htp://aammt.tmmu.edu.cn 第三军医大学学报,2017,39(24) 2381 甲状腺乳头状癌 (papilarythyroidcarcinoma, PTC) 是甲状腺癌中最常见的病理类型, 约占全部甲状腺癌的 80%, 是近年备受关注的肿瘤之一, 也是内分泌系统肿瘤研究的热点

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1 2380 DOI: /j 雌激素受体 α36 介导雌激素促进甲状腺乳头状癌细胞增殖的分子机制 代宇婕, 廖凌瑶, 邱伊波, 刘智敏 ( 重庆, 重庆医科大学分子医学与肿瘤研究中心 ) [ 摘要 ] 目的研究雌激素受体 α36(estrogenreceptoralpha36,erα36) 介导雌激素促进甲状腺乳头状癌 (papilarythyroidcarcinoma,ptc) 细胞增殖的分子机制及相关信号通路 方法采用免疫组化 (SP) 检测 ERα36 在 34 例人 PTC 组织标本及其 21 例配对癌旁组织标本中的表达 ; 梯度浓度 E2( mol/l) 处理 PTC 细胞株 K1 和 BCPAP 后,Westernblot 检测两种细胞株中 ERα36 的表达 ;10-8 mol/le2 处理后,Westernblot 检测两种细胞株 ERK1/2 和 AKT 磷酸化水平的变化, 以及 ERα36siRNA 对其的抑制作用 ; 梯度浓度的 E2 处理 BCPAP 细胞后,MTT 法检测细胞增殖和 ERα36 sirna 对增殖的抑制作用 结果在人 PTC 组织中 ERα36 的阳性表达率为 82.4%, 明显高于癌旁组织 (P<0.05) PTC 细胞株 K1 和 BCPAP 均表达 ERα36;10-8 mol/le2 处理细胞后,ERα36 的表达增高, 且呈时间依赖性 E2 能促进 BCPAP 和 K1 细胞 ERK1/2 和 AKT 蛋白磷酸化水平增高, 且处理 15min 时 BCPAP 细胞最明显,10min 时 K1 细胞最明显, 而 ERα36siRNA 能抑制 E2 的诱导效果 ;E2 促进 BAPAP 细胞增殖,ERα36siRNA 则抑制 E2 的诱导效果 结论 ERα36 通过 ERK/AKT 途径介导雌激素促进 PTC 细胞增殖 [ 关键词 ] 雌激素受体 α36; 雌激素 ; 甲状腺乳头状癌 ;ERK/AKT [ 中图法分类号 ] Q ;R730.23;R736.1 [ 文献标志码 ] A Molecular mechanism ofestrogen receptor alpha36 in 17βestradiolpromoted proliferationinhumanpapilarythyroidcarcinomacels DAIYujie,LIAO Lingyao,QIU Yibo,LIU Zhimin(MolecularMedicineandCancerResearchCenter,Chongqing MedicalUniversity,Chongqing,400016,China) [Abstract] Objective Todeterminetheefectofestrogenreceptorα36(ERα36)on17βestradiol (E2)promotedproliferationinpapilarythyroidcarcinoma(PTC)cels,andinvestigatetheunderlying mechanismsposiblyinvolved.methods ERα36proteinexpresionwasanalyzedin34PTCtisuesamples and21matchedparacanceroustisuesbyimmunohistochemicalasay(sp).proteinleveloferα36inptc cellinesbcpapandk1inpresenceandabsenceofe2(10-7,10-8 and10-9 mol/l)wasdetectedby Westernbloting.ThelevelsofphosphorylatedERK1/2andAKTwereanalyzedintheBCPAPandK1cels with10-8 mol/le2treatmentbywesternbloting.thebcpapandk1celswereasignedintocontrol,e2, E2+scrambledsiRNA,andE2+ERα36siRNAgroups.TheefectofERα36siRNAontheexpresionof aboveproteinswastestedbywesternbloting.proliferationofbcpapcelsafterthetreatmentofgradient dosesofe2wasmeasuredbymttasay,andtheefectoferα36sirna ontheproliferationwasalso studied.results ThepositiveratesofERα36were82.4% inptctisues,whichweresignificantlyhigher thanthoseinadjacentnormaltisues(p<0.05).bothbcpap andk1celsexpresederα36,and 10-8 mol/le2treatmentenhancedtheexpresionlevelinatimedependentmanner.e2treatmentalso resultedinincreasesinthephosphorylationoferk1/2andakt,andmostsignificantincreaseswereobserved in15minafterthetreatmentinthebcpapcelsand10mininthek1cels.however,erα36sirna inhibitedtheseabovepromotions.what smore,e2inducedcelproliferationinthebcpapcels,whichwas suppresedbyerα36sirna.conclusion ERα36maymedicateE2promotingproliferationofPTCcels througherk/aktpathway. [Keywords] estrogenreceptoralpha36;estrogen;papilarythyroidcarcinoma;erk/akt SupportedbytheGeneralProgramofNationalNaturalScienceFoundationofChina( ).Corespondingauthor:LIUZhimin, liuzm9999@ aliyun.com [ 基金项目 ] 国家自然科学基金面上项目 ( ) [ 通信作者 ] 刘智敏, liuzm9999@aliyun.com [ 优先出版 ] htp://kns.cnki.net/kcms/detail/ r html

2 htp://aammt.tmmu.edu.cn 第三军医大学学报,2017,39(24) 2381 甲状腺乳头状癌 (papilarythyroidcarcinoma, PTC) 是甲状腺癌中最常见的病理类型, 约占全部甲状腺癌的 80%, 是近年备受关注的肿瘤之一, 也是内分泌系统肿瘤研究的热点 [1-2] 研究发现 PTC 的发病率呈现明显性别差异, 女性约为男性的 3 倍, 提示雌激素可能在 PTC 中具有重要作用 [2-4] 雌激素家族中发挥作用的主要分子形式为 17β 雌二醇 (17βestradiol,E2) 雌激素与其相应的雌激素受体 (estrogenreceptor,er) 发生特异性结合而发挥各种生物学功能 ERα36 是一种新型雌激素受体亚型, 主要定位于细胞膜和细胞质 [5] 研究发现 ERα36 主要介导非基因型效应的膜信号途径, 在乳腺癌中与雌激素结合后, 可迅速激活生长因子相关的下游信号转导事件 [6], 如 MAPK/ERK 和 PI3K/AKT 信号通路, 从而增强细胞增殖和侵袭转移能力 PTC 是一种雌激素相关肿瘤, 根据相关文献, 推断 ERα36 对 PTC 的发生 发展具有重要作用, 但其在癌细胞中的表达情况和具体的分子机制尚缺乏相关研究 本研究采用免疫组化检测 ERα36 在人 PTC 组织标本中的表达, 随后通过 Westernblot 实验进一步检测 PTC 细胞中 ERα36 的表达, 并深入探讨 ERα36 在 PTC 细胞中的相关信号通路, 阐明 ERα36 介导雌激素促进 PTC 增殖的分子机制, 表明 ERα36 可能作为 PTC 临床治疗和预后的一个潜在靶点而发挥重要作用, 为 PTC 的靶向研究提供更多的理论依据 1 材料与方法 1.1 材料所用 PTC 细胞株 K1 和 BCPAP 由香港中文大学 GeorgeG.Chen 教授惠赠 收集重庆医科大学附属第二医院普外科经病理诊断为 PTC 的组织标本 34 例作为实验组, 距肿瘤 3cm 处的癌旁组织标本 21 例作为对照组 1.2 主要试剂 RPMI1640 培养基和胎牛血清 (fetalcalfserum,fbs) 购自美国 Gibco 公司 兔抗人 ERα36 多克隆抗体购自美国 CelApplications 公司 鼠抗人 ERK AKT 抗体 羊抗兔二抗 羊抗鼠二抗购自美国 SantaCruz 公司 兔抗人 βactin 抗体 BCA 蛋白浓度测定试剂盒 SDSPAGE 凝胶配制试剂盒购自碧云天公司 ICI PD98059 LY MTT 试剂盒 DMSO 17β 雌二醇购自美国 Sigma 公司 LipofectamineRNAiMAX 购自美国 In vitrogen 公司 免疫印迹化学发光剂 ECL 购自美国 Milipore 公司 预染蛋白 Marker 购自美国 BioRad 公司 免疫组化 (SP) 法试剂盒 DAB 显色试剂盒购自 北京中杉金桥公司 1.3 细胞培养 将 PTC 细胞株 K1 和 BCPAP 贴壁培养于含 10% FBS 100μg/mL 链霉素和 100U/mL 青霉素的 RPMI 1640 培养基中, 置于 37 5%CO 2 饱和湿度孵育箱, 常规培养, 取对数生长期细胞进行实验 1.4 sirna 转染 根据 LipofectamineRNAiMAX 使用说明书对 BCPAP 细胞进行转染,scrambledsiRNA 为阴性对照 1.5 Westernblot 检测 根据具体实验要求进行分组, 分别处理 BCPAP 和 K1 细胞后, 取总蛋白 50μg 进行 10% 聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDSPAGE) 按 海绵 厚滤纸 条带 PVDF 膜 厚滤纸 海绵 的顺序, 将蛋白转移到 PVDF 膜上, 5% 的脱脂奶粉封闭 1h,PBST 洗膜, 加入一抗,4 过夜 PBST 洗膜后加二抗,37 孵育 1h,PBST 洗膜, 用 ECL 发光剂显色,BioRad 凝胶成像系统采集图像, 分析目的条带, 重复 3 次 1.6 MTT 检测细胞增殖 取对数生长期的 BCPAP 细胞, 经胰酶消化后, 制成单细胞悬液, 以每孔 个细胞的浓度接种于 96 孔板中 ; 培养于 37 5%CO 2 孵育箱中, 孵育 24h; 细胞贴壁后, 用不同浓度的 E2( mol/l) 处理 BCPAP 细胞 24h, 每个浓度设 5 个平行孔 ; 每孔加入 20μL0.5mg/mL 的 MTT,37 孵育 4h; 吸去培养液, 每孔加 150μLDMSO, 振荡 10min, 溶解结晶 ; 酶标仪测量波长 490nm 处的光密度值 [D(490)], 计算细胞增殖率 实验重复 3 次 [7] 1.7 免疫组织化学染色法 SP 测定 ERα36 的表达 标本经 10% 甲醛固定, 石蜡包埋,4μm 连续切片 切片用常规脱蜡, 水化, 抗原热修复, 以 3% 过氧化氢室温孵育 30min, 灭活内源性过氧化物酶 ; 用山羊血清封闭 30min, 滴加一抗 (1 100 稀释的兔抗人 ERα36),4 孵育过夜 ; 室温复温 30min 后, 滴加生物素标记的兔抗人 IgG,37 孵育 30min; 辣根酶标记链霉卵白素工作液,37 孵育 15min DAB 显色, 复染, 脱水, 透明, 封片 用 PBS 替代一抗, 作阴性对照 1.8 判断指标 参照文献 [8] 方法测定 在 400 倍光镜下, 每张切片选取 5 个高倍视野, 阳性细胞为细胞质 细胞膜染色为黄色或棕褐色的颗粒 染色强度与阳性细胞百分比如下 :0 为阴性染色, 不显色, 阳性细胞 <5%;1 为弱阳染色, 显色呈浅黄色, 阳性细胞为 6%~25%;2 为阳性染色即中度染色, 显色呈棕黄色, 阳性细胞为 26%~

3 %;3 为强阳性染色, 显色呈深褐色, 阳性细胞 >51% 采用 Remmele 半定量评分, 阳性细胞百分率和显色深浅的乘积 0~1 分为 (-) 2~4 分为 (+) 5~8 分为 (++) >9 分为 (+++) 为便于统计,0 或 + 为阴性即低表达组,++ 或 +++ 为阳性即高表达组 由两位独立的病理科医师在双盲条件下进行免疫染色结果判定 1.9 统计学分析 应用 SPSS18.0 统计软件, 计量数据以 x±s 珋表示, 组间均数差异行 t 检验 组织标本分析行 χ 2 检验 检验水准 :α=005 2 结果 2.1 ERα36 在甲状腺乳头状癌人体组织标本中的表达 ERα36 主要表达于细胞质和细胞膜 ( 图 1) 在 21 例癌旁组织中,ERα36 的阳性表达率为 0 而在 34 例 PTC 组织中,ERα36 的阳性表达率为 82.4%(28/34), 明显高于癌旁组织 (P<0.05) A: 癌旁组织低表达 ;B:PTC 组织高表达 图 1 免疫组化染色观察 ERα36 在人 PTC 和癌旁组织中的表达 (SP 400) #"$%&' #! "!" 2.2 ERα36 在甲状腺乳头状癌细胞 K1 和 BCPAP 中的表达 Westernblot 检测显示两株细胞均能检测到 ERα36 的表达 ( 图 2)!"! 图 2 Westernblot 检测 ERα36 在 K1 和 BCPAP 细胞中的表达 2.3 E2 对 BCPAP 和 K1 细胞 ERα36 表达的影响 选取对数生长期的 BCPAP 和 K1 细胞饥饿培养 24h, 梯度浓度 E2( mol/l) 处理 24h,Westernblot 检测 ERα36 的表达 结果显示 E2 能促进 BCPAP 和 K1 细胞 ERα36 的表达, 且在浓度为 10-8 mol/l 时效果最明显 (P<0.05, 图 3A B) 后用 10-8 mol/le2 处理细胞 h,Westernblot 检测 ERα36 的表达 结果显示 ERα36 的表达随时间延长逐渐增高 (P<0.05, 图 3C D) 2.4 E2 对 BCPAP 和 K1 细胞 ERK1/2 和 AKT 蛋白磷酸化水平的影响 用 10-8 mol/le2 分别处理 BCPAP 和 K1 细胞 min 后,Westernblot 检测结果表明 E2 能促进 BCPAP 和 K1 细胞 ERK1/2 和 AKT 蛋白磷酸化水平的升高 (P<0.05), 且在 15min 时 BCPAP 细胞最明显, 在 10min 时 K1 细胞最明显 ( 图 4) #! "!" " "! #" $%&' " "! ' A:Westernblot 检测梯度浓度 E2( mol/l) 处理 24h 后 K1 和 BCPAP 细胞中 ERα36 的表 达 ;B: 半定量分析结果达 ;D: 半定量分析结果 a:p<0.05, 与 0mol/L 比较 ;C:10-8 mol/le2 处理细胞 h 后 ERα36 的表 a:p<0.05, 与 0h 比较 图 3 E2 促进 K1 和 BCPAP 细胞中 ERα36 表达

4 htp://aammt.tmmu.edu.cn 第三军医大学学报,2017,39(24) ERα36siRNA 抑制 E2 促进的 BCPAP 细胞 ERK1/2 和 AKT 磷酸化水平升高实验前期已构建好 ERα36siRNA 干扰质粒, scrambledsirna 作为对照, 并成功转染 BCPAP 细胞 共设 4 组 : 对照组 E2 组 E2+scrambledsiRNA 组和 E2+ERα36siRNA 组,E2 浓度为 10-8 mol/l 结果显示 : 处理 BCPAP 细胞 15min 后,E2+ERα36siRNA 组中,E2 诱导的 ERK1/2 和 AKT 磷酸化水平升高明显受到抑制 (P<0.05, 图 5) 2.6 E2 对 BCPAP 细胞增殖的影响用梯度浓度的 E2( mol/l) 处理 BCPAP 细胞 24h 后, 采用 MTT 检测各组细胞增殖率分别为 0 (39.0±6.6)% (59.3±11.0)% (28.0± 70)% 结果显示 : 低浓度 E2 促进细胞增殖, 高浓度 E2 抑制细胞增殖 (P<0.05), 最佳处理浓度为 10-8 mol/l 用 10-8 mol/l 处理细胞 h 后, 检测各组细胞增殖率分别为 0 (22.3±6.4)% (67.0±80)%, 结果表明随处理时间增加,E2 对细胞的促增殖作用逐渐增强 (P<0.05) 2.7 ERα36siRNA 抑制 E2 促进 BCPAP 细胞增殖实验共设 6 组 : 对照组 E2 组 E2+ICI182780( 雌激素拮抗剂 ) 组 E2+PD98059(ERK 抑制剂 ) 组 E2+ LY294002(AKT 抑制剂 ) 组和 E2+ERα36siRNA 组, E2 浓度为 10-8 mol/l 检测各组细胞增殖率分别为 0 (68.6±4.7)% (14.1±3.0)% (28.2±2.8)% (28.6±3.4)% (15.2±2.7)%, 结果显示阻断 ERK/ AKT 通路和干扰 ERα36 表达后,E2 的促增殖作用受到明显抑制 (P<0.05)!"#$ %% %$!"#$ %% %$!"#$ %% %$!"#$ %% %$ & & &' &' & & &% &% &$ &$ # #!"#$#!"#$ & & &' &' & & &% &% &$ &$ # #!"#$#!"#$ # # A:Westernblot 检测 BCPAP 细胞中 ERK1/2 AKT 磷酸化水平 ;B C: 分别为 BCPAP 细胞中 ERK1/2 AKT 磷酸化水平半定量分析结果 a:p<0.05, 与 0min 比较 ;D:Westernblot 检测 K1 细胞中 ERK1/2 AKT 磷酸化水平 ;E F: 分别为 K1 细胞中 ERK1/2 AKT 磷酸化水平半定量分析结果 a:p<0.05, 与 0min 比较图 4 E2 促进 BCPAP 和 K1 细胞 ERK1/2 和 AKT 的激活 1: 对照组 ;2:E2 组 ;3:E2+scrambledsiRNA 组 ;4:E2+ERα36siRNA 组 a:p<0.05, 与对照组比较 ;b:p< 005, 与 E2 组比较 A:Westernblot 检测 ;B C: 分别为 ERK1/2 AKT 磷酸化水平半定量分析图 5 ERα36siRNA 抑制 E2 诱导 BCPAP 细胞激活 ERK1/2 和 AKT

5 讨论 传统观点认为,E2 主要通过与经典的核雌激素受体 ERα ERβ 结合直接调控靶基因的表达 然而, 现有研究表明, 雌激素还能触发多种非基因组调节的膜信号通路, 且发现了多种介导快速细胞传导事件的新型雌激素受体 新型雌激素受体 ERα36 已被证实对子宫内膜癌细胞增殖及他莫昔芬耐药起重要作用 [9] 在乳腺癌中,ERα36 能介导 E2 通过膜信号快速激活 MAPK/ERK 和 PI3K/AKT 通路, 从而促进癌细胞的增殖和侵袭转移能力, 使其成为一个新的潜在乳腺癌治疗靶点 [6,10-11] ERα36 在子宫内膜癌 卵巢癌以及胃癌细胞中均有表达, 但其在甲状腺乳头癌中的作用尚不清楚 本研究探索了 ERα36 介导 E2 促进 PTC 细胞增殖的相关通路及其具体的分子机制 在人 34 例 PTC 组织标本中, 免疫组化结果显示 ERα36 主要定位于细胞膜和细胞质, 且阳性表达率为 82.4%, 显著高于癌旁组织 (P<0.05) 此外, 通过 Westernblot 实验在 PTC 细胞 BCPAP 和 K1 中均检测到 ERα36 的表达 ; E2 能促进 ERα36 的表达, 且在浓度为 10-8 mol/l 时最为明显 ;ERα36 的表达随处理时间的增加逐渐增强 随后用 10-8 mol/le2 分别处理 BCPAP 和 K1 细胞, 结果显示 E2 能促进 BCPAP 和 K1 细胞 ERK1/2 AKT 蛋白磷酸化水平的升高 为检测 ERα36 是否参与 E2 的相关信号通路, 本研究于前期构建了 ERα36 sirna 干扰质粒, 并以 scrambledsirna 为对照, 结果显示 :ERα36siRNA 明显抑制了 E2 对 ERK1/2 AKT 蛋白磷酸化水平的促进, 表明 ERα36 在 E2 介导的信号通路中发挥了重要作用 为证实 ERα36 是否介导 E2 促进 PTC 增殖, 用 MTT 检测细胞增殖情况, 结果显示 E2 能促进细胞增殖, 而在阻断 ERK/AKT 通路后, E2 的促增殖作用受到明显抑制 综上所述, 本研究结果表明, 在 PTC 中,ERα36 介导雌激素通过 ERK/AKT 途径促进 PTC 细胞增殖, 进一步说明了 ERα36 可能成为 PTC 治疗和预后的一个潜在靶点 但是 ERα36 与雌激素结合后可参与细胞中多种非基因型信号通路的调控, 并发挥不同的生物学功能 因此, 需要进一步研究 ERα36 介导雌激素对 PTC 作用的具体信号通路, 可为 PTC 的临床治疗和预后评估提供更多的理论依据 参考文献 : [1] DALALV,KAURM,BANSALA.Papilarycarcinomathyroid withanastomosingchannels:anunusualmorphology[j].j LabPhysicians,2017,9(2): DOI: / [2] RAHBARIR,ZHANG L, KEBEBEW E. Thyroid cancer genderdisparity[j].futureoncol,2010,6(11): doi: /fon [3] DERWAHLM,NICULAD.Estrogenanditsroleinthyroid cancer[j].endocrrelatcancer,2014,21(5):t doi: /erc [4]PRZYBYLIKMAZUREKE,HUBALEWSKADYDEJCZYK A, FEDOROWICZA,etal.Factorsconnectedwiththefemale sexseem toplayanimportantroleindiferentiatedthyroid cancer[j].gynecolendocrinol,2012,28(2): DOI: / [5] WANGZ, ZHANG X, SHEN P, etal. Identification, cloning,andexpresionofhumanestrogenreceptoralpha36, [6] CHAUDHRIRA,SCHWARTZN,ELBARADIEK,etal. RoleofERα36inmembraneasociatedsignalingbyestrogen [J].Steroids,2014,81:74-80.DOI: /j.ster oids anovelvariantofhuman estrogen receptoralpha66[j]. Biochem BiophysResCommun,2005,336(4): DOI: /j.bbrc [7] 唐萃, 杨磊, 王旎, 等.G 蛋白偶联雌激素受体 1 表皮生长因子受体和趋化因子受体 1 在甲状腺乳头状癌中的表达及意义 [J]. 第三军医大学学报,2014,36(12): TANGC,YANGL,WANGN,etal.Expresionandsignifi canceofgper1,egfrandcxcr1inpapilarythyroidcarci noma[j].jthirdmilmeduniv,2014,36(12): [8] 赵乐, 唐萃, 杨磊, 等.Caveolin1 GPR30 和 Vimentin 在甲状腺乳头状癌组织中的表达及意义 [J]. 中国免疫学杂志,2015,31(11): DOI: /j.isn X ZHAOL,TANGC,YANGL,etal.Expresionandsignifi canceofcaveolin1,gpr30andvimentininpapilarythyroid carcinoma[j].chinjimmunol,2015,31(11): doi: /j.isn x [9]LINSL,YAN LY,ZHANG X T,etal.ERalpha36,a variantoferalpha,promotestamoxifenagonistactionin endometrialcancercelsviathemapk/erkandpi3k/akt pathways[j].plosone,2010,5(2):e9013.doi: /journal.pone [10] YINL,ZHANGXT,BIANXW,etal.Disruptionofthe ERα36EGFR/HER2 positive regulatory loops restores tamoxifensensitivityintamoxifenresistancebreastcancer cels[j].plosone,2014,9(9):e doi: /journal.pone [11]CHAUDHRIRA,OLIVARESNAVARRETER,CUENCAN, etal.membraneestrogensignalingenhancestumorigenesis andmetastaticpotentialofbreastcancercelsviaestrogen receptorα36(erα36)[j].jbiolchem,2012,287(10): DOI: /jbc.M ( 收稿 : ; 修回 : ) ( 编辑郭建秀 )

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