIRT4水平显著高于对照组, IGFBP-7、SIRT4表达水平随着AHF患者病情分级的增加而显著升高，且与NT-proBNP、ROS表达水平呈正相关，提示血清IGFBP-7、SIRT4在AHF患者体内呈高表达，与既往研究[5, 16]结论相似。本研究还发现, AHF组预后不良者血清IGFBP-7、SIRT4水平显著高于预后良好者，且血清IGFBP-7、SIRT4高表达是AHF患者预后不良的危险因素，提示血清IGFBP-7、SIRT4水平对AHF患者预后具有一定预测作用。此外，本研究通过ROC曲线评估血清IGFBP-7、SIRT4、ROS水平对AHF患者预后的预测效能，发现血清IGFBP-7、SIRT4、ROS联合预测AHF预后不良的AUC为0.909, 预测效能较高。因此，临床应重视血清IGFBP-7、SIRT4高表达的AHF患者的长期管理工作，积极预防不良心血管事件的发生，从而降低患者再入院率和病死率。
综上所述, IGFBP-7、SIRT4在AHF患者血清中呈高表达，且其表达水平与病情分级和预后显著相关，两者联合检测对患者预后具有较高的预测价值，或可为AHF发生发展机制、靶向治疗方法研究等提供新的思路。然而本研究未纳入治疗因素、生活条件、心理健康状况、自我管理能力等因素对预后进行预测，导致结果可能存在一定偏倚性，后续应扩大样本量开展更深入的研究加以验证。
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图 1 CC组织和癌旁组织中miR-491和TPX2的表达情况
A: qRT-PCR检测CC组织中miR-491的表达情况; B: qRT-PCR检测CC细胞系中miR-491的表达情况; C: qRT-PCR检测TPX2 mRNA在CC组织中的表达情况; D: miR-491和TPX2 mRNA的表达的相关性分析。
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图 2 miR-491对细胞增殖能力的影响
A: qRT-PCR验证各组miR-491的表达情况; B: CCK-8检测验证miR-491对细胞增殖的影响; C: 克隆形成实验验证miR-491对细胞增殖的影响。与NC组比较, *P<0.05, **P<0.01。
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图 3 miR-491与TPX2的靶向关系验证
A: qRT-PCR验证TPX2的表达情况; B: TPX2在细胞中的蛋白表达情况; C: 双荧光素酶报告实验验证miR-491与TPX2的靶向关系。
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图 4 miR-491通过TPX2调控Hela细胞的增殖、迁移及侵袭
A、B: 验证各组TPX2的表达情况; C: CCK-8检测各组细胞活力; D: 流式细胞仪检测各组细胞凋亡情况; E: 划痕实验验证各组细胞迁移情况; F: transwell实验验证各组细胞侵袭能力。
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图 5 miR-491通过TPX2调控HT-3细胞的增殖、迁移及侵袭
A、B: 验证各组TPX2的表达情况; C: CCK-8检测各组细胞活力; D: 流式细胞仪检测各组细胞凋亡情况; E: 划痕实验验证各组细胞迁移情况; F: traswell实验验证各组细胞侵袭能力情况。
表 1 临床样本信息
特征 miR-491表达情况 P 低表达(n=41) 高表达(n=17) 性别 男 23 9 0.825 9 女 18 8 年龄/岁 < 60 22 9 0.960 2 ≥60 19 8 TNM分期 Ⅰ~Ⅱ期 21 11 0.347 2 Ⅲ~Ⅳ期 20 6 T分期 T1~T2期 9 10 0.006 5 T3~T4期 32 7 淋巴结转移 无 33 9 0.032 6 有 8 8 
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表 2 各基因引物序列情况
基因名称 引物 序列 miR-491 上游 5′- ACACTCCAGCTGGGAGTGGGGAACCCTT-3′ 下游 5′-TGGTGTCGTGGAGTCG-3′ TPX2 上游 5′- ACCTTGCCCTACTAAGATT-3′ 下游 5′- AATGTGGCACAGGTTGAGC-3′ U6 上游 CTCGCTTCGGCAGCACA 下游 AACGCTTCACGAATTTGCGT GADPH 上游 5′- GGGTGTGAACCACGAGAAAT-3′ 下游 5′-ACTGTGGTCATGAGCCCTTC -3′
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