中西医结合肝病杂志2013年第23卷第6期 ・355・ ・实验研究- doi:10.3969/j.issn.1005-0264.2013.06.013 RNAi检测大鼠转酮酶基因在肝癌细胞系SMMC 7721增殖中的作用 梁超 方肇勤 胡 卫 吴中华 高必峰。 1.上海中医药大学基础医学院实验中医学教研室(上海,201203) 2.三峡大学医学院中医系中医基础教研室3.美国科罗拉 多大学医学院 摘要目的:观察不同中医治法对肝癌大鼠TKT(转酮酶)基因表达的差异,以及TKT基因在人肝癌细 胞增殖中的作用。方法:①采用DEN(二乙基亚硝胺)诱发大鼠肝癌,分别经健脾理气、清热解毒、活血化瘀等中 药治疗后,Affymetrix rat 230A基因芯片检测大鼠肝癌组织TKT基因表达的差异;②设计3个人TKT基因siRNA(小 干扰RNA)序列,将siRNA经脂质体转入SMMC-7721人肝癌细胞株,MTF(噻唑蓝)比色法检测细胞生长增殖情 况、RTqPCR(实时荧光定量聚合酶链反应)检测该基因的表达差异。结果:①芯片结果显示,TKT基因在大鼠肝癌 形成后表达显著增加,不同中药对其具有不同程度的下调作用,其中健脾理气法下调作用较明显;②采用MTY比色 法筛选到1个TKT基因RNAi(RNA干扰)有效靶序列,转染48小时后细胞的生长增殖得到了明显的抑制(与阴性 对照组相比,P<0.O1);③RTqPCR检测表明,转染48小时后该基因的表达明显降低。结论:TKT基因的高表达与 肝癌细胞恶性增殖有关,而中药健脾理气治法对其具有下调作用。 关键词肝癌;转酮酶;基因芯片;RNA干扰;治法 RNAi detect the function 0f TKT gene in malignant proliferation of tumor cells line SMMC-772 1 LIANG CHAO ,FANG ZHAO—QINL。HUWEr,WU ZHONG—HUAL,GAO BI-FENG3 1.Basic Medical School;Shanghai Uni— versity of Traditional Chinese Medicien(Shanghai,201203)China 2.School of medicien;SanXiang University 3.Medicial College of Coloroda State University;Denver;American Abstract Objective:To compare the different effects of several common traditional Chinese medicine(TCM)formula therapies on the expression of(Tansketolase)TKT,and discuss primarily the biologicla functions of TKT in hepatocarcinoma cells.Methods:①Rat hepatocellular carcinoma(HCC)models were induced by diethylnitrosamine(DEN),the different ex— pression of TKT gene were determined by gene chips caused by diferent therapeutical methods including Nourishing spleen and Enriching qi、Cleating away heat and toxic materila、Activating blood circulation. ̄)Three siRNA tragets toward TKT gene were designed and transfected to HCC cell line SMMC-7721,the gene expression of TKT were determined using real—time quantitative PCR,and the cell viability were detemrined by MTF assay.Results:①According to the gene chip results,the expression of TKT increased signiifcantly after formation of HCC,severla TCM therapeutical methods had different effections,and down—regu— lating of nourishing spleen and enriching qi prescription was obivious.( An effective siRNA target sequence in TKT was got,the gene expression decreased greatly at the 48 hour fater transfected. ̄Ma r assay resuh displayed the cell rgowth and proliferation were inhibited obviously when interferenced target effectivly was transfeeted 48 hours.Conclusion:TKT gene is an effective tar— get which treatmented liver cancer with nourishing spleen and enriching qi,and the high expression of TKT has relation with the malignant proliferation of tumor cells proved by studies of biological functions. Key Words therapeutical principles and methods;TKT;gene expression;biochip;hepatoeellular carcinoma;RNA 基金项目:国家自然基金(No.30672574;30271576;81273641),上海市教委项目(No.2010JW05,2012JW03);A通讯作者,Email:zq— fang@sh163d.sta.net.cn ・356・ 原发性肝癌(Primary liver Cancer,PLC)是我国高发的 恶性肿瘤之一。中医药辨证论治在防治原发性肝癌方面具有 一定的疗效,其常用的治则治法主要包括健脾益气、清热解 毒、活血化瘀…。我们前期的研究发现,中药治疗组与模型 组和西药对照组相比,这些治法均能不同程度地延长DEN诱 发的肝癌大鼠生存期 。在进一步探索其作用机制的过程中, 课题组采用Affymetrix Rat 230A基因芯片检测,发现在DEN 诱导大鼠肝癌发生与发展过程中存在着大量的异常表达且能 够被不同中医治法调节的基因 ,4 ,其中包括转酮酶(Tran. sketolase,TKT)基因。 TKT是一种焦磷酸硫胺素(thiamine diphosphate,ThDP) 依赖性酶,负责催化磷酸戊糖通路中的一个关键反应。TKT 在大多数生物体内广泛存在,在人类基因组中,已经确定了 一个TKT基因和两个TKT相似基因,即TKT、转酮酶样基因 (transketolase like,TKTL)一1和TKTL-2,TKT是由上述基因 编码的一个异二聚体。 TKT基因在肝癌细胞中表达升高具有什么病理意义?该 基因是否是健脾益气治法治疗肝癌细胞的靶点之一?我们采 用RNAi技术令该基因在肝癌细胞中表达后沉默,通过观察其 表达沉默后肝癌细胞增殖的变化,初步探讨其在肝癌细胞 SMMC-7721中的生物学功能,及不同中医治法对其的 意义。 1材料与方法 1.1 大鼠肝癌模型的制备及分组与治疗 雄性Wistar大鼠, 体重100~120g,72只,随机分为6组,除正常组外,各造模 大鼠自由饮用含80ppm DEN(购自中国科学院南京土壤研究 所)水溶液,至20周末处死动物;各治疗组,于造模14周 后开始给药至实验结束,中药浸膏和西药水溶液拌入颗粒饲 料,摄人剂量中药约为成人用量的10倍、西药约为5倍。分 组和处方见表1。 表1 动物分组及治疗方法 1.2药品中药饮片购自上海市徐汇中药饮片厂;FF-207购 自上海华联制药有限公司。 1.3芯片检测 取正常组、模型组及各药物干预组大鼠的 肝癌组织用Trizol试剂盒提取组织总RNA后,由美国科罗拉 中西医结合肝病杂志2013年第23卷第6期 多大学医学院进行Affymetrix rat 230A基因芯片检测。 1.4 RNAi检测的主要材料与方法 1.4.1 RNAi检测的主要仪器和试剂 ①实时荧光定量PCR 仪为Rotor—Gene 3000(GENE公司);酶标仪为ELX800 (BIO—TEK公司)。②转染细胞为SMMC-7721肝癌细胞株(中 国科学院上海细胞所);siRNA合成(上海吉凯基因化学技术 有限公司);实时荧光定量PCR试剂盒(TAKARA,SYBR Premix Ex Taq:Perfect Real Time);Lipofeet 2000(Invitro— gen)。③TKT基因的RNAi靶序列分别为:TKT1:CTG CTG AAC CTG AGG AAG A;TKT2:CCG AAC TGC TGA AGA AAG A;TKT3:CAG AGA AGG CAG TGG AAC T。TKT基因干扰效 率的RTqPCR检测引物为:上下游CGC TrT GTG CTC TCC AAG GGC,AAG CTY GTY TCG GGA CCG GG,扩增产物长度 为142bp。GAPDH内参基因的RTqPCR检测的上下游引物分 别为:AAT GGG CAG CCG rrA GGA AA,GCG CCC AAT ACG ACC AAA TC,扩增产物长度为168bp。 1.4.2 RNAi检测的方法①通过BLAST(Basic Local Align. ment Search Too1)工具比对大鼠与人的TKT基因。②从Gen— Bank数据库中搜索到人TKT mRNA序列,确认cds区。③针 对TKT mRNA序列的cds区,应用Ambion公司在线的siRNA 靶点设计软件选择3个RNAi靶点,并进行BLAST比对,以 确定干扰序列的特异性。将靶序列提交上海吉凯基因公司合 成3对siRNA。④将合成后的同一干扰位点上的两条单链,退 火结合成双链。⑤采用Lipofeet2000将siRNA转入SMMC-7721 肝癌细胞株中,转染方案据试剂说明书标准流程。⑥转染后, 分别于24小时、48小时、72小时后进行MTT检测;6孔板 中,48小时后提取其总RNA,进行RTqPCR检测。⑦MTr检 测:常规MTr检测(波长为490nm),每个样本平行做4个 复孔。( ̄)RTqPCR检测:收集转染48小时后的细胞,用Trizol 液提取其总RNA并检测所得RNA的质量、浓度,各实验组 取2lxg总RNA进行反转录,再以反转录产物为模板,用 TAKARA公司的SYBR Premix Ex Taq(Perfect Rela Time)试 剂盒进行标准曲线的绘制,并以GAPDH为内参做相对表达量 分析。扩增反应体系(共计25 1)为:消毒双蒸水9.5 l, SYBR Premix Ex Taq(2×)12.5 l,上、下游引物(各 5IxmoUL)2 ,RT产物1Ixl。扩增反应条件:95oc×30秒; 95oC x30秒,60℃×30秒,40个循环。结果以采用△ACT 法加以分析。 1.5统计学方法 基因芯片数据的分析:详细步骤和灵敏 度问题以及定量的方法参考Affymetrix GeneChip网站的技术手 册;所有计量资料均采用SSPS 12.0软件包的方差分析。 2结果 2.1 TKT基因在大鼠肝癌中表达及不同中西医治法对其调 节作用 芯片检测结果表明,TKT基因在正常大鼠肝脏表达 中西医结合肝病杂志2013年第23卷第6期 ・357・ 较高,芯片读数计算值接近2590,而肝脏所有15710个基因 的平均计算值为890。在肝癌形成过程中,TKT基因表达逐渐 l・4 l・2 l・0 升高,在16周芯片读数达到8000,见图1;肝癌形成后,该 啪啪瑚咖 喜;啪啪 O 0 O 0 0 0 0 0 0 0 铷0・8 o 6 基因芯片读数计接近6000。不同中医治法对该基因的表达有 不同程度的下调作用,其中,健脾理气治法下调该基因的作 用最强,西药化疗作用相反,具有轻微上调的作用,见图2。 薹叫 0.2 0.O 正常 阴性TKT1 TKT2 TKT3 图4 TKT基因转染48小时后的千扰效率 3讨论 课题组已往的研究发现,与正常大鼠肝脏比较,TKT基 O周 4周 8周t6周 肝病 图1 TKT基因在肝癌形成过程中表达变化 7000 6∞0 5∞O 4000 3000 均200O 10o0 0 正常组模型组西药组清热 活衄 健脾 解毒组化瘀组理气组 图2 TKT基因在不同治疗组芯片读数 2.2人肝癌细胞SMMC-7721的增殖与TKT基因的表达 M1Tr法检测空白对照组、阴性对照组、RNAi组SMMC-7721 肝癌细胞的生长增殖情况。1个RNAi靶序列有明显的效果, 转染该siRNA后,MTr检测显示,转染48小时后对SMMC一 7721的增殖抑制,该组OD值逐渐下降,与阴性对照相比具 有统计学意义(P<0.05)。表明经RNA干扰引起的TKT基 因功能沉默的生物学效应,即在人肝癌细胞SMMC-7721中 TKT基因的生物学功能与该细胞的恶性增殖有关。见图3。 3.5 3.0 ¨-一,… ……- 舍2- 耋2. /—— 、一1. ....1 ./- . 壹I O|I,啦 . 0 0d ld 2d 3d 图3 TKT基因3靶点干扰后的生长曲线 2.3 TKT基因转染48小时后的干扰效率RTqPCR检测表 明,转染后48小时,TKT的RNAi现象显著,该基因相对表 达量显著下降,不到阴性对照的一半(以空白对照组为参照, GAPDH基因为内参,进行/x ACT法分析),见图4,提示 RNAi现象显著,该基因出现表达后沉默。 因的表达在DEN诱发大鼠肝癌形成过程的表达量不断增加, 在第16周达到峰值,推测该基因的异常表达可能与肝癌的发 生发展有着密切的联系。不同中医治法方药的干预后,发现 健脾益气法对TKT基因在肝癌中的表达具有明显的下调作用。 由此我们推测TKT基因可能是健脾益气法防治肝癌的一个分 子靶点,为进一步研究健脾理气治法的作用机理,从贴近临 床实际出发,我们采用RNAi等技术以人肝癌SMMC-7721细 胞株开展工作,以期观察TKT被沉默后与人类肝癌细胞增殖 的关系。 RNAi实验是一种高效、特异的基因沉默手段,目前已成 为研究基因功能的强有力的实验方法 。本实验根据siRNA 的设计原则,利用在线软件设计针对TKT基因的3个siRNA, 分别对SMMC.7721细胞进行转染,结果证实在3个靶序列中 以“CCG AAC TGC TGA AGA AAG A”靶序列的效果较好, 可用于后续生物学功能实验。应用MTF法,对TKT基因干扰 后SMMC-7721肝癌细胞的生长增殖进行检测,结果显示: TKT基因沉默后细胞增殖的能力被削弱,在转染48小时后抑 制的效率已明显高于阴性对照组(P<0.05),证明该基因的 表达在细胞生长增殖方面起重要作用。 已有的研究发现TKT与Wernicke Korsak综合征、阿尔兹 海默症、糖尿病以及癌症等多种疾病有关 “J。也有研究者 通过采用TKT拮抗剂或硫胺素类似物抑制癌症细胞TKT的活 性,发现其增殖受到抑制 。在编码TKT的3个基因中, 目前多数研究认为TKTL.1基因与癌症关系更加密切 , 而对于TKT基因研究较少。我们的研究率先发现健脾益气治 法能够下调TKT基因的表达,且沉默TKT基因表达之后能够 抑制SSMC-7721细胞增殖。因此,TKT基因可能是健脾益气 治法防治肝癌的靶点之一。而对于健脾益气治法调节TKT基 因表达的具体机制仍有待于进一步研究。 参考文献 [1]GUAN DONG—YUAN,FANG ZHAO-QIN.Advances in TCM Treat— ment of Pfima ̄Hepatocarcinoma[J]. ̄umal of Traditional Chinese Medicine,2000;20(3):223-226. 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(收稿日期:2013—11一O8编辑:胡肃平) tumor cell proliferation[J].Cancer Res,1997,57:4242—4248. <>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>● (上接第354页) 白蒺藜、防风祛风止痒,凌霄花去血中伏火,乌梢蛇祛风通 来烯胺、苯巴比妥、光疗法和考来烯胺合用、甲氨喋呤等 。 。 皮肤瘙痒症中医文献称之为“风瘙痒”、“风痒”、“血风 一络,全方共奏益肝熄风止痒之效。而其中乌梢蛇及凌霄花, 蛇一花祛肌肤皮肉间之风,通皮腠脉络之郁,使外达内疏, 疮”和“痒风”等。《诸病源候论》:“风瘙痒者,是体虚受 风,风入腠理与血气相搏而俱往来在于皮肤之间,邪气不能 营卫和,肌肤养,痒去症消。临床观察显示,益肝止痒汤能 够减轻患者瘙痒症状及瘙痒程度,能够改善肝功能,降低血 清5-HT,13-EP水平,疗效较显著,无明显不良反应,是治疗 肝胆源性皮肤瘙痒症的有效方药。 在治疗过程中,嘱其少食辛辣肥厚之品,戒酒,避免熬 夜,多饮水,减少热水浴次数及减低水温,勿用刺激性大的 肥皂及沐浴用品。 参考文献 [1]梁扩寰.肝脏病学[M].第2版,北京:人民卫生出版社, 2006:101—105. 冲击为痛,故但瘙痒也”。《灵枢・刺节真邪篇》说:“邪气 之中人也……,其入深,搏于皮肤之间,其气外发,腠里开, 毫毛摇,气往来行,则为痒”。提示痒的发生是邪气与卫气相 搏,在分肉皮肤之间,影响卫气的正常运行,即邪气与卫气 胶结,往来窜行,而产生痒感。根据我们对顽固性肝胆源性 皮肤瘙痒症的长期临床观察,认为其病因病机为外感湿热疫 毒之邪,或嗜酒肥甘,或脾胃运化失常,湿浊郁而化热,蕴 结肝胆,或情志不遂,肝气郁结,气滞血瘀,久病致使肝阴 血津液不足,或素体阴血亏虚,肝失濡养以致疏泄不及或太 过,肌肤筋脉失养,或血虚生风而致痒。久病肝肾阴虚,水 [23]吴志华.皮肤性病学[M].第4版,广东:广东科技出版社, 1999:206. 不涵木,或因气郁化火,阴液被耗,以致阴不敛阳,肝风内 动而发痒,总辨证为肝虚生风。治疗上我们依据“风盛则 痒”、“诸痒多虚”等理论为指导,遵循前人“治风先治血, 血行风自灭”之旨,以养血、润燥养阴、凉血、活血、祛风 [3]夏隆庆,赵春霞.瘙痒的发生机制、分型和治疗[J].临床皮 肤科杂志,2003,32(11):687—689. [4]丁媛.瘙痒的发生机制、相关疾病和治疗[J].中国麻风皮肤 病杂志,2006,22(6):492—495. [5]JONES EA,BERGASA NV.胆汁淤积性瘙痒的原因[J].现代消 化病及内镜杂志,1997,2(2):143—144. 为主,佐以清热利湿,自拟益肝止痒汤,方中太子参补益脾 肺,益气生津为君药,白术健脾益气,白芍、炙甘草酸甘益 肝阴,鸡血藤、当归活血补血,共为君药;生地凉血养肝阴, 知母清热生津,枸杞子补肝肾阴,丹参、郁金、丹皮活血凉 血,熟大黄、蒲公英、茵陈清热利湿退黄,地肤子、蝉衣、 [6]容健材,魏玮.胆汁郁积性瘙痒症的治疗.临床肝胆病杂志, 1996,12(1):47—48. (收稿日期:2013—07—05编辑:黄育华)