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TXNRD1在肝细胞癌中活性氧相关细胞凋亡导致多药耐药性中的作用

李大志 黄俊杰 郑树森 章爱斌

引用本文:
Citation:

TXNRD1在肝细胞癌中活性氧相关细胞凋亡导致多药耐药性中的作用

DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.02.022
利益冲突声明:本研究不存在研究者、伦理委员会成员、受试者监护人以及与公开研究成果有关的利益冲突。
作者贡献声明:章爱斌负责文章整体构思和设计;李大志负责数据分析,撰写论文;黄俊杰参与撰写及修改论文;郑树森、章爱斌负责指导撰写文章并最终定稿。
详细信息
    通信作者:

    章爱斌,zhangaibin@zju.edu.cn

Role of thioredoxin reductase 1 in multidrug resistance caused by reactive oxygen species-related cell apoptosis in hepatocellular carcinoma

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  • 摘要:   目的  耐药性是肝细胞癌(HCC)化疗失败的主要原因,硫氧还蛋白还原酶1(TXNRD1)作为活性氧(ROS)代谢的主要影响因素,已被证明与HCC患者的不良预后有关。本研究探究TXNRD1在HCC多药耐药机制中的作用。  方法  选取BEL-7402细胞系的BEL/FU细胞作为多重耐药细胞株。siRNA用来干预细胞TXNRD1的表达;实时定量PCR和蛋白质印迹检测TXNRD1的表达;CCK-8法检测和流式细胞术检测用来评估TXNRD1对肝癌细胞ROS蓄积、5-氟尿嘧啶(5-Fu)和多柔比星(DOX)耐药性以及体外凋亡的影响;异种肿瘤移植模型的构建用来研究金诺芬(AUR)在体内对细胞耐药性的影响。计量资料两组间比较采用独立样本t检验。  结果  BEL/FU作为多重耐药HCC细胞系表现出TXNRD1 mRNA与蛋白水平的高表达(P值均<0.05)。AUR作为TXNRD1的抑制剂,联合化疗药物5-FU及DOX处理与单一化疗药物处理相比,细胞克隆集落形成数目明显减少(P值均<0.01),凋亡比例明显增加(P值均<0.001)。N-乙酰半胱氨酸(NAC)作为ROS的清除剂,可以明显削弱siRNA敲低TXNRD1表达对BEL/FU细胞耐药性的影响,应用NAC可以有效降低干扰后细胞的凋亡比例(P值均<0.001)。动物实验也证实,5-Fu与AUR联合治疗相对于单一5-Fu治疗,裸鼠的肿瘤质量更轻(P<0.001),体积更小(P<0.001)。  结论  TXNRD1在HCC耐药中扮演重要角色,抑制其在细胞水平作用可有效改善耐药性,AUR作为TXNRD1抑制剂在HCC综合治疗中也具备极大的应用前景。

     

  • 图  1  TXNRD1在HCC组织和细胞系中的表达

    注:a,正常肝组织和HCC组织中TXNRD1的mRNA水平(TCGA数据集);b,不同病理分级患者的TXNRD1表达水平;c,正常肝细胞LO2和HCC细胞中TXNRD1的mRNA水平;d,BEL/FU和BEL-7402细胞系中TXNRD1的mRNA水平;e,HCC细胞系和LO2中TXNRD1的蛋白质水平;f、g,BEL/FU和BEL-7402细胞系中5-Fu、DOX的IC50值;h,BEL/FU和BEL-7402细胞系中TXNRD 1的蛋白水平;i,BEL/FU和BEL-7402细胞系中的Nrf2表达水平。CP,细胞质蛋白,NP, 核蛋白。

    图  2  siRNA敲低TXNRD1恢复了BEL/FU细胞的药物敏感性

    注:a,BEL/FU细胞系si-Ctrl、si-1#、si-2#中TXNRD1、TXNRD2、TXNRD3的mRNA水平;b,BEL/FU细胞系未处理组、si-Ctrl、si-1#、si-2#中TXNRD1的蛋白质水平;c、d,BEL/FU细胞系si-Ctrl、si-1#、si-2#应用DOX、5-Fu药物后的OD450 nm吸光度曲线;e,BEL/FU细胞系si-Ctrl、si-1#、si-2#应用DOX、5-Fu药物后的细胞克隆集落形成。

    图  3  siRNA抑制TXNRD1导致ROS诱导的细胞凋亡

    注:a,BEL/FU细胞系si-Ctrl、si-1#、si-2#、si-1#+NAC、si-2#+NAC细胞内ROS含量;b,BEL/FU细胞系si-Ctrl、si-1#、si-2#应用5-Fu或5-Fu联合NAC后细胞凋亡比例;c,BEL/FU细胞系si-Ctrl、si-1#、si-2#应用DOX或DOX联合NAC后细胞凋亡比例。

    图  4  BEL/7402和BEL/FU细胞系中细胞凋亡相关的蛋白质表达

    图  5  AUR抑制TXNRD1可克服BEL/FU细胞的多药耐药性

    注:a,BEL/7402、BEL/FU细胞系对药物AUR的IC50;b,BEL/FU细胞系在应用AUR前后对5-Fu的IC50;c,BEL/FU细胞系在应用AUR前后对DOX的IC50;d,BEL/FU细胞系在应用DMSO、AUR、5-Fu、AUR+5-Fu药物后的OD450 nm吸光度曲线;e,BEL/FU细胞系在应用DMSO、DMSO+DOX、DMSO+AUR、AUR+DOX药物后的细胞克隆集落形成;f,BEL/FU细胞系在应用DMSO、DMSO+5-Fu、DMSO+AUR、AUR+5-Fu药物后的细胞克隆集落形成。

    图  6  流式细胞术检测不同分组BEL/FU细胞的凋亡流式图

    图  7  不同分组BEL/FU细胞的调亡比例比较

    图  8  AUR使BEL/FU细胞对5-Fu处理更敏感

    注:a,经DMSO、AUR、5-Fu、AUR+5-Fu处理后,BEL/FU成瘤大体图片;b,经DMSO、AUR、5-Fu、AUR+5-Fu处理后,BEL/FU肿瘤体积变化曲线;c,经5-Fu、AUR+5-Fu处理后,BEL/FU肿瘤观察终点时体积;d,经DMSO、AUR、5-Fu、AUR+5-Fu处理后,BEL/FU肿瘤观察终点时质量;e,经DMSO、AUR、5-Fu、AUR+5-Fu处理后,裸鼠体质量变化曲线。

    表  1  引物序列

    基因名 引物 序列(5′→ 3′)
    TXNRD1 正向 ATGGTGCTTGTGGCCTTTCT
    反向 GCCCACAACACGTTCATTGTC
    TXNRD2 正向 GGCTTCGACCAGCAAATGTC
    反向 CACAGGACGGTGTCAAAGGT
    TXNRD3 正向 GCTCCTTCAGGAAGATTTGGC
    反向 GGGACAACAAAGTCTAGCACCA
    GAPDH 正向 GGAGCGAGATCCCTCCAAAAT
    反向 GGCTGTTGTCATACTTCTCATGG
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-05
  • 录用日期:  2021-09-06
  • 出版日期:  2022-02-20
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