SLC1A5协同TM4SF1通过mTOR信号通路调控食管鳞癌细胞迁移

胡效林, 郝鑫, 李文倩, 赵恬恬, 侯思聪

胡效林, 郝鑫, 李文倩, 赵恬恬, 侯思聪. SLC1A5协同TM4SF1通过mTOR信号通路调控食管鳞癌细胞迁移[J]. 实用临床医药杂志, 2023, 27(14): 45. DOI: 10.7619/jcmp.20230772
引用本文: 胡效林, 郝鑫, 李文倩, 赵恬恬, 侯思聪. SLC1A5协同TM4SF1通过mTOR信号通路调控食管鳞癌细胞迁移[J]. 实用临床医药杂志, 2023, 27(14): 45. DOI: 10.7619/jcmp.20230772
HU Xiaolin, HAO Xin, LI Wenqian, ZHAO Tiantian, HOU Sicong. SLC1A5 combined with TM4SF1 regulates the migration of esophageal squamous cell through mTOR signaling pathway[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2023, 27(14): 45. DOI: 10.7619/jcmp.20230772
Citation: HU Xiaolin, HAO Xin, LI Wenqian, ZHAO Tiantian, HOU Sicong. SLC1A5 combined with TM4SF1 regulates the migration of esophageal squamous cell through mTOR signaling pathway[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2023, 27(14): 45. DOI: 10.7619/jcmp.20230772

SLC1A5协同TM4SF1通过mTOR信号通路调控食管鳞癌细胞迁移

基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金资助项目 31800675

江苏省自然科学基金面上项目 BK20221373

详细信息
    通讯作者:

    侯思聪, E-mail: shou@yzu.edu.cn

  • 中图分类号: R735.1;R446

SLC1A5 combined with TM4SF1 regulates the migration of esophageal squamous cell through mTOR signaling pathway

  • 摘要:
    目的 

    探讨氨基酸转运载体溶质载体家族1成员5(SLC1A5)在食管鳞癌(ESCC)中的表达及其与临床病理特征的相关性,以及SLC1A5对ESCC细胞迁移的影响及潜在分子机制。

    方法 

    采用TNM plot在线数据库分析SLC1A5基因在ESCC组织和正常组织中的表达情况。通过实时定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)法检测ESCC组织和癌旁组织中SLC1A5 mRNA表达情况; 采用免疫组化(IHC)法检测SLC1A5蛋白表达情况,并分析其与患者临床病理资料的相关性。分别构建SLC1A5过表达(SLC1A5-OE组)、四跨膜蛋白超家族成员1过表达(TM4SF1-OE组)、SLC1A5和TM4SF1共同过表达的Eca109细胞。采用细胞增殖试验、Transwell实验检测Eca109细胞的增殖、迁移和侵袭能力。通过免疫共沉淀(IP)实验证实SLC1A5和TM4SF1的相互作用; 采用蛋白质免疫印迹(WB)法检测哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路相关蛋白的表达水平。

    结果 

    TNM plot数据库分析显示, ESCC组织中SLC1A5基因表达水平高于正常组织,差异有统计学意义(P < 0.05)。ESCC组织中SLC1A5 mRNA表达高于成对的癌旁组织,差异有统计学意义(P < 0.01)。IHC结果显示, SLC1A5蛋白在癌组织中高表达,并且与临床分期(P=0.036)、淋巴结转移(P=0.029)显著相关。细胞增殖实验结果显示, SLC1A5-OE组和对照细胞(Con组)增殖能力比较,差异无统计学意义(P>0.05)。Transwell实验结果显示,与Con组比较, SLC1A5-OE组细胞迁移及侵袭能力增强,差异有统计学意义(P < 0.01)。IP结果表明, SLC1A5与TM4SF1存在相互作用。WB结果显示,相对于SLC1A5-OE组或TM4SF1-OE组, p-mTOR、p-S6蛋白表达水平在SLC1A5和TM4SF1共同过表达的细胞中最高。Transwell实验证实,共同过表达SLC1A5和TM4SF1的ESCC细胞迁移能力最强。

    结论 

    ESCC中SLC1A5呈高表达,且与患者临床分期、淋巴结转移显著相关, SLC1A5可能通过与TM4SF1相互作用,激活mTOR信号通路,进而促进ESCC细胞迁移。

    Abstract:
    Objective 

    To explore the expression of amino acid transporters solute carrier family-1 member-5 (SLC1A5) in esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) and its correlation with clinicopathological features, and investigate the potential molecular mechanisms of SLC1A5 in ESCC metastasis.

    Methods 

    The expression of SLC1A5 gene in ESCC and normal tissues was analyzed by TNM plot online database. The SLC1A5 mRNA expression in ESCC and paracancer tissues was examined by quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR); the protein expression of SLC1A5 was detected by immunohistochemistry (IHC) and the correlations between SLC1A5 and clinic pathological characteristics in patients were analyzed; SLC1A5 overexpression (SLC1A5-OE group), transmembrance-4 L-six family member-1 overexpression (TM4SF1- OE group), SLC1A5 and TM4SF1 co-overexpression Eca109 cells were constructed respectively. Cell proliferation test and Transwell test were used to detect the proliferation, migration and invasion ability of Eca109 cells. The interaction between SLC1A5 and TM4SF1 was confirmed by immunoprecipitation (IP) assays; the expression level of mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway-related protein was detected by Western blot (WB).

    Results 

    TNM plot database analysis showed that the expression level of SLC1A5 gene in the ESCC tissues was significantly higher than that in the normal tissues (P < 0.05). The expression of SLC1A5 mRNA in ESCC tissues was significantly higher than that in paired para-cancerous tissues (P < 0.01). IHC results showed that SLC1A5 protein was highly expressed in cancer tissues, and was significantly correlated with clinical stage (P=0.036) and lymph node metastasis (P=0.029). The results of cell proliferation experiment showed that there was no significant difference in proliferation ability between the SLC1A5-OE group and control group (Con group) (P>0.05). The results of Transwell experiment showed that compared with the Con group, the cell migration and invasion ability of the SLC1A5-OE group were significantly enhanced (P < 0.01). The IP results showed that SLC1A5 interacted with TM4SF1. WB results showed that the expression levels of p-mTOR and p-S6 proteins were the highest in the cells co-overexpressing SLC1A5 and TM4SF1, relative to the SLC1A5-OE group or TM4SF1-OE group. Transwell experiment confirmed that ESCC cells overexpressing SLC1A5 and TM4SF1 had the strongest migration ability.

    Conclusion 

    SLC1A5 is highly expressed in ESCC, and is significantly correlated with clinical stage and lymph node metastasis of patients. SLC1A5 may activate mTOR signaling pathway through interaction with TM4SF1, thus promoting ESCC cell migration.

  • 结直肠癌是临床常见的恶性肿瘤之一,发病率呈逐年升高趋势。近年来,随着治疗方法的进步,结直肠癌患者的预后得以改善,但分期较晚、远处转移患者的预后仍不佳[1]。因此,探寻结直肠癌早期诊断与预后评估相关的分子标志物成为该研究领域的热点。Rictor蛋白是哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物2(mTORC2)的成员,参与调控哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路。相关研究[2]表明, Rictor蛋白在结肠癌组织中高表达,与结肠癌的发生与发展有关。另有研究[3-4]提出,微小RNA-152(miR-152)和微小RNA-448(miR-448)可靶向调控Rictor蛋白而抑制结直肠癌细胞增殖。本研究观察Rictor蛋白在结直肠癌组织中的表达情况,并分析其与临床病理特征、预后的关系,现报告如下。

    选取2014年6月—2018年6月在本院接受结直肠癌根治术治疗并经病理组织学检查确诊的90例结直肠癌患者作为研究对象。纳入标准: ①临床资料、病理数据无缺失者; ②经病理明确诊断结直肠癌者; ③术前未接受放化疗、免疫治疗等抗肿瘤治疗者; ④对本研究知情并签订书面同意书者。排除标准: ①存在其他器官恶性肿瘤者; ②怀孕期或哺乳期女性; ③近期接受过免疫抑制剂治疗,或存在严重感染者。90例患者中,男51例,女39例; 年龄44~78岁,平均(60.6±12.3)岁; 肿瘤部位为左侧结肠28例、右侧结肠31例、直肠31例; TNM分期为Ⅰ期30例、Ⅱ期40例、Ⅲ期20例; 肿瘤最大直径为1.5~5.5 cm, 平均(2.9±1.3) cm; 分化程度为低分化23例、中分化49例、高分化18例; 合并淋巴结转移30例; 浸润深度为T1期10例、T2期11例、T3期42例、T4期27例。收集90例患者的结直肠癌组织标本,并取对应的距癌组织5 cm处的正常结直肠组织作为对照,所有癌旁组织均经苏木素-伊红(HE)染色明确无癌细胞。

    制备5 μm切片,实施脱蜡、脱水、水化等步骤,加入鼠抗人Rictor一抗(1 ∶ 50, 货号ab1203, 美国Sigma公司),置于4 ℃冰箱过夜,用磷酸盐缓冲溶液(PBS)冲洗3次,加入兔抗鼠二抗(1 ∶ 100, 货号M282, 大连宝生物有限公司), 37 ℃孵育30 min, 用PBS冲洗3次,加入二氨基联苯胺(DAB)显色,封片,于光学显微镜下观察。半定量分析评分方法[2]: ①细胞质染色强度评分,无黄染为0分,淡黄色为1分,棕黄色为2分,黄褐色为3分; ②阳性细胞百分比≤5%为0分, >5%~25%为1分, >25%~50%为2分, >50%~75%为3分, >75%为4分。以①与②评分乘积表示Rictor蛋白表达水平,参照全部患者的平均分值(4.23分),将 < 4.23分判定为低表达, ≥4.23分判定为高表达。

    对所有患者进行随访(门诊随访、电话随访等方式),随访截止日期为2021年6月30日,随访时间为12~36个月,中位时间34个月,平均(34.1±8.0)个月,采用总体生存率对患者进行预后评价。

    采用SPSS 20.0统计学软件分析数据, Rictor蛋白阳性表达情况、生存率等计数资料以[n(%)]、百分率(%)描述,比较行χ2检验。采用Kaplan-Meier法绘制结直肠癌组织Rictor蛋白低表达、高表达患者的生存曲线,采用Log-Rank检验对生存率进行比较,并采用单因素和多因素Cox回归分析探讨结直肠癌预后的影响因素。P < 0.05为差异有统计学意义。

    Rictor蛋白阳性表达细胞的染色表现为核周及细胞质内出现棕黄色或棕褐色颗粒。结直肠癌组织中Rictor蛋白阳性表达率为55.6%(50/90), 高于癌旁正常结直肠组织的11.1%(10/90), 差异有统计学意义(χ2=40.034, P < 0.001)。见图 1

    图  1  Rictor蛋白在癌旁正常结直肠组织及结直肠癌组织中的表达(光学显微镜,放大200倍)
    A: Rictor蛋白在癌旁正常结直肠组织中阴性表达; B: Rictor蛋白在结直肠癌组织中阴性表达; C: Rictor蛋白在结直肠癌组织中阳性表达。

    结直肠癌组织中Rictor蛋白阳性表达率与肿瘤最大直径、浸润深度、TNM分期、分化程度和淋巴结转移有关(P < 0.05), 与性别、年龄及肿瘤部位无关(P>0.05), 见表 1

    表  1  不同临床病理特征患者结直肠癌组织中Rictor蛋白阳性表达情况比较[n(%)]
    特征 分类 n Rictor蛋白阳性表达 χ2 P
    性别 51 28(54.9) 0.523 0.462
    39 22(56.4)
    年龄 < 60岁 47 24(51.1) 0.682 0.402
    ≥60岁 43 26(60.5)
    肿瘤最大直径 < 3 cm 46 21(45.7) 6.521 0.014
    ≥3 cm 44 29(65.9)
    肿瘤部位 左侧结肠 28 14(50.0) 0.463 0.615
    右侧结肠 31 19(61.3)
    直肠 31 17(54.8)
    浸润深度 T1~T2 21 6(28.6) 11.623 < 0.001
    T3~T4 69 44(63.8)
    TNM分期 Ⅰ期 30 11(36.7) 9.727 < 0.001
    Ⅱ期 40 24(60.0)
    Ⅲ期 20 15(75.0)
    分化程度 低分化 23 19(82.6) 14.886 < 0.001
    中分化 49 24(49.0)
    高分化 18 7(38.9)
    淋巴结转移 30 22(73.3) 8.734 < 0.001
    60 28(46.7)
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    本研究90例结直肠癌患者均未失访,结直肠癌组织Rictor蛋白低表达患者的总体生存率高于Rictor蛋白高表达患者,差异有统计学意义(P < 0.05), 见图 2

    图  2  结直肠癌组织Rictor蛋白低表达、高表达患者的生存曲线

    将患者是否死亡作为因变量,将性别(男、女)、年龄(< 60岁、≥60岁)、肿瘤部位(右侧结肠、左侧结肠、直肠)、Rictor蛋白(低表达、高表达)、肿瘤最大直径(< 3 cm、≥3 cm)、浸润深度(T1~T2期、T3~T4期)、TNM分期(Ⅰ~Ⅱ期、Ⅲ期)、分化程度(高分化、低中分化)和淋巴结转移(有、无)作为自变量,进行单因素、多因素Cox回归分析。分析结果显示, Rictor蛋白高表达、TNM分期Ⅲ期是结直肠癌患者死亡的独立危险因素(P < 0.05), 见表 2

    表  2  结直肠癌患者预后的单因素、多因素Cox回归分析
    因素 单因素分析 多因素分析
    HR 95%CI P HR 95%CI P
    Rictor蛋白 2.491 1.193~5.201 0.015 2.401 1.103~5.230 0.026
    性别 0.894 0.491~1.635 0.718
    年龄 1.174 0.626~2.202 0.618
    肿瘤最大直径 2.766 1.512~5.061 0.001 0.888 0.323~2.441 0.818
    肿瘤部位 0.962 0.751~1.234 0.761
    TNM分期 2.037 1.194~3.473 0.009 2.319 1.268~4.242 0.006
    淋巴结转移 3.003 1.541~5.857 0.001 1.052 0.355~3.120 0.927
    分化程度 2.001 1.426~2.811 0.001 1.939 0.839~4.478 0.121
    浸润深度 2.189 1.014~4.727 0.046 1.072 0.470~2.448 0.868
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    结直肠癌是一种异质性肿瘤,其机制目前尚未阐明。基因组学研究[5]发现,结直肠癌组织中众多基因呈差异性表达。尽管免疫靶向治疗等治疗手段可大大改善结直肠癌患者的预后,提升患者的生活质量,但目前临床尚未发现有效的分子靶点。大量研究[6-8]发现,肿瘤浸润深度、TNM分期、分化程度和淋巴结转移等临床病理特征与结直肠癌预后有关。因此,寻找与临床病理特征及预后有关的分子标志物对于结直肠癌的早期诊断和预后评估具有重要意义。

    Rictor蛋白属于mTORC2的成员,在肿瘤增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化(EMT)等过程中发挥着重要作用[9-11]。研究[12]发现, Rictor蛋白在子宫内膜癌组织中高表达,是患者预后的独立危险因素。此外, Rictor蛋白在多种消化道肿瘤组织中高表达,且与患者的预后有关[13-15]。本研究采用免疫组织化学方法检测结直肠癌组织中Rictor蛋白表达情况,发现Rictor蛋白在结直肠癌组织中高表达,与相关研究[16]结论基本一致。黄仕思等[17]研究发现,沉默Rictor表达可抑制肝癌细胞的恶性生物学行为及EMT过程。由此推测, Rictor可能通过促进EMT而增加肿瘤细胞的恶性生物学行为。

    临床病理特征是反映肿瘤进展和预测肿瘤患者预后的可靠指标。本研究分析Rictor蛋白与结直肠癌患者临床病理特征的关系后发现, Rictor蛋白阳性表达率与肿瘤最大直径、浸润深度、TNM分期、分化程度和淋巴结转移有关,提示Rictor蛋白与结直肠癌恶性生物学行为有关。本研究结果显示, Rictor蛋白高表达患者的总体生存率低于Rictor蛋白低表达患者,且Rictor蛋白高表达是结直肠癌患者死亡的独立危险因素。由此提示, Rictor蛋白高表达可能与结直肠癌患者的低生存率有关,推测Rictor蛋白通过调控肿瘤细胞EMT促进细胞侵袭、转移等恶性生物学过程,进而影响患者的预后[18]。但Rictor蛋白对结直肠癌的影响有待细胞功能实验和动物实验证实,且其具体作用机制也有待探索。

    综上所述, Rictor蛋白在结直肠癌组织中高表达,且Rictor蛋白表达情况与结直肠癌患者临床病理特征和预后有关,但Rictor蛋白通过何种通路发挥作用尚需进一步开展体内外实验加以明确。

  • 图  1   ESCC组织中SLC1A5 mRNA表达水平

    A: TNM plot在线数据库分析比较食管癌组织及正常组织中SLC1A5基因表达差异; B: ESCC组织和正常组织中SLC1A5 mRNA表达差异。与正常组织比较, **P < 0.01。

    图  2   SLC1A5在ESCC组织标本和癌旁组织标本中IHC染色的代表性图片

    A、B、C、D: SLC1A5蛋白在癌组织标本中的IHC染色; E、F、G、H: SLC1A5蛋白在癌旁组织标本中的IHC染色。A、C、E、G的原始放大倍数为100倍, B、D、F、H的原始放大倍数为200倍,比例尺为100 μm。

    图  3   上调SLC1A5表达对ESCC细胞增殖、迁移能力的影响

    A: WB验证SLC1A5在Eca-109细胞中的过表达效率; B: 细胞增殖实验检测SLC1A5过表达对Eca-109细胞增殖能力的影响; C: Transwell实验检测SLC1A5过表达对Eca-109细胞迁移及侵袭能力的影响(比例尺为50 μm)。2组比较, **P < 0.01。

    图  4   IP检测ESCC细胞中与SLC1A5存在相互作用的膜蛋白

    图  5   WB检测SLC1A5-TM4SF1复合物下游关键信号通路转导分子的表达

    图  6   Transwell实验检测SLC1A5-TM4SF1复合物介导的细胞迁移

    A: Transwell实验分别检测过表达SLC1A5、TM4SF1及SLC1A5-TM4SF1复合物对Eca-109细胞迁移能力的影响(比例尺为50 μm); B: 分别过表达SLC1A5、TM4SF1及SLC1A5-TM4SF1复合物对Eca-109迁移细胞数的影响。2组比较, *P < 0.05, **P < 0.01。

    表  1   qRT-PCR相关的引物序列

    基因 序列
    SLC1A5 正向 5′-TCGTGGAGATGGAGGATGTG-3′
    反向 5′-GGAACTGGAAGAGGTCCCAA-3′
    GAPDH 正向 5′-GGAGTCAACGGATTTGGT-3′
    反向 5′-GTGATGGGATTTCCATTGAT-3′
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    表  2   SLC1A5表达和临床病理资料的相关性分析[n(%)]

    临床病理特征 分类 n SLC1A5表达 χ2 P
    高表达 低表达
    标本 癌旁组织 84 39(46.4) 45(53.6) 10.846 0.001
    ESCC组织 84 60(71.4) 24(28.6)
    年龄 ≤ 60岁 24 17(70.8) 7(29.2) 0.006 0.939
    >60岁 60 43(71.7) 17(28.3)
    性别 13 9(69.2) 4(30.8) 0.036 0.849
    71 51(71.8) 20(28.2)
    吸烟史 31 23(74.2) 8(25.8) 0.184 0.668
    53 37(69.8) 16(30.2)
    临床分期 Ⅰ~Ⅱ期 48 30(62.5) 18(37.5) 4.375 0.036
    Ⅲ期 36 30(83.3) 6(16.7)
    T分型 T1+T2 37 25(67.6) 12(32.4) 0.483 0.487
    T3+T4 47 35(74.5) 12(25.5)
    淋巴结转移 51 32(62.7) 19(37.3) 4.796 0.029
    33 28(84.8) 5(15.2)
    分化程度 高分化 18 11(61.1) 7(38.9) 1.195 0.274
    中/低分化 66 49(74.2) 17(25.8)
    肿瘤直径 < 4 cm 29 20(69.0) 9(31.0) 0.132 0.717
    ≥4 cm 55 40(72.7) 15(27.3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-12
  • 修回日期:  2023-06-15
  • 网络出版日期:  2023-07-30

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