Абстрактный
<р> Альфа-фетопротеин (AFP) -продуцирующих рак желудка (AFPGC) , представленное производством AFP, имеет более агрессивное поведение по сравнению с распространенным раком желудка. Основные механизмы недостаточно хорошо изучены. Триоксид мышьяка (As <суб> 2O <суб> 3) используется в клинических условиях для лечения острого промиелолейкозе (APL) и обладает активностью <ЕМ> в пробирке
против нескольких твердых опухолевых клеточных линий, с индукцией апоптоза и ингибирование пролиферации простые эффекты. Преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3 (STAT3) играет важную роль в онкогенеза различных первичных злокачественных опухолей и раковых клеток путем повышающей регуляции клеток-выживаемость и downregulating опухолевых супрессоров белков. Здесь мы обнаружили уменьшение экспрессии АФП и STAT3 после индукции апоптоза As <югу> 2О <суб> 3 в клетках AFPGC FU97. Кроме того, уровень целевой STAT3 онкогена Bcl-2 было снижено с As <суб> 2O <суб> 3, и что супрессора опухоли Вах был увеличен. Кроме того, выражение STAT3 и глубина инвазии и метастазов в лимфатических узлах были связаны. Выживаемость больных раком желудка была ниже AFP и STAT3 двойной избыточной экспрессии, чем с избыточной экспрессией либо в одиночку. Подавление AFP и экспрессия STAT3 играет важную роль в As <суб> 2О <югу> 3-индуцированный апоптоз клеток AFPGC, который предлагает новый механизм As <суб> 2О <югу> 3-индуцированный апоптоз клеток. Как <суб> 2О <суб> 3 может быть возможным средством для лечения AFPGC
<р> Образец цитирования:. Цзя Y, Лю D, D Сяо, Ма X, S Хань Чжэн Y и др. (2013) Выражение AFP и STAT3 участвует в Мышьяк Trioxide-индуцированный апоптоз и ингибирование пролиферации в клетках AFP продуцирующих рака желудка. PLoS ONE 8 (1): e54774. DOI: 10.1371 /journal.pone.0054774
<р> Редактор: Матиас А. Авила, Университет Наварры школы медицины и Центра прикладных медицинских исследований (CIMA), Испания
<р> Поступило: 4 ноября 2012; Принято: 14 декабря 2012 года; Опубликовано: 30 января 2013
<р> Copyright: © 2013 Цзя и др. Это статья с открытым доступом распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution, которая позволяет неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что оригинальный автор и источник кредитуются
Финансирование:. Это исследование поддерживается Национальным Природа научного фонда Грант Китая (NSFC, № 81000869 и 81272588). (Http://www.nsfc.gov.cn/Portal0/default166.htm.). Доноры не играет никакой роли в дизайн исследования, сбора и анализа данных, решение о публикации или подготовки рукописи
<р> Конкурирующие интересы:.. Авторы заявили, что не существует никаких конкурирующих интересов
Введение
<р> Альфа-фетопротеин (AFP) является одним из основных плазменный белок, вырабатываемый желтка и печени во время внутриутробной жизни. В клинической практике АФП часто используется в качестве опухолевого маркера гепатоцеллюлярной карциномы и желточного мешка опухоли. Некоторые исследования показали, что другие опухоли у человека также может производить AFP и рак желудка был одним из наиболее распространенных [1] - [8]. AFP-продуцирующих рак желудка (AFPGC) имеет более агрессивное поведение по сравнению с распространенным раком желудка, так как болезнь быстро прогрессирует и часто метастазирует в региональные лимфатические узлы и печень [7] - [10]. Кроме того, AFPGC связан с более коротким интервалом, свободной от метастазов в печени после радикальной операции, а выживаемость значительно беднее, чем AFPGC без производства [1] AFP, [9], [10]. Таким образом, АФП может быть пассивным опухолевым маркером и активный стимулятор роста опухоли. Downregulating выражение AFP может быть эффективным подходом к AFP-продуцирующих рак
<р> триоксид мышьяка (As <суб> 2О <суб> 3) успешно используется для лечения лейкемии [11] - [13]. И активен в нескольких солидных опухолей, в том числе рака желудка [14]. Механизм действия As <суб> 2О <суб> 3 включает в себя влияющие на деятельность Akt, JNK киназ, NF-kB, глутатион, кальциевой сигнализации, активных форм кислорода (ROS), и каспаз, а также про- и противовоспалительных -apoptotic белки [15] - [18]. Нет стандартной химиотерапии не доступен для AFPGC, хотя некоторые схемы лечения продемонстрировали эффективность в небольшом числе случаев [19] - [21]. Кроме того, эффекты и механизм As <югу> 2О <суб> 3 против AFPGC остаются неясными.
<Р> преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3 (STAT3) участвует в обоих трансдукции сигнала и активации транскрипции и имеет важную роль в различных биологических процессах, таких как метаболизм и онкогенеза [22], [23]. STAT3 конститутивно активируется в самых различных типов рака [24], [25]. Ориентация STAT3 может быть эффективным подходом к решению прогрессии опухоли. Этот STAT3 эффект опосредован через регуляцию различных STAT3 генов-мишеней, в том числе ингибиторы апоптоза и регуляторов клеточного цикла, такие как Bcl-2, MCL-1, сурвивин, p53, с-Мус, циклин D1, [26] - [31], и фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) [32]. Тем не менее, роль STAT3 в AFPGC мало изучен.
<Р> Здесь мы исследовали влияние As <суб> 2О <суб> 3 на пролиферацию и АФП и экспрессии STAT3 в клетках AFPGC FU97. Мы оценивали вниз по течению событий сигнализации STAT3, экспрессии Bcl-2 и Вах, чтобы изучить возможные механизмы, лежащие в основе этого явления. Кроме того, мы оценили экспрессию AFP и STAT3 с помощью иммуногистохимии в образцах рака желудка человека. Подавление AFP и выражения STAT3 способствовали как <югу> 2О <югу> 3-индуцированный апоптоз и ингибирование пролиферации в AFPGC.
Этика Заявление
<р> протокол исследования был одобрен по медицинской этике клинических испытаний andHuman комитета Центральной больницы Цзинань путем. Письменное информированное согласие было получено от всех пациентов.
Hoechst 33258 Окрашивание Анализ апоптозом клеток
клетки, выращенные на стеклянной крышкой ведомостях фиксировали 4% параформальдегидом /PBS в течение 30 мин, промывали в течение 15 мин в 0,1% Triton X-100 /PBS и инкубировали в темноте с помощью Hoechst 33258 (10 мкг /мл) в течение 15 мин. После того, как крышка-слипы были промыты в PBS, положительные ядра подсчитывали. Нормальные ядра и апоптотических ядер (загущенные или фрагментарной хроматина) были легко отличимы.
Вестерн-блот анализ
<р> Клеточные гранулы гомогенизируют в буфере для экстракции (50 ммоль /л Трис-HCl, рН 6,8, 0,1% SDS, 150 мкмоль /л NaCl, 100 мг /л фенилметилсульфонилфторида, 1 мг /л апротинина, 1% NP-40 и 0,5% ортованадата натрия), инкубировали при 4 ° С в течение 30 мин и центрифугируют в течение 20 мин при 12 000 г /мин. Общее содержание белка в лизате клеток измеряли с использованием колориметрического набора Bio-Rad (Bio-Rad, Hercules, CA, USA). Для вестерн-блот-анализа, общего белка разделяли на 10% SDS-PAGE и переносили на нитроцеллюлозные мембраны (0,45 мкм, Millipore, Биллерика, Массачусетс, США), которые инкубировали в течение 24 ч при 4 ° С с антителами к АФП (1 :500, R &Amp; D), STAT3 (1:1000), каспазы 3 (1:500), Bcl-2 (1:500), БАКСА (1:500) и GAPDH (1:1000, все технологии клеточной сигнализации) , затем конъюгированного с пероксидазой хрена анти-мыши /кролика IgG-антитела (Santa Cruz Biotechnology) после окончательной промывки. Реакции были разработаны с использованием 4-хлор-1-нафтола (Sigma) и H <суб> 2О <югу> 2. Сигналы были обнаружены с использованием расширенного набора хемилюминесценции (Amersham Pharmacia, Buckinghamshire, UK). Уровень GAPDH был внутренний стандарт.
Иммуноанализ AFP Концентрация в супернатанте
<р> Супернатант FU97 клеток собирали после обработки как <суб> 2О <югу> 3 или отрицательного контроля в течение 24, 48 и 72 концентрация h.AFP в супернатанте определяли с помощью двухузельного иммуноферментного анализа в системе TOSOH AIA (Япония). Отсечка значение АФП составила 10 нг /мл.
Результаты
Замедление роста и индукции апоптоза в клетках FU97 по As <югу> 2О <суб> 3
<р> FU97 клетки обрабатывали. различные концентрации As <югу> 2О <суб> 3 (1, 5 и 10 мкмоль /л) на 24, 48 и 72 ч. Как <суб> 2О <югу> 3 ингибирует пролиферацию клеток FU97 концентрации и времени Зависимо (рис. 1А). В клетках, обработанных 5 мкмоль /л и 10 мкмоль /л в виде <к югу> 2О <суб> 3 в течение 72 ч, ингибирование роста 56,27 ± 3,91% и 73,46 ± 4,64%, соответственно. фрагментация ДНК является характерной особенностью процесса апоптоза. Типичная фрагментацию ДНК лестницы были обнаружены в FU97 клетках, обработанных 5 мкмоль /л и 10 мкмоль /л В <к югу> 2О <суб> 3 (рис. 1В). Здесь мы дальше изучать морфологические изменения клеток путем апоптоза. FU97 клетки обрабатывали 5 мкмоль /л и 10 мкмоль /л As <к югу> 2О <суб> 3 в течение 72 ч, окрашивали с помощью Hoechst 33258 и наблюдали под флуоресцентными результатов microscope.The показал, что как <суб> 2О <суб> 3 индуцированных FU97 клеток апоптоз в зависимости от концентрации, как показано фрагментированных и конденсированных ядер (рис. 1в). Для выяснения дальнейшего влияния As <к югу> 2O <подразделам> 3 на апоптоза клеток, caspase3 измеряли с помощью западных blot.The результатов рис. 1D ясно показали, что экспрессия белка каспазы 3 значительно увеличился в FU97 cells.Therefore, как <суб> 2О <суб> 3 может ингибировать рост клеток и индуцирует апоптоз клеток AFPGC FU97.
AFP Концентрация, связанные с ростом и ингибирование апоптоза в FU97 супернатанта клеточной культуры
<р> Для дальнейшего подтверждения ингибирующего эффекта Как <суб> 2О <суб> 3 на AFP, мы измерили уровень белка альфа-фетопротеина в супернатанте FU97 клеток. Как <суб> 2О <суб> 3 может привести к снижению концентрации АФП уровня белка Зависимо (рис. 3, рис. 7). Этот результат совпал с соотношением клеточного торможения роста (рис. 1А), апоптоз FU97 клеток (рис. 1В, С, D), а также снижение экспрессии мРНК AFP и STAT3 (рис. 2, а) и экспрессии белка альфа-фетопротеина, STAT3 и pSTAT3 (рис. 2В).
пониженные уровни STAT3 Таргетинг Гены, Bcl-2 и Вах, с As <суб> 2О <суб> 3 Лечение в FU97 клеток
Для того, чтобы исследовать выражение из STAT3 ориентации генов, мы исследовали экспрессию антиапоптической Bcl-2 и проапоптотического Вах в FU97 клетках, обработанных As <суб> 2O <суб> 3. Экспрессии мРНК и белка Bcl-2 была подавлена в виде <к югу> 2О <суб> 3 обработанных клеток (рис. 4), но Вах был повышающей регуляции, что позволяет предположить, что эффект As <суб> 2O <суб> 3 в апоптозом клеток опосредуется путем ингибирования конститутивно активированных STAT3 (рис. 7).
Клинические характеристики выбранного населения
<р> были 34 мужчины (70,8%) и 14 женщины (29,2%) пациентов, при этом средний возраст 66 лет (диапазон, 45-83 лет). В клинико-патологические характеристики пациентов приведены в таблице 2. Были 48 пациентов имели полные последующие данные, и период наблюдения был от 3-х месяцев до 60 месяцев, со средним периодом 33.7 месяцев. Общая продолжительность жизни была определена как несколько месяцев с момента операции до даты смерти или потери наблюдения.
Экспрессия AFP и STAT3 ассоциируется с плохим прогнозом рака желудка
медианы выживаемости AFP-положительных пациентов составила 23 месяцев (95% доверительный интервал, 16-30 месяцев ). который был значительно короче, чем в АФП-негативных пациентов, 53 месяцев (95% доверительный интервал, 47-59 месяцев) (P &л; 0,05) .The Медиана выживаемости в STAT3-позитивных группе составила 38 месяцев (95% доверительный интервал , 29-47 месяцев), который был значительно короче, чем в STAT3-отрицательной группы, 54 месяца (95% доверительный интервал, 47-61 месяцев) (P &Лт;. 0.05, фиг.6А и в, рис 7) .Furthermore. , выживаемость была ниже ОВП и STAT3 дважды положительных пациентов, чем с выражением AFP или STAT3 в одиночку (P < 0,05, рис 6C и D, рис 7..). У пациентов с двойным положительным выражением AFP и STAT3 медиана выживаемости составила 22 месяцев (95% доверительный интервал 11-33 месяцев). Для сравнения, у пациентов с одним выражением АФП или STAT3, медиана выживаемости составила 54 мес (95% доверительный интервал 44-64 месяцев) и 59 месяцев (95% доверительный интервал 47-71 месяцев).
Мы предоставляем доказательства того, что как <суб> 2О <суб> 3 имеет сильное антипролиферативное действие на FU97 клеток в концентрации и времени зависимым образом. Плазменный уровень мышьяка в клиническом лечении острого промиелоцитарного лейкоза может достигать 5.5-7.3 мМ [36]. В нашем исследовании, все результаты показали, что 5 мкмоль /л В <суб> 2О <суб> 3 эффективно ингибирует пролиферацию и индуцирует апоптоз клеток через 72 часа. Эта доза является клинически значимым, что позволяет предположить, что AFPGC клетки чувствительны к югу как <> 2О <суб> 3.
<Р> AFPGC, как представлено производство AFP, проявляет более высокую пролиферативную активность, слабый апоптоз, и богаче неоваскуляризации, чем AFP-отрицательных рака желудка. С другой стороны, высокий уровень АФП в полностью развитом гепатокарциномой или в сыворотке хозяина связаны с более агрессивное поведение, и увеличение анаплазии [37], [38]. Исследования AFP нокдаун по миРНК нашли пролиферацию клеток тормозится в гепатомы [39]. Таким образом, АФП может функционировать в фундаментальном шагом в прогрессии АФП-позитивного рака. Подавление экспрессии АФП может представлять собой соответствующую терапевтическую стратегию. Мы обнаружили, что как <суб> 2О <суб> 3 может мРНК AFP подавляют и экспрессию белка. Кроме того, деактивация АФП на As <суб> 2О <суб> 3 может ингибировать клеточную пролиферацию и индуцирует апоптоз клеток в клетках AFPGC FU97. Кроме того, секреции АФП в виде <суб> 2О <суб> 3-обработанные клетки были дозо и время зависимым от уменьшились в супернатанте. Подавление экспрессии АФП может способствовать как <суб> 2О <югу> 3-индуцированное ингибирование роста клеток и апоптоз. Таким образом, эти данные свидетельствуют о том, что экспрессия AFP подавляется в ответ на As <суб> 2О <суб> 3 лечения. AFP может играть важную роль в пролиферации и апоптоза AFPGC.
<Р> В дополнение к точкой конвергенции для многочисленных онкогенных сигнальных путей, STAT3 также участвует в росте клеток и выживаемости. В клетках лейкемии, как <суб> 2O <суб> 3 активирует многочисленные внутриклеточные пути передачи сигналов, что приводит к индукции апоптоза [40]. Как <суб> 2O <суб> 3 ингибирование STAT3, прежде, чем ингибирование клеточной пролиферации, было описано в нескольких клетках миеломы [41]. Кроме того, как <суб> 2О <суб> 3 ингибирует белок тирозинкиназы, таким образом, косвенно убывающую активации STAT белков [42] .Therefore, понижающая регуляция STAT3 считается одним из механизмов действия As <суб> 2О <суб> 3 при остром промиелоцитарном лейкозе (APL) .Мы нашли STAT3 активируется в клетках AFPGC, и как <суб> 2О <суб> 3 может экспрессию STAT3 подавляют мРНК и экспрессию белка STAT3 и pSTAT3. Особенно, подавлена экспрессия STAT3 и pSTAT3 согласуется с подавляются выражением AFP на As <суб> 2O <суб> 3. STAT3 может быть подавлена каким-то фактором во время его активации в ответ на As <суб> 2О <суб> 3. в AFPGC. Независимо от возможных механизмов, участвующих в регуляции STAT3, высокий уровень экспрессии АФП в AFPGC может иметь важные последствия. Предыдущие исследования также показали, что АФП может димеризации с другими белками, такими как ядерные рецепторы (т.е. рецептора ретиноевой), факторы транскрипции и каспаз, все из которых могут способствовать росту опухолевых клеток [43], [44]. Это, в свою очередь, привело к предположению, что АФП может димеризуются с транскрипционных факторов STAT3 способствовать росту AFPGC. Необходимы дальнейшие исследования регуляции экспрессии STAT3, связанного с AFP.
<р> STAT3 может индуцировать апоптоз клеток путем транскрипционно downregulating экспрессии Bcl-2 [45]. Bcl-2 является вверх по течению эффекторные молекулы в пути апоптоза и мощным супрессоров апоптоза. Он может олигомеризоваться Вах, который впоследствии деполяризует митохондриальный мембранный потенциал, чтобы освободить цитохром с и индуцируют апоптоз [46]. Соотношение Bcl-2 к Bax имеет важное значение в определении того, клетки подвергаются апоптозу или выживание. Мы нашли пониженную экспрессию Bcl-2 наряду с заторможенной экспрессии STAT3 с As <югу> 2О <югу> 3 обработки в клетках AFPGC. В отличие от этого, была увеличена экспрессия Bax. Наряду с выводами, содержащимися в других клеточных системах, где был найден тормозится уровень STAT3 для уменьшения экспрессии Bcl-2 и индуцирует апоптоз [45], то как <суб> 2О <югу> 3-индуцированные эффекты, которые мы обнаружили, может быть опосредовано путем ингибирования конститутивно активированного STAT3
.
Для дальнейшей демонстрации играет ли STAT3 ключевую роль в AFPGC, мы исследовали пациентов AFPGC с точки зрения выражения STAT3. STAT3 позитивности в AFP-положительных опухолей составила 46%, а в AFP-отрицательных опухолей на 33%. У пациентов с AFPGC имели более высокий уровень экспрессии STAT3, хотя не имеет существенного значения, возможно, из-за небольшого числа пациентов. Однако STAT3-позитивных выражение было связано с раковой ткани, глубина инвазии и метастазов в лимфатических узлах в AFPGC. Клинически у пациентов с AFPGC имеют плохой прогноз [1], [9], [10]. Мы подтвердили, что прогноз был хуже для пациентов с чем без АФП, которые были сопоставимы по стадии рака. Кроме того, выживаемость больных с обоими АФП и STAT3 позитивности была значительно хуже, чем те, с только AFP или STAT3 позитивности. Таким образом, в данном конкретном типе рака желудка, STAT3 по-видимому, играют важную роль в выживании и пролиферации клеток. Выражение STAT3 в AFPGC может объяснить клинически агрессивное поведение AFPGC, и выражение STAT3 может быть полезным показателем прогрессии, если подтверждено обширным перспективных исследований в больших когорт. Подавление экспрессии AFP и STAT3 может представлять собой соответствующую терапевтическую стратегию в AFPGC. Что касается взаимосвязи между ОВП производства и экспрессии STAT3, нет имеется сообщение, описывающее основные механизмы для date.It Сообщалось, что экспрессия АФП в раке желудка обусловлена отсутствием фактора транскрипции ATBF1 [47]. Кроме того, ATBF1, как ген-супрессор опухолей, enhancesthe подавление сигналов STAT3 взаимодействием с PIAS3 [48] .Therefore, разумно считать, что инактивация гена ATBF1 в AFPGC, в результате мутации или снижению экспрессии, может быть позволить AFPGC клетки для получения белка АФП и overexpres STAT3. Для того, чтобы выяснить, какие факторы участвуют в выражении производства и STAT3 AFP, необходимы дальнейшие исследования.
<Р> В заключение, как <суб> 2О <суб> 3 может ингибировать клеточную линию AFPGC FU97 рост и индуцирует апоптоз. Возможные механизмы были связаны с подавлением AFP и STAT3 и STAT3 ориентации антиапоптозную гена Bcl-2 и повышающей регуляции гена подавителя опухоли Вах (рис. 7). Экспрессия STAT3 в AFPGC играет важную роль в инвазии опухоли и прогноза. Как <суб> 2О <суб> 3 может быть возможным новый адъювантной препарат в лечении AFPGC. Настоящее исследование дает некоторую теоретическую основу для его клинического применения заслуживает дальнейшего изучения.