精胺氧化酶靶向调控硫氧还蛋白还原酶1促进结肠癌恶性进展

目的探讨精胺氧化酶(spermine oxidase,SMOX)靶向调控硫氧还蛋白还原酶1(thioredoxin reductase 1,TR1)对结肠癌恶性进展的影响。方法收集2018年9月至2019年6月就诊于南京市第一医院的30例结肠癌患者的结肠癌组织及其癌旁组织。采用免疫组织化学染色检测组织中的SMOX表达。采用Western blot实验检测结肠癌细胞株(HCT116、SW480、DLD-1、SW620、Caco-2、HCT-15、T84和LS123)和正常结肠细胞株NCM460的SMOX表达。利用基因表达谱互作分析(Gene Expression Profiling Interactive Analysis,GEPIA)网站查询SMOX在结肠癌组织与癌旁组织中的表达情况和SMOX表达水平与患者总生存的关系。采用Western blot实验检测上述细胞和组织中代谢产物亚精胺合成酶的水平。利用2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯(2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate,DCFH-DA)结合流式细胞术和组织免疫荧光实验分别检测结肠细胞和组织中代谢副产物活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平。选取SMOX表达水平最高的结肠癌细胞株HCT116和SW480为实验对象,构建慢病毒载体,用PLKO.1-puro-shCtrl、PLKO.1-puro-shSMOX、PLKO.1-puro-shSMOX+pcDNA3.1和PLKO.1-puro-shSMOX+pcDNA3.1-TR1分别转染细胞,分别为shCtrl组、shSMOX组、shSMOX+pcDNA3.1组和shSMOX+TR1组。Western blot实验检测HCT116和SW480细胞shCtrl组和shSMOX组SMOX与TR1的表达情况,以及HCT116细胞shSMOX+pcDNA3.1组和shSMOX+TR1组的TR1表达水平。利用细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8)检测细胞增殖活力。碘化丙啶(propidium iodide,PI)单染结合流式细胞术检测肿瘤细胞周期变化。PI/异硫氰酸荧光素-膜连蛋白(PI/fluorescein isothiocyanate-Annexin V,PI/FITC-Annexin V)双染结合流式细胞术检测细胞凋亡/坏死情况。Transwell体外侵袭实验分析细胞侵袭能力。shCtrl组、shSMOX组、shSMOX+pcDNA3.1组和shSMOX+TR1组的HCT116细胞稀释至浓度为1×107个/mL的细胞悬液分别向裸鼠右侧腋窝皮下注射0.2 mL细胞悬液,建立裸鼠结肠癌移植瘤模型。4周后处死裸鼠,分离组织,剥取肿瘤称重。运用免疫组织化学染色检测裸鼠结肠肿瘤组织中Ki-67阳性细胞数。结果SMOX在8种结肠癌细胞株和结肠癌组织中的表达水平均高于正常结肠细胞株和癌旁组织,且与不良预后有关(均P<0.05)。与正常结肠细胞和癌旁组织比较,8种结肠癌细胞和结肠癌组织中的代谢产物亚精胺合成酶和ROS水平随SMOX的高表达同步升高(均P<0.05)。与shCtrl组比较,shSMOX组G_(0)/G_(1)期细胞数目增多,PI/Annexin V双阳性细胞数目增加,细胞增殖活性降低,侵袭数量减少,SMOX和TR1表达水平降低(均P<0.05)。与shSMOX组和shSMOX+pcDNA3.1组比较,shSMOX+TR1组TR1表达水平升高,S期细胞数目增多,PI/Annexin V双阳性细胞数目减少,细胞增殖活性升高(均P<0.05)。裸鼠结肠癌移植瘤模型显示,注射后14 d,与shCtrl组比较,shSMOX组和shSMOX+pcDNA3.1组肿瘤体积和重量均降低,结肠肿瘤组织中Ki-67阳性细胞数减少,而shSMOX+TR1组肿瘤体积、重量和结肠肿瘤组织中Ki-67阳性细胞数则较shSMOX+pcDNA3.1组增加(均P<0.05)。结论SMOX在结肠癌细胞和组织中表达上调,可能通过靶向提高TR1的表达促进细胞周期运转,抑制细胞凋亡,促进细胞增殖和侵袭能力及肿瘤生长,进而促进结肠癌恶性进展。