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编号:10929072
趋化因子受体CCR7促进乳腺癌细胞的趋化与侵袭
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2004年第20期
     CC chemokine receptor7 induces chemotaxis and invasion of breast cancer cells

    MA Fei, NING Li, ZHANG YingMei, XU BingHe

    1Department of Medical Oncology, Cancer Hospital & Cancer Institute, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical University, Beijing 100021, China, 2Department of General Surgery, Peking Union Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical University, Beijing 100730, China, 3Health Science Center, Peking University, Beijing 100083, China

    【Abstract】 AIM: To study the chemotaxis and invasion of breast cancer cells facilitated by CC chemokine receptor7 (CCR7). METHODS: Reverse transcriptionPCR analysis of CCR7 was performed in three breast cancer cell lines. The chemotaxis and invasion assays were performed on breast cancer cells in presence of secondary lymphoid tissue chemokine (SLC), a ligand of CCR7, and when CCR7 was blocked. RESULTS: Breast cancer cell lines expressed different levels of CCR7 mRNA. SLCmediated chemotaxis and invasion could be checked in those breast cancer cells. Both chemotaxis and invasion could be blocked by neutralizing antiCCR7 antibody. CONCLUSION: Chemotaxis and invasion of breast cancer cells can be facilitated by CCR7 expression. CCR7 may play an important role in the lymph node metastasis of breast cancer.

    【Keywords】 chemokine S CC; receptors, chemokine; CCR7; breast neoplasms; lymphatic metastasis

    【摘要】 目的: 研究趋化因子受体CCR7的表达对乳腺癌细胞趋化活性与侵袭活性的促进作用. 方法: RTPCR法测定3株乳腺癌细胞MCF7, MDAMB231, MDAMB361中CCR7的表达;在CCR7的配体SLC作用下,通过趋化小室法检测不同乳腺癌细胞的趋化活性与侵袭活性;检测CCR7的封闭对乳腺癌细胞趋化活性和侵袭活性的影响. 结果: 3株乳腺癌细胞中均存在不同程度CCR7的表达,其配体SLC对3种乳腺癌细胞均存在不同程度的趋化活性和侵袭活性,CCR7的封闭也能够在不同程度上抑制乳腺癌细胞的这种趋化活性和侵袭活性. 结论: 趋化因子受体CCR7的表达能够促进乳腺癌细胞的趋化与侵袭,从而可能在乳腺癌细胞向淋巴结转移中发挥重要作用.

    【关键词】 趋化细胞因子类,CC;受体,趋化因子;CCR7;乳腺肿瘤;淋巴转移

     0引言

    许多恶性肿瘤细胞都能够特异性表达特定的趋化因子受体,如CXCR4, CCR7, CCR10等,目前认为它们的表达在恶性肿瘤器官特异性转移中发挥重要作用[1]. 其中CC家族趋化因子受体CCR7的配体SLC(secondary lymphoid tissue chemokine)和ELC(EBI1ligand chemokine)在淋巴结中特异性高表达,而许多肿瘤细胞表面有CCR7的表达. 研究证实,CCR7的表达与多种恶性肿瘤的淋巴结转移密切相关,其中包括食管癌[2]、胃癌[3]、肺癌[4]等,然而CCR7是否也参与了乳腺癌淋巴结转移的形成,尚无定论[1]. 为此,我们体外检测了不同乳腺癌细胞株CCR7的表达,并且评价了CCR7的表达对体外SLC介导的乳腺癌细胞的趋化与侵袭的影响,为进一步研究乳腺癌细胞向淋巴结转移的机制奠定了基础.

     1材料和方法

    1.1材料

    乳腺癌细胞株MCF7, MDAMB231, MDAMB361由本室常规传代培养;Trizol RNA提取试剂盒,购自Life Technologies公司;MMLV逆转录酶,DTT, DEPC等购自Gibco公司;OligodT15购自Promega公司;Taq DNA聚合酶、dNTPs购自TakaRa公司;人趋化因子SLC由医科院肿瘤研究所张叔人教授惠赠;人CCR7 mAb购自R&D Systems公司;趋化小室与多聚碳酸酯膜(8.0 μm孔径,25 mm×80 mm),购自Neutroprobe公司.

    1.2方法

    1.2.1乳腺癌细胞CCR7表达的检测各取1×106的不同乳腺癌细胞,按照Trizol RNA提取试剂盒说明提取细胞总RNA. 取6 μg总RNA与0.5 μg oligodT15混合,逆转录获得cDNA. 以其作为模板,PCR扩增CCR7中一大小为530 bp的片段. 所用的上游引物为5′–TCCTTCTCATCAGCAAGCTGT 3′,下游引物为5′–GAGGCAGCCCAGGTCCTTGAAG 3′. 具体反应步骤为: 37 ℃ 1 h, 72 ℃ 5 min,完成逆转录;94 ℃变性30 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,35个循环完成PCR后,再72 ℃充分延伸10 min. 以人Tubulin作为内对照,其上游引物为 5′CTCATCACAGGCAAGGAAGAT3′,下游引物为5′TTAAGGTAAGTGTAGGTTGGG3′,大小为410 bp. 扩增产物进行1.5 g/L琼脂糖凝胶电泳,以各自Tubulin作为内对照调整上样量,电泳图像经Fluors MultiImager凝胶成像扫描仪分析,比较乳腺癌细胞中CCR7的相对表达量.

    1.2.2乳腺癌细胞趋化活性的检测采用Boyden趋化小室法[5]体外行趋化活性分析,趋化实验具体步骤如下: 在趋化小室的底孔中,加入27 μL含100 nmol/L SLC的无血清RPMI1640培养液,同时以无血清RPMI1640培养液作为阴性对照加入底孔中;上面覆盖8.0 μm孔径的多聚碳酸酯膜,再覆盖上顶板. 在趋化小室顶孔中加入50 μL乳腺癌细胞(1×109/L重悬于无血清RPMI1640培养液中);将整个小室置37 ℃, 50 mL/L CO2孵育箱中作用8 h. 取出多聚碳酸酯膜,刮去上表面残留的乳腺癌细胞,将整个膜置于40 g/L甲醛中固定,再行姬姆萨染液染色;每组行3个复孔平行检测,每个小孔随机计数5个高倍视野下迁移至多聚碳酸酯膜背面乳腺癌细胞的总数,并计算趋化指数(chemotactic index, CI),CI=检测组平均迁移细胞总数/阴性对照组平均迁移细胞总数.

    1.2.3乳腺癌细胞侵袭活性的检测仍然采用Boyden趋化小室法体外检测乳腺癌细胞的侵袭活性,方法大致同趋化实验,改动包括: 在趋化小室顶孔的多聚碳酸酯膜上预先铺入Matrigel 基质胶(每孔约50 μg),并且趋化小室在孵育箱中作用时间延长至20 h,每组同样行3个复孔平行检测,每孔随机计数5个高倍视野下迁移至多聚碳酸酯膜背面的乳腺癌细胞总数. 以侵袭指数(invasion index, II)表示侵袭活性,II=检测组穿过基质胶平均细胞总数/阴性对照组穿过基质胶平均细胞总数.

    1.2.4CCR7的封闭对乳腺癌细胞趋化活性和侵袭活性的影响Boyden趋化小室法检测趋化活性和侵袭活性的具体方法同上,底孔中各加入27 μL含100 nmol/L SLC的无血清RPMI1640培养液,顶孔中各加入50 μL 的1×109/L乳腺癌细胞的无血清RPMI1640培养液,再加入5 mg/L的CCR7 mAb进行受体封闭(此为处理组,同时以不加CCR7 mAb的孔为对照组),每组均行5个复孔的平行检测,分别行趋化活性和侵袭活性检测,并分别计算抑制率. 抑制率=(对照组平均迁移细胞总数-处理组平均迁移细胞总数)/ 对照组平均迁移细胞总数×100%.

    统计学处理: 数据以x±s表示,组间方差齐时采用t检验,方差不齐时采用非参数MannWhitney检验,统计学处理均采用SPSS 10.0统计软件包进行.

     2结果

    2.1乳腺癌细胞CCR7的表达乳腺癌细胞系MCF7, MDAMB231, MDAMB361中,通过RTPCR法均能扩增出人Tubulin基因片段和CCR7中选定的基因片段,以Tubulin为参照,比较各株乳腺癌细胞CCR7的相对含量. 结果发现,3株乳腺癌细胞均有不同程度CCR7的mRNA表达,其中以MDAMB361表达量最高,MDAMB231次之,MCF7表达量最低,三者CCR7 相对含量分别为2.54, 0.43, 0.29(Fig 1).

    2.2乳腺癌细胞的趋化活性趋化小室法催化实验发现:

    在100 nmol/L的SLC作用下,迁移至多聚碳酸酯膜背面的3种乳腺癌细胞数,均明显多于各自相应的阴性对照组迁移细胞数(Tab 1). 说明CCR7的配体SLC对3种乳腺癌细胞均有不同程度的趋化活性(Fig 2).表1100 nmol/L SLC作用下乳腺癌细胞的趋化活性(略)

    2.3乳腺癌细胞的侵袭活性同样选择100 nmol/L浓度的SLC置于趋化小室底孔,行侵袭实验检测不同乳腺癌细胞的侵袭活性. 结果发现: 在SLC作用下,3种乳腺癌细胞均能够穿透Matrigel 基质胶到达多聚碳酸酯膜的背面,膜背面细胞数均明显多于相应的阴性对照组,说明在SLC作用下3种细胞均表现出不同程度的侵袭活性(Tab 2).表2乳腺癌细胞的侵袭活性(略)

    2.4CCR7的封闭对趋化活性和侵袭活性的抑制将乳腺癌细胞经CCR7单克隆抗体孵育后,分别检测CCR7受体的封闭对SLC介导的乳腺癌细胞的趋化活性和侵袭活性的影响. 结果发现,CCR7受体的封闭均能不同程度上抑制3种乳腺癌细胞SLC介导的趋化活性和侵袭活性(Tab 3,4). 结果说明,SLC对3种乳腺癌细胞的趋化活性和侵袭活性都应该是通过其受体CCR7介导的. 表3CCR7的封闭对乳腺癌细胞趋化活性的抑制(略)表4CCR7的封闭对乳腺癌细胞侵袭活性的抑制(略)

     3讨论

    在生理状况下,趋化因子及其受体对血细胞在体内的迁移与定位发挥重要的调节作用[6]. 然而近来研究发现,趋化因子及其受体在恶性肿瘤器官特异性转移中也同样发挥关键性作用[7]. 一般认为,不同的器官由于存在不同的趋化因子,对特异性表达相应受体的肿瘤细胞产生不同的趋化或募集作用,从而导致肿瘤细胞选择性地向相应器官转移. 其中研究最多的是趋化因子受体CXCR4,它的配体SDF1在淋巴结、肺脏、肝脏、骨髓等器官中高表达,肿瘤细胞表达CXCR4被认为与多种恶性肿瘤的淋巴结转移、肝转移、肺转移、以及骨髓转移密切相关,其中就包括乳腺癌[1]、前列腺癌[8]、淋巴瘤[9] 、神经母细胞瘤[10]等. CCR6的配体CCL20在肝脏高表达,CCR6的表达可以介导恶性肿瘤细胞向肝脏转移[11];表达CCR10的恶性黑色素瘤可以向表达相应配体CTACK的皮肤特异性转移[1]. 对于趋化因子受体CCR7,其配体SLC、ELC主要在淋巴结中特异性高表达,生理状况下CCR7及其配体介导淋巴细胞向淋巴结迁移与归巢. 然而Mashino等[3]研究却发现,大约2/3的胃癌组织也表达CCR7,并且CCR7的表达与胃癌淋巴结转移密切相关;Takanami[4]研究证实,CCR7的表达是一项与淋巴结转移相关的小细胞肺癌的独立预后因素,但是在乳腺癌中,尚没有类似的临床病理研究证据. 我们推测CCR7及其配体可能也参与了乳腺癌细胞向淋巴结特异性转移的过程.

    我们体外研究结果证实: 乳腺癌细胞系也表达不同程度的CCR7;CCR7的配体SLC在体外可以促进乳腺癌细胞的趋化与侵袭,并且该两种活性均可以通过CCR7受体的封闭而被抑制;另外,趋化活性与侵袭活性的强弱与乳腺癌细胞CCR7的表达水平可能相关,在MDAMB361细胞中CCR7表达高,表现出的趋化活性与侵袭活性也比较强. 这些结果表明,CCR7及其配体促进了乳腺癌细胞的趋化与侵袭. 而趋化活性和侵袭活性正是恶性肿瘤转移的基本特性,CCR7的表达可能就促使了乳腺癌细胞向表达相应配体的淋巴结特异性转移,当然结论的得出还需要进一步的体内研究和临床证实.

    我们早期的预实验还发现,配体(SLC)的浓度明显与乳腺癌细胞的趋化活性和侵袭活性相关,浓度过高或者过低均会影响趋化活性和侵袭活性,理想的SLC浓度是50~500 nmol/L. 这一现象在SLC对T淋巴细胞的趋化中已经发现[12],50~500 nmol/L的浓度范围也恰恰就是SLC对T细胞的最佳趋化浓度[13]. 这在一定程度上也说明,CCR7及其配体对恶性肿瘤细胞趋化活性与侵袭活性的调控也是精细的,肿瘤细胞可能就是巧妙地借鉴了淋巴细胞正常的归巢机制而实现其向淋巴结特异性地转移.

    但是乳腺癌细胞CCR7的表达是如何被调控的,CCR7在淋巴结转移动态过程中如何具体发挥作用,以及CCR7的表达能否成为特异性评价乳腺癌淋巴结转移潜能的新的分子标志物,或者预后因素等等问题尚待进一步解决[14].

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    作者简介:马飞(1976),男(汉族),江苏省盐城市人. 博士,主治医师. Tel. (010)67781331 Ext. 8120Email. mcmf@sina.com

    (1中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤医院肿瘤研究所内科,北京 100021, 2中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院基本外科,北京 100730, 3北京大学医学部,北京 100083)

    编辑何扬举, 百拇医药(马飞,宁力,张颖妹,徐兵河)