NF-kB/mir-223-3p/ARID1A通路在幽门螺杆菌感染介导的胃癌发生发展中的作用

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幽门螺杆菌感染易引起慢性胃炎和消化性溃疡,被认为是导致胃癌发生的Ⅰ类致病菌。幽门螺杆菌的致病性主要归因于它的各种毒力因子,其中最广泛研究的是细胞毒素相关基因蛋白CagA。CagA可被细菌编码的Ⅳ型分泌系统注射入细胞内,在细胞中激活多种信号分子,其中包括炎症因子NF-κB。NF-κB被激活后,可在细胞中发挥多种生物学效应,如炎性,细胞永生化,细胞增殖,抗凋亡,血管新生,肿瘤转移等。NF-κB发挥生物学功能的分子机制之一是:NF-κB可引起细胞中的关键miRNAs表达失调,这些miRNAs的失调又可引起下游靶蛋白的异常表达,进而引起以上生物学效应,促进肿瘤发生发展。  幽门螺杆菌毒力因子CagA在胃黏膜上皮细胞激活NF-κB后,NF-κB通过调控哪些miRNAs的表达来促进胃癌发生发展的,目前尚未见报道。我们通过文献检索发现:幽门螺杆菌感染胃黏膜上皮细胞后,通过miRNAs芯片筛选到31种差异性表达的miRNAs,其中miR-223-3p是唯一一种表达上调的miRNA。软件分析发现:miR-223-3p启动子区存在NF-κB的结合位点。基于以上研究成果和分析,本研究拟探讨以下问题:NF-κB能否通过直接结合在miR-223-3p的启动子区来调控其表达?miR-223-3p在细胞中发挥何种生物学功能?分子机制如何?NF-κB能否通过调控miR-223-3p参与幽门螺杆菌感染引起的炎癌转变?  研究目的:  (1)探究幽门螺杆菌毒力因子CagA通过NF-κB途径调控miR-223-3p表达引起胃黏膜组织炎癌转变的分子机制,丰富幽门螺杆菌感染致胃癌发生的分子机制的认识;  (2)探究在胃癌中miR-223-3p的生物学功能及其下游靶基因,阐明其在幽门螺杆菌感染介导的胃黏膜组织恶性转化中的作用。  研究方法:  (1)幽门螺杆菌(CagA+/CagA-)、CagA过表达质粒(pcDNA3.1-CagA)分别处理胃癌细胞,western blot和qRT-PCR检测细胞中CagA和miR-223-3p的表达水平;  (2)使用NF-κB抑制剂BAY11-7082检测NF-κB是否参与幽门螺杆菌CagA上调miR-223-3p表达;qRT-PCR和双荧光素酶活性实验等方法检测NF-κB对miR-223-3p的表达调控;  (3)使用多个数据库预测miR-223-3p的潜在靶蛋白;western blot、qRT-PCR和双荧光素酶活性实验等方法检测miR-223-3p对候选靶蛋白的表达调控;  (4)使用EdU和Transwell实验分别检测CagA、miR-223-3p、候选靶蛋白对胃癌细胞增殖和迁移能力的影响;  (5)qRT-PCR检测胃癌及相应癌旁组织中miR-223-3p和候选靶蛋白的表达水平,并分析两者表达水平的相关性。  研究结果:  1.幽门螺杆菌CagA通过NF-κB途径调控miR-223-3p表达  (1)幽门螺杆菌通过CagA依赖的途径促进miR-223-3p表达:幽门螺杆菌(CagA+)感染胃癌细胞后,miR-223-3p表达显著上调,而幽门螺杆菌(CagA-)感染对miR-223-3p的表达没有显著影响。转染CagA过表达载体后,细胞中miR-223-3p的表达显著上升。  (2)CagA对miR-223-3p的调控依赖于NF-κB途径:NF-κB抑制剂BAY11-7082可以回复由幽门螺杆菌CagA阳性菌(CagA+)感染引起的 miR-223-3p表达上升。BAY11-7082也回复了转染CagA过表达载体引起的miR-223-3p的表达上调。NF-κB siRNA可降低胃癌细胞中的miR-223-3p表达水平。双荧光素酶活性实验结果:NF-κB可直接与miR-223-3p前体的启动子结合来调控其表达。  2.miR-223-3p在胃癌中的生物学功能与调控机制  (1)miR-223-3p直接靶向ARID1A(SWI/SNF染色质重塑复合物家族)的3,UTR并降低其表达:miR-223-3p类似物转染胃癌细胞后,ARID1AmRNA和蛋白表达均下降;反之,miR-223-3p抑制剂可增加ARID1AmRNA和蛋白表达水平。双荧光素酶活性实验表明:miR-223-3p高表达降低野生型ARID1A3UTR的活性,而对突变的ARID1A3UTR活性没有明显影响。  (2)miR-223-3p通过ARID1A促进胃癌细胞增殖和迁移:miR-223-3p高表达促进细胞增殖和迁移能力增加。ARID1A沉默促进细胞增殖和迁移;ARID1A高表达抑制细胞增殖和迁移。而且过表达ARID1A部分回复miR-223-3p高表达介导的生物学效应。Western blot显示ARID1A分别通过调控p21和E-cadherin来抑制胃癌细胞的增殖及迁移。  3.NF-KB/miR-223-3p通路参与幽门螺杆菌CagA介导的生物学效应胃癌细胞共转染CagA过表达载体和miR-223-3p抑制剂,幽门螺杆菌CagA过表达促进细胞增殖和迁移能力,而miR-223-3p抑制剂可以部分逆转CagA介导的生物学效应。  4.临床胃癌标本的检测  与相应癌旁组织相比,miR-223-3p在胃癌标本中的表达水平显著升高,ARID1A的表达水平明显下降,统计分析两者的表达呈负相关。  研究结论:  本研究中,幽门螺杆菌感染胃癌细胞后,其毒力因子CagA进入细胞,激活NF-κB,NF-κB入核与miR-223-3p前体的启动子区直接结合促进miR-223-3p的表达。在胃癌中miR-223-3p发挥促癌作用,它可以直接与ARID1A3UTR结合并降低其表达。ARID1A通过作用于p21和E-cadherin来调控胃癌细胞的增殖及迁移。此外,我们也在临床胃癌标本中检测了miR-223-3p和ARID1A的表达水平,二者呈显著负相关,与细胞水平的结论是一致的。综上,我们的研究结果表明NF-κB/miR-223-3p/ARID1A通路是幽门螺杆菌诱导的胃黏膜组织从慢性胃炎到胃癌的转变过程中一个可能的途径,从而为幽门螺杆菌相关胃病的发病机制提供了一个新视角。
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