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不同乳腺癌细胞系中TLR5和NLRC4受体的表达和定位

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李伟等不同乳腺癌细胞系中TLR5和NLRCA受体的表达和定位第12期 ・1761・ doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.12.007 不同乳腺癌细胞系中TL 和NLRC4受体的表达和定位① 李伟卓召振骆姝琳任凌雁陈琨刘水和袁军 (贵州省人民医院中心实验室,贵阳550002) 中图分类号R730 文献标志码A 文章编号1000-484X(2016)12-1761-05 [摘要】 目的:探究TLR5和NLRCA受体在不同乳腺癌细胞系MDA-MB-231、MCF-7和MDA—MB-435中的表达和定位 情况,并探讨重组鞭毛素蛋白对乳腺癌细胞TLR5受体的激活情况。方法:利用Real—time PCR法检测MDA.MB-231、MCF-7和 MDA—MB-435细胞TLR5和NLRC4 mRNA表达水平,用流式细胞仪检测MDA-MB-231、MCF-7细胞TLR5受体的表达和定位。 纯化重组鞭毛素蛋白即全长鞭毛素蛋白FliC(同时激活TLR5和NLRCA两条通路)、Flic△90-97(不能激活TLR5通路)、FliC. L3A(不能激活NLRC4通路)、FliCA90-97:L3A(两条通路都不激活)。用1 g/ml重组鞭毛素蛋白刺激MCF-7细胞,12 h后, ELISA法检测IL一8的分泌。结果:MCF-7细胞TLR5 mRNA表达水平最高,约是MDA—MB-435细胞的1 700倍,MDA—MB-231 细胞TLR5表达水平是MDA—MB-435的约200倍。TLR5在MCF-7细胞浆和胞膜上均有表达,而MDA—MB-231细胞只在胞浆 中表达。激活TLR5通路的FliC和FliC-L3A能够刺激MCF-7细胞分泌IL一8,而不激活TLR5通路的FliCA90-97和FliCA90. 97:L3A则不能。结论:不同乳腺癌细胞系都表达TLR5和NLRCA,但是表达部位和表达水平不同。MCF-7细胞TLR5和 NLRC4表达高于其他乳腺癌细胞系。乳腺癌细胞系表面的TLR5受体可以被鞭毛素蛋白激活,为进一步探讨TLR5通路的激 活在乳腺癌细胞增殖中的作用提供实验基础。 [关键词] 乳腺癌细胞系;TLR5;NLRC4 Expression and locati0n 0f TLR5 and NLRC4 in diferent breast cancer cell lines /_J Wei,ZHUO Zhao—Zhen,LUO Shu—Lin,REN Ling—Yah。CHEN Kun,LIU Shui-He,YUAN Jun.Central Laboratory of Guizhou Provincial People s Hospital,Guiyang 550002,China [Abstract] Objective:To explore the expression and location of TLR5 and NLRC4 on diferent breast cancer cell lines MDA— MB一23 1,MCF-7 and MDA.MB-435 and TLR5 activation in breast cancer cell line by recombinant flagellin.Methods:The ITIRNA level 0f TLR5 and NLRC4 in MDA.MB-23 1.MCF-7 and MDA.MB-435 cell were detected with quantitative Real—time PCR and TLR5 expression and location in MDA.MB-23 1 and MCF.7 cell were detected with Flow cytometry.Induction.expression.purification and i- dentification of recombiant flagellin,including FliC(activating both,I’LR5 and NLRC4),niC△90_97(unable to activate TLR5),FliC— L3A(unable to activate NLRCA),FliCA90-97:L3A(unable to activate both TLR5 and NLRC4).1 g/ml recombinant lfagellin were used to stimulate MCF_7 cell lines.12 h later。the supernate were collected.and ELISA was performed to assess the secretion of IL. 8.Results:The mRNA level of TLR5 in MCF-7 cell was 1 700 folds higher than that of MDA.MB-435.TLR5 was expressed in MCF-7 cell surface and ctyoso1.while expressed only in cytOSOl in MDA.MB-23 1 cel1.FliC and F1iC.L3A.which were able to activate TLR5 pathway,stimuahed MCF-7 cell line to secret IL.8,but FliC△90_97 and FliCA90-97:L3A did not.Conclusion:TLR5 and NLRCA have been expressed in different breast cancer lines.but there exists diference on the expression level and location of TLR5.Expression level 0f TLR5 and NLRC4 in MCF-7 cell were higher than other breast cancer lines.TLR5 receptor which is expressed on the surface of breast cancer cell can be activated by flagellin.and these work also provide us experimental basis to further understnd the impacta of TU activation on breast cancer cell D10liferation. 『Key words  BrIeast cancer cell line:TLR5;NLRCA TLRs在癌症进展中起着重要作用 。研究发 现乳腺癌、宫颈癌、肺癌、前列腺癌等肿瘤细胞均有 TLR的表达。TLRs的激动剂有可能促进肿瘤细胞的 增殖,但是也有研究发现,不同的TLRs配体刺激 TLR3、TLR4、TLR5、TIJR7和TLR9,表现出不同程度的 抗肿瘤效果 。 。鞭毛素是细菌鞭毛的重要构成组 件,也是一种重要的PAMPs。鞭毛素蛋白作为TLR5 和NLRCA的天然配体,激活TLR5介导的信号通路, 启动促炎基因的表达。先前的研究发现,TLR5激动 剂一鞭毛素蛋白具有抑制肿瘤的功能 m],鞭毛素蛋 ①本文受贵州省卫计委科学技术基金(gzwjkj2015—1-020)和贵州省人民医院博士基金(GZSYBS[2015]11号)资助。 作者简介:李伟(1983年一),男,博士,主要从事肿瘤免疫方面的研究,E-mail:1wcy2010@yeah.net。 军(1970年一),女,博士,教授,主要从事移植免疫及肿瘤免疫方面的研究,E-mail:junyuan99430@163 通讯作者及指导教师:袁中国免疫学杂志2016年第32卷 白和表达鞭毛蛋白的细菌在小鼠模型中表现了抗肿 1.2.4流式细胞术检测乳腺癌细胞系胞膜和胞浆 TLR5表达胞膜TLR5的表达:用PBS洗涤不同乳 瘤效果¨ j。但乳腺癌细胞系中是否存在鞭毛素蛋 白的另外一个受体——NLRCA,目前尚无研究报道。 不同乳腺癌细胞系包括高转移的人乳腺癌细胞系 MDA.MB.231和低转移能力的人乳腺癌细胞系MCF一 7中NLRCA受体表达情况目前并不十分清楚,本研究 将探讨不同乳腺癌细胞系MDA—MB-231、MCF-7和 腺癌细胞系,加人FcR受体阻断剂孵育20 min后, 1 500 r/minx5 min,PBS洗涤一遍,分别加入抗体 TLR5.FITC和同型对照抗体孵育30 min后, 1 500 r/minx5 min洗涤,用PBS重悬,用流式细胞 仪进行检测。用Flowjo软件对结果进行分析,检测 不同乳腺癌细胞系TLR5的平均荧光强度,并用直 MDA—MB435中TLR5和NLRC4受体的表达情况,为 利用鞭毛素蛋白进行抗肿瘤免疫,以及探讨这两条通 路在介导鞭毛素蛋白抑制乳腺癌细胞增殖中的作用 提供实验基础。 方图表示。 细胞膜和胞浆TLR5表达:用PBS洗涤不同乳腺 癌细胞系,加入FcR受体阻断剂孵育20 min后,PBS 洗涤一遍,加入固定和破膜剂,孵育1 h后, 1材料与方法 1.1实验试剂、仪器和细胞系 抗体TLR5.FITC (Abeam公司);同型抗体IgG2a-FITC、DMEM培养 基(Gibco公司);L-谷胺酰胺、氨苄青霉素和链霉素 (北京索莱宝公司);胎牛血清(杭州四季青公司); 0.25%胰蛋白酶(Hyclone);人IL.8细胞因子检测 试剂盒(武汉博士德公司)。hTLRSF:TCCCT— GAACTCACGAGTCTI ̄;hTLR5 R:GGTTGTCAAGTC- CGTAAAATGC。hNLRC-4F:GTGTrCTCCCACAAG— rITITI1G—A;hNLRC4R: AGTAACCATTCCCCTTGGTC; hGAPDH—F: GGAAGGTGAAGGTCGGAGTC;hGAP— 2 000 r/minx5 min离心洗涤一次,分别加入抗体 TLR5.FITC和同型对照抗体孵育30 min后,1 500 r/ minx5 min洗涤后,用PBS重悬,用流式细胞仪进行 检测。用Flowjo软件对结果进行分析,检测不同乳腺 癌细胞系TLR5的平均荧光强度,并用直方图表示。 1.2.5 ELISA法检测重组鞭毛素蛋白刺激MCF-7 细胞后IL一8的分泌 MCF-7细胞加入96孔板, 50 ooo+/孔,加入鞭毛素蛋白1 g/ml,刺激12 h 后收集上清,ELISA法检测上清中IL一8浓度,方法 见IL一8细胞因子检测试剂盒。 1.3统计学方法实验结果用GraphPad Prism 5.0 DH.R:TCAGCCTYGACGGTGCCATG。所有引物均 软件进行统计处理。所得结果的比较采用One—way ANOVA和t检验共同分析。P<0.05表示差异有统 计学意义。 由上海生工合成。FACS Airia M。流式细胞仪(BD公 司)、BioRad iQ5荧光定量PCR仪。MDA-MB一231、 MCF-7和MDA.MB-435细胞购自武汉博士德公司, Caco22细胞、表达菌株FliC、FliC-L3A、FliC△90_97 和Flic△90-97:L3A由中国科学院武汉病毒所鄢慧 民研究员惠赠。 2 结果 2.1 不同乳腺癌细胞系TLR5受体基因的表达 因 为MDA—MB-435细胞表达TLR5和NLRCA水平很低, 其他乳腺癌细胞TLR5 mRNA水平均与之相比,计算 相对表达情况。结果显示,MDA—MB-231、MCF-7和 1.2实验方法 1.2.1细胞培养MDA—MB-231、MCF=7和MDA- MB-435细胞培养于含10%胎牛血清的DMEM完 MDA.MB-435细胞均表达TLR5受体,其中MCF-7细 全培养基中,每隔3~5 d进行传代培养,待细胞进 入对数生长期时,收获细胞备用。 1.2.2重组鞭毛素蛋白的表达和纯化 方法见参 考文献[13]。 胞TLR5 mRNA表达水平显著高于MDA—MB-435和 MDA-MB-231细胞系(P<0.001),约是MDA—MB-435 细胞的1 700倍。MDA—MB-231细胞TLR5表达是 MDA MB-435的约200倍(图1)。 1.2.3 Rea1.time PCR法检测乳腺癌细胞系TLR5 和NLRC4 mRNA水平。首先,采用TRNzol总RNA 2.2不同乳腺癌细胞系中NLRC4受体基因的表达 荧光定量PCR结果显示NLRC4受体在MCF-7和 MDA.MB-231细胞均有相对高的表达,MCF-7细胞 NLRC4的mRNA水平显著高于MDA-MB-435和 MDA—MB-231(P<0.001),约是MDA—MB-435的 提取试剂进行样本RNA提取,实验操作按产品说明 书进行。然后,将总RNA逆转录成eDNA。最后, 每个样品3个复孔,实时荧光PCR反应。反应条件 为:(95oC 30 S,95℃5 S)×40个循环,60℃30 s, l1 000倍。MDA—MB-231细胞NLRC4的表达约是 MDA.MB-435的2 000倍(图2)。 60~95℃进行溶解曲线分析。根据CT值,结果采 用2-AACT法进行数据的相对定量分析。 2.3 MCF.7细胞TLR5受体胞浆和胞膜的表达水 李伟等不同乳腺癌细胞系中TLR5和NLRC4受体的表达和定位第l2期 平 流式细胞术分析结果显示,MCF-7细胞膜 TLR5一FITC平均荧光强度为428,与同型对照相比 显著升高(P<0.01)。当加破膜固定剂之后进行胞 内TLR5.FITC染色,与胞膜TLR5染色相比,MFI显 著升高(P<0.01)(图3),说明TLR5在MCF-7细胞 膜和细胞浆均有表达。 2.4 MDA.MB.231细胞TLR5受体胞浆和胞膜 的表达水平MDA-MB-231细胞膜用TLR5一FITC 染色后,平均荧光强度为189,与同型对照相 (MFI为180)比没有显著变化(P>0。05)。当加 透膜剂之后,MFI明显升高(为420)(图4),说明 MDA.MB-231细胞TLR5受体主要表达在其 胞内。 2.5重组鞭毛素蛋白刺激MCF-7细胞IL-8的分泌 用1 g/ml鞭毛素蛋白刺激MCF-7细胞,12 h后 收集上清检测IL.8浓度。结果显示,不激活TLR5 的FliC△90-97和FliC△90_97:L3A均不能刺激MCF一 7细胞产生IL一8,而激活TLR5通路的重组鞭毛素蛋 白FliC和FliC.IJ3A刺激MCF-7细胞后IL一8分泌量 图1不同乳腺癌细胞系中TLR5的表达 Fig.1 Expression of TLR5 on different breast cancer cell line Note: .P<O.001.  ‘图2不同乳腺癌细胞系中NLRC4的表达 Fig.2 Expression of NLRCA on diferent breast cancer cell Hne Note: .P<O.001. 显著高于FliCA90-97和FliCA90—97:L3A(P< 0.001)。见图5。 sl0 一=0一日盈‘盘H .1 100 10 10 1 104 FlTC 图3 MCF-7细胞TLli5受体胞浆和胞膜的表达水平 Fig.3 Expression of TLI in cytoplasm and cytomember of MCF_7 breast cancer cell line FITC 图4 MDA—MB-231细胞TLR5受体胞浆和胞膜的表达 水平 Fig.4 Expression of TLR5 in cytoplasm and cytomember 0f MDA.MB.231 breast cancer cell line 图5重组鞭毛素蛋白刺激MCF-7细胞后IL-8的分泌 Fig.5 Secretion of IL-8 in MCF-7 cell line after stimula- ted by recombinant flagellin Note:{.P<0.001. 3讨论 免疫细胞通过不同的模式识别受体识别不同的 病原相关分子模式,这些模式识别受体包括TLRs、 RLRs和NLRs等。在抗肿瘤方面,免疫细胞模式识 别受体的激活有利于增强抗肿瘤免疫,清除癌细胞。 另一方面,分泌的细胞因子又对肿瘤免疫微环境起 到了不同的作用,包括炎性细胞的浸润以及诱 发多种肿瘤的发生。另外,肿瘤细胞也表达不同的 模式识别受体,与肿瘤的发生发展密切相关,可以介 导不同的配体激活相关信号通路,调节着肿瘤的增 殖、侵袭和转移。 鞭毛素蛋白有可能通过除TLR5通路外的另外 一条通路NLRC4来参与介导鞭毛素蛋白的抗肿瘤 效应。当NLRC4炎症复合体激活后,能够加工炎症 细胞因子IL-1 p、IL.18、IL一33的前体,使它们成 熟 。虽然,目前关于NLRC4通路与肿瘤关系的 研究还较少,尚无明确的结论。但研究发现,在一些 肿瘤类型中IL-lp和炎症小体上调,IL一1p和炎症小 体在抗肿瘤免疫和诱导致瘤方面可能存在相反的效 果。IL.1B通过刺激抗肿瘤免疫消除恶性细胞并增 强化疗效果。Chen等 发现,肿瘤炎症小体来源 的IL一1B可募集粒细胞,提高EB病毒引起的鼻咽癌 无局部复发存活率。因此,NLRC4通路的激活可能 与肿瘤的进展、预后有关。 本研究发现,不同乳腺癌细胞系都表达TLR5 和NLRC4受体,但是表达部位和表达水平存在差 异。MCF-7细胞TLRSmRNA表达最多,表达水平约 是MDA—MB-435细胞的1 700倍,MDA.MB-231细 胞TLR5表达是MDA.MB-435的约200倍。TLR5 受体在MCF-7细胞浆和胞膜上均有表达,而MDA. MB-231细胞只在胞浆中表达 。提示鞭毛素蛋白 不直接抑制MDA.MB.231细胞,可能需要加入转染 试剂使其进胞膜后才能够激活TLR5通路而发挥作 用。MCF-7细胞浆和胞膜除了表达TLR5受体,也 表达高水平的NLRC4,说明鞭毛素蛋白有可能通过 激活NLRC4而发挥抑制效果。有文献报道,TLR5 在介导鞭毛素抑制MCF-7细胞增殖的作用,并没有 考虑NLRC4通路。因此,本研究提示,需要综合考 虑两条通路所介导的鞭毛素蛋白抗肿瘤效果。本研 究利用分别激活TLR5和NLRC4的重组鞭毛素蛋 白刺激MCF,7细胞,发现只有激活TLR5通路的 MCF-7细胞能够分泌IL一8,这说明IL一8的分泌依赖 于TLR5通路的激活。表达在乳腺癌细胞系表面的 TLR5受体可以被鞭毛素蛋白激活,也进一步证明了 中国免疫学杂志2016年第32卷 TLR5受体位于MCF-7细胞膜上,为我们深入探讨 TLR5通路的激活在乳腺癌细胞增殖中的作用提供 实验基础。文献报道,IL.8能够抑制MCF-7细胞的 凋亡 。而且乳腺癌患者IL一8的上调与较差预后 相关 7I墙J。提示在探讨鞭毛素的抗肿瘤效果时,必 须考虑其对乳腺癌细胞直接刺激后细胞因子分泌可 能影响其抗肿瘤的效果。另一方面,鞭毛素蛋白通 过TLR5通路刺激免疫细胞的激活,可能促进机体 的抗肿瘤效应。 本研究提示,大部分乳腺癌细胞系表达TLR5 和NLRC4受体,TLR5受体分布于乳腺癌细胞系的 胞膜或者胞浆,位于胞膜的TLR5受体可以被鞭毛 素蛋白激活而分泌炎症因子IL一8。这两种受体的激 活在介导鞭毛素蛋白的抗肿瘤方面具有哪些作用, 是促进乳腺癌增殖,还是抑制乳腺癌细胞增殖,促进 其凋亡,需要进一步实验探讨。本研究为进一步探 讨乳腺癌细胞中TLR5和NLRC4通路的激活在肿 瘤增殖中的作用提供实验依据。 参考文献: [1] Rakoff-Nahoum S,Medzhitov R.Toll—like receptors and cancer [J].Nat Rev Cancer,2009,9(1):57-63. 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Notch信号通路后,肺组织NICD、ROR ̄/t表达降低, [8]Wei Y,Liu B,Sun J,et a1.Regulation of Thl7/Treg function 另外肺组织及PBMC中ROR ̄/t mRNA表达亦降低, IL.17分泌减少,同时HE染色也可观察到气道炎症 的缓解,以上结果均说明阻断Notch信号通路能够 缓解毛支大鼠症状。 综上所述,Notch信号通路能够通过调节Th17 细胞的功能和状态影响毛支病情及预后。本实验通 过注射GSI阻断毛支大鼠Notch信号通路,抑制了 Thl7细胞应答,减弱了其促炎作用,缓解了毛支炎 症,为毛支的治疗提供了新的思路。 参考文献: [1],.pymar K,Skjerven HO,Mikalsen IB.Acute bronchiolitis in infants,a review[J].Scand J Trauma Resusc Emerg Med,2014, 22:23. 李宾,吴福玲,冯学斌,等.呼吸道合胞病毒毛细支气管炎 患儿外周血CD4 CD25 调节性T细胞与Thl7细胞功能变化 及意义[J].细胞与分子免疫学杂志,2012,28(4):426-428. Amsen D.Helbig C,Backer RA.Notchin T cell differentiation:all things considered[J].Trends Immunol,2015,36(12):802 814. Zhang W,Zhang X,Sheng A,et a1.^y-secretase inhibitor alleviates acute airway inflammation of allergic asthma in mice by downregulating Thl7 cell differentiation[J].Mediators Ilfnamm, 2015,2015:258168. Pickles RJ,DeVincenzo JP.Respiratory syncytila virus(RSV)and its propensity for causing brenchiolitis[J].J Pathol,2015,235 (2):266也76. 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