畜牧兽医学报  2020, Vol. 51 Issue (10): 2567-2575. DOI: 10.11843/j.issn.0366-6964.2020.10.025    PDF    
鸡TGFβ1对MDCC-MSB1细胞增殖、凋亡、迁移与侵袭的影响
余祖华1, 丁轲1, 贾艳艳1, 郁川1, 何雷1, 廖成水1, 李静1, 张春杰1, 李银聚1, 吴庭才1, 程相朝1,2, 门凯凯1, 张瑾1, 余祖玲1, 周子誉1,3, 罗俊1,3     
1. 河南科技大学动物疫病与公共卫生重点实验室, 洛阳市活载体生物材料与动物疫病防控重点实验室, 洛阳 471023;
2. 洛阳职业技术学院, 洛阳 471003;
3. 河南省农业科学院动物免疫学重点实验室, 农业部动物免疫学重点实验室, 河南省动物免疫学重点实验室, 郑州 450002
摘要:旨在探讨鸡TGFβ1对MDCC-MSB1细胞增殖、凋亡、迁移与侵袭的影响。作者将构建的鸡TGFβ1过表达载体、干扰表达载体以及相应阴性对照转染MDCC-MSB1细胞,然后检测转染后各组细胞鸡TGFβ1的表达水平、细胞增殖能力、细胞周期与凋亡,细胞的迁移与侵袭能力。结果显示,与相应阴性对照相比,转染TGFβ1过表达质粒可显著上调MDCC-MSB1细胞的TGFβ1表达水平,显著抑制MDCC-MSB1细胞的增殖,且使G1期细胞增加、S和G2期细胞减少,同时增加细胞凋亡率,降低细胞的迁移与侵袭能力;转染TGFβ1干扰表达质粒可显著下调MDCC-MSB1细胞的TGFβ1表达水平,显著促进MDCC-MSB1细胞的增殖,G1期细胞减少、S和G2期细胞增加,同时降低细胞凋亡率,增加细胞的迁移与侵袭能力。结果表明,鸡TGFβ1可抑制MDCC-MSB1细胞增殖、迁移与侵袭,促进其凋亡。
关键词TGFβ1    MDCC-MSB1细胞    细胞增殖    细胞凋亡    迁移    侵袭    
Effect of Gallus TGFβ1 on the Proliferation, Apoptosis, Migration and Invasion of MDCC-MSB1 Cells
YU Zuhua1, DING Ke1, JIA Yanyan1, YU Chuan1, HE Lei1, LIAO Chengshui1, LI Jing1, ZHANG Chunjie1, LI Yinju1, WU Tingcai1, CHENG Xiangchao1,2, MENG Kaikai1, ZHANG Jin1, YU Zuling1, ZHOU Ziyu1,3, LUO Jun1,3     
1. Key Laboratory of Animal Disease and Public Health, Henan University of Science and Technology, Luoyang Key Laboratory of Live Carrier Biomaterial and Animal Disease Prevention and Control, Luoyang 471023, China;
2. Luoyang Vocational and Technical College, Luoyang 471023, China;
3. Key Laboratory of Animal Immunology of Henan Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Animal Immunology of Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Animal Immunology in Henan Province, Zhengzhou 450002, China
Abstract: This study aimed to detect the effect of Gallus TGFβ1 on the biological behavior of MDCC-MSB1 cells. MDCC-MSB1 cells were transiently transfected with Gallus TGFβ1 overexpression vector, interference expression vector, and the corresponding negative control. Then, the expression of Gallus TGFβ1, the cell proliferation, the cell cycle and apoptosis, the migration and invasion of each transfection groups were examined. Results showed that compared with the corresponding control, the MDCC-MSB1 cells transfected with overexpression vector of Gallus TGFβ1 could up-regulate the expression level of TGFβ1, the proliferation of MDCC-MSB1 cells was significantly inhibited, G1 phase cells were increased, S and G2 cells were decreased, the apoptosis rate of the cells was increased, the migration and invasion ability were decreased.However, the MDCC-MSB1 cells transfected with the interference expression vector of TGFβ1 significantly down-regulated the expression level of TGFβ1, cell proliferation was improved, G1 phase cells were decreased, S and G2 cells were increased, the cell apoptosis was decreased, the migration and invasion ability was increased. The results showed that Gallus TGFβ1 could inhibit the proliferation, migration and invasion of MDCC-MSB1 cells, and promote their apoptosis.
Key words: TGFβ1    MDCC-MSB1 cells    cell proliferation    apoptosis    migration    invasion    

马立克病(Marek’ s disease,MD)是由隶属于疱疹病毒的马立克病毒(Marek’s disease virus, MDV)感染鸡后引起的一种以淋巴组织增生为主要特征的肿瘤性疾病,且MDV诱导肿瘤的发生可以用疫苗进行有效预防[1-2]。因此,MDV可作为研究肿瘤性疾病理想的动物模型。

MD的致病过程可以分为4个阶段,早期的溶细胞感染阶段、潜伏感染阶段、二次溶细胞感染阶段和淋巴瘤形成阶段[3-4]。在早期溶细胞感染阶段(2-7 days post infection, 2-7 dpi),MDV导致B细胞和少量CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞发生溶细胞感染,并伴随短暂的免疫抑制[5]。MDV的潜伏感染阶段(6~7 dpi)主要是在早期溶细胞感染阶段活化的CD4+T淋巴细胞内建立潜伏感染,在此阶段,病毒的基因组持续存在于宿主细胞里,没有病毒抗原或肿瘤抗原的表达,也没有感染性病毒的生产[6-7]。MDV的二次溶细胞感染(10~14 dpi)主要发生在羽毛囊上皮细胞,在此阶段,潜伏感染的MDV重新激活,复制力增强,并引起发生二次免疫抑制[8-11]。随后,MDV导致鸡CD4+T淋巴细胞发生淋巴瘤,进入淋巴瘤转化阶段,在此阶段,MDV能导致感染鸡的不同组织发生CD4+T淋巴细胞增生性肿瘤[12]

肿瘤的发生发展过程可能受到肿瘤细胞的各种细胞成分和/或肿瘤微环境因素的影响,肿瘤微环境是由多种非恶性间质细胞和炎性细胞因子组成,它们在肿瘤的发生、发展中起关键作用[13-16]。转化生长因子β (transforming growth factor β,TGFβ)是一种分泌性、炎症性细胞因子,它可以通过激活多个细胞内途径而调控细胞的分化、增殖过程,在组织动态平衡中起着至关重要的作用[17-18]。已有研究表明,TGFβ与肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡、转移等多种生物学过程密不可分,在肿瘤发生发展中发挥重要地致癌或抑癌功能[19-20],TGFβ信号通路分子对肿瘤的调控作用是目前学术界研究热点之一[21-24]。TGFβ1是TGFβ其中一个亚型,可参与调节生物体内多种生物学功能,包括细胞的增殖、迁移、黏附、存活、分化和浸润和肿瘤的免疫抑制和免疫逃避,TGFβl异常表达可引起包括癌症在内的多种疾病的发生[25-27]。研究发现,TGFβ1可以促进乳腺癌干细胞的自我更新、入侵和迁移能力,增强干细胞的特性,在乳腺癌的发展中起着重要的作用[28-29]。目前,还不明确MDV感染鸡淋巴瘤发生过程中TGFβ1具有什么样的作用。

因此,为了探求TGFβ1在MD淋巴瘤发生中对转化的CD4+T淋巴瘤的功能,本研究利用MDV转化的淋巴细胞系MSB1细胞为模型,通过在MDCC-MSB1细胞中过表达和抑制表达TGFβ1,检测TGFβ1对MDCC-MSB1细胞增殖、细胞周期、细胞凋亡、迁移、侵袭能力的影响,为揭示TGFβ1在MDV致瘤过程中的作用提供新的科学依据。

1 材料与方法 1.1 材料

1.1.1 细胞与质粒   MDCC-MSB1细胞、鸡TGFβ1过表达NC(pDC316-mCMV-ZsGreen质粒)和鸡TGFβ1干扰表达NC(pG1.2质粒)为河南科技大学动物疫病与公共卫生重点实验室保存;鸡TGFβ1过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、鸡TGFβ1干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1由河南科技大学动物疫病与公共卫生重点实验室构建并保存。

1.1.2 主要试剂和耗材   转染试剂LipofectamineTM2000、Trizol RNA提取试剂购自Invitrogen公司,RNA酶抑制剂购自TransGen公司;HiScript反逆转录酶、SYBR Green Master Mix、50×ROX Reference Dye 2购自Vazyme公司;CCK-8细胞增殖检测试剂盒购于碧云天生物技术有限公司;AnnexinV-APC/7-AAD细胞凋亡检测试剂盒购于南京凯基生物有限公司;24孔板Transwell购自Corning公司;Penicillin-Streptomycin Solution购自Hyclone公司;RPMI 1640培养基、胎牛血清(FBS)均购于Gibco公司;胰蛋白胨磷酸肉汤(TPB)购自Sigma公司,其他试剂均为国产分析纯。

1.1.3 主要仪器   CO2恒温培养箱(日本Sanyo公司),倒置显微镜(日本Olympus公司),NanoDrop ND-2000超微量核酸蛋白测定仪(美国Thermo公司),ABI7900荧光定量PCR仪(美国ABI公司),酶标仪(美国Thermo公司),流式细胞仪(美国Beckman公司)等。

1.2 方法

1.2.1 荧光定量PCR引物的设计与合成   根据GenBank中鸡TGFβ1的核苷酸序列(JQ423909.1),用Primer 5.0软件设计鸡TGFβ1的荧光定量PCR扩增引物,同时设计内参鸡GAPDH(NM_204305.1)的荧光定量PCR引物(表 1),引物送生工生物工程(上海)有限公司合成。

表 1 Real-time PCR引物序列 Table 1 Real-time PCR primer sequences

1.2.2 MDCC-MSB1细胞培养和质粒转染   用含10% FBS、1% Penicillin-Streptomycin Solution和10% TPB的RPMI1640培养基将处于对数生长期、生长状态良好的MDCC-MSB1细胞调整细胞密度到2.5×105·mL-1,接种6孔细胞培养板,每孔2 mL细胞悬液,置于5% CO2、37 ℃恒温培养箱培养过夜。根据LipofectamineTM2000转染试剂操作说明,将过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、过表达NC(pDC316-mCMV-ZsGreen质粒)、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及干扰表达NC(pG1.2质粒)转染MDCC-MSB1细胞,6 h后更换为含10% FBS、1% Penicillin-Streptomycin Solution和10% TPB的RPMI1640培养液,并在转染后48 h收集细胞,进行TGFβ1的表达检测及相关功能性试验。

1.2.3 SYBR Green Real-time PCR检测MDCC-MSB1细胞中鸡TGFβ1的表达水平   于转染后48 h收集各转染组的细胞,提取细胞总RNA后,取1 μg的总RNA进行反转录,然后用表 1中的特异性的荧光定量PCR引物进行相应基因的SYBR Green Real-time PCR试验。反转录反应体系:5× Hiscript Buffer 4 μL,Hiscript Reverse Transcriptase 1 μL,Ribonuclease Inhibitor 0.5 μL,dNTP (2.5 mmol·L-1) 4 μL,Oligo (dT) 18 (10 μmol·L-1) 2 μL,RNA 1 μg,用Rnase free water补足到总体积为20 μL;反转录条件:25 ℃ 5 min,50 ℃ 15 min,85 ℃ 5 min,4 ℃ 10 min。Real-time PCR反应体系:2×SYBR Green Master Mix 10 μL,cForward primer (10 μmol·L-1) 0.4 μL,Reverse Primer (10 μmol·L-1) 0.4 μL,50×ROX Reference Dye 2 0.4 μL,DNA(6倍稀释)4 μL,去离子水补足至总体积为20 μL;反应条件:50 ℃2 min,95 ℃5 min;95 ℃ 30 s,60 ℃30 s,共40个循环。鸡GAPDH基因作为内参。采用2-ΔΔCt法分析试验数据,比较各转染组细胞中TGFβ1相对表达量的差异。

1.2.4 CCK-8法检测MDCC-MSB1细胞的生长能力   将转染过表达质粒pDC316-mCMV -Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照的MDCC-MSB1细胞,以5 × 103个·孔-1的细胞数接种于96孔细胞板,每组3个重复,设仅有培养基的孔为空白对照。分别再继续培养24、48、72 h,按文献[30]方法检测并分析、绘制各组细胞的生长曲线。

1.2.5 流式细胞术检测MDCC-MSB1细胞周期   将MDCC-MSB1细胞分别转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及相应阴性对照(过表达NC和干扰表达NC),于转染后48 h,收集各组细胞,按照文献[30]方法进行细胞周期检测,统计分析并绘制细胞各期分布图。

1.2.6 流式细胞术检测MDCC-MSB1的凋亡   将MDCC-MSB1细胞分别转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照,于转染后48 h,收集各组细胞,按照文献[30]方法进行细胞凋亡检测。

1.2.7 Transwell检测MDCC-MSB1细胞的迁移与侵袭   将MDCC-MSB1细胞分别转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照,于转染后48 h收集各组细胞,按照文献[30]方法进行细胞迁移与侵袭能力的检测。

1.2.8 数据分析   采用SPSS18.0软件One-Way分析或t-test进行统计学处理,用Graphpad Prism7.0软件作图,数据以“平均值±标准差(x±s)”表示,P<0.05用*表示,P<0.01用**表示。

2 结果 2.1 过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1分别上调或下调MDCC-MSB1中TGFβ1的表达水平

MDCC-MSB1细胞分别转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及相应对照后48 h,实时荧光定量PCR检测MDCC-MSB1细胞中TGFβ1 mRNA的表达水平。结果显示,转染过表达质粒组的TGFβ1的表达量显著高于TGFβ1过表达NC组(P<0.01,图 1A),转染干扰表达质粒组TGFβ1的表达量显著低于TGFβ1干扰表达NC组( P<0.01,图 1B)。

A. TGFβ1过表达;B. TGFβ1干扰表达 A. TGFβ1 overexpression; B. TGFβ1 interference expression 图 1 实时荧光定量PCR检测TGFβ1在MDCC-MSB1细胞中的表达 Fig. 1 The expression of TGFβ1 in MDCC-MSB1 cells by Real-time quantitative PCR
2.2 鸡TGFβ1对MDCC-MSB1细胞增殖的影响

MDCC-MSB1细胞转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照后,采用CCK-8法检测各组细胞增殖能力的变化。结果显示,与其阴性对照组相比,在转染后24 h,过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1转染组MDCC-MSB1细胞的增殖水平显著下降(P<0.05),在转染后48~72 h,过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1转染组MDCC-MSB1细胞的增殖水平显著下降(P<0.01) (图 2A);在转染后24和72 h,干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1转染组MDCC-MSB1细胞的增殖水平显著增强(P<0.05),在转染后48 h,干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1转染组MDCC-MSB1细胞的增殖水平显著增强(P<0.01) (图 2B)。

A. TGFβ1过表达组;B. TGFβ1干扰表达组 A. TGFβ1 overexpression group; B. TGFβ1 interference expression group 图 2 TGFβ1对MDCC-MSB1细胞增殖的影响 Fig. 2 Effects of TGFβ1 on the proliferation of MDCC-MSB1 cells
2.3 TGFβ1对MDCC-MSB1细胞周期的影响

MDCC-MSB1细胞转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照后,采用流式细胞术检测各组细胞周期的变化。结果显示,TGFβ1过表达质粒转染组与TGFβ1过表达NC转染组相比,MDCC-MSB1细胞的G1期细胞分布增加,S期和G2期细胞分布减少(P<0.05) (图 3A~C);TGFβ1干扰表达质粒转染组与TGFβ1干扰表达NC转染组相比,MDCC-MSB1细胞的G1期细胞分布减少(P<0.05),S期和G2期细胞分布均极显著增加(P<0.01) (图 3D~F)。

A. TGFβ1过表达NC组;B. TGFβ1过表达组;C. TGFβ1过表达组及TGFβ1过表达NC组数值统计;D. TGFβ1干扰表达NC组;E. TGFβ1干扰表达组;F. TGFβ1干扰表达及TGFβ1干扰表达NC组数值统计。*. P<0.05;**. P<0.01 A. TGFβ1 overexpression NC group; B TGFβ1 overexpression group.; C. The numerical statistics of the TGFβ1 overexpression and TGFβ1 overexpression NC; D. TGFβ1 interference expression NC group; E. TGFβ1 interference expression group; F. The numerical statistics of the TGFβ1 interference expression group and TGFβ1 interference expression NC group. *. P < 0.05;**. P < 0.01 图 3 TGFβ1对MDCC-MSB1细胞周期的影响 Fig. 3 Effects of TGFβ1 on the cell cycle of MDCC-MSB1 cells
2.4 TGFβ1对细胞凋亡的影响

MDCC-MSB1细胞转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照后,采用流式细胞术检测各组细胞凋亡的变化。结果显示,过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1转染组与TGFβ1过表达NC转染组相比,凋亡细胞比例极显著增加(P<0.01,图 4A~C ),干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1转染组与TGFβ1干扰表达NC转染组相比,凋亡细胞比例差异不显著(P>0.05,图 4 D~F)。

A. TGFβ1过表达NC组;B. TGFβ1过表达组;C. TGFβ1过表达组及TGFβ1过表达NC组数值统计;D. TGFβ1干扰表达NC组;E. TGFβ1干扰表达组;F. TGFβ1干扰表达及TGFβ1干扰表达NC组数值统计。**. P<0.01 A. TGFβ1 overexpression NC group; B TGFβ1 overexpression group.; C. The numerical statistics of the TGFβ1 overexpression and TGFβ1 overexpression NC; D. TGFβ1 interference expression NC group; E. TGFβ1 interference expression group; F. The numerical statistics of the TGFβ1 interference expression group and TGFβ1 interference expression NC group. **. P < 0.01 图 4 TGFβ1对MDCC-MSB1细胞凋亡的影响 Fig. 4 Effects of TGFβ1 on the apoptosis of MDCC-MSB1 cells
2.5 TGFβ1对MDCC-MSB1细胞迁移、侵袭的影响

MDCC-MSB1细胞转染过表达质粒pDC316-mCMV-Gallus-TGFβ1、干扰表达质粒pG1.2-Gallus-TGFβ1及其相应对照后,采用Transwell检测各组细胞迁移、侵袭能力的变化。结果显示,与TGFβ1过表达NC转染组相比,TGFβ1过表达质粒转染组MDCC-MSB1细胞的迁移、侵袭能力均显著下降(P<0.05,图 5AC);与TGFβ1干扰表达NC转染组相比,TGFβ1干扰质粒转染组MDCC-MSB1细胞的迁移、侵袭能力均显著增加(P <0.05,图 5BD)。

A. TGFβ1过表达对迁移的影响;B. TGFβ1干扰表达对迁移的影响;C. TGFβ1过表达对侵袭的影响;D. TGFβ1干扰表达对侵袭的影响。*. P<0.05 A. Effect of TGFβ1 overexpression on migration; B Effect of TGFβ1 interference expression on migration; C. Effect of TGFβ1 overexpression on invasion; D. Effect of TGFβ1 interference expression on invasion. *. P < 0.05 图 5 TGFβ1对MDCC-MSB1细胞迁移、侵袭的影响 Fig. 5 Effects of TGFβ1 on the migrate and invasion of MDCC-MSB1 cells
3 讨论

TGFβ 1是TGFβ的一个亚型,是一种具有多种生理和免疫调节功能的多效性细胞因子,对维持细胞内稳态和组织完整性至关重要[18]。TGFβ 1表达和活性的异常调节会产生严重的病理后果,并导致多种疾病状态,包括许多癌症,有助于癌症进程的各个方面[25, 31-32]。早期的研究认为TGFβ1对细胞生长有抑制作用,它可通过抑制c-Myc的表达、改变CDK的表达和活性来抑制多种细胞增殖[33-35]。近年来,研究表明,TGFβ1在肿瘤发生的晚期起着促进作用,阻断TGFβ1信号可以降低肿瘤细胞生存和迁移能力,增加其凋亡[36]。如,TGFβ1可抑制卵巢颗粒细胞瘤细胞凋亡而增加其生存能力,抑制TGFβ1可诱导细胞凋亡,抑制其生存[37]。干扰TGFβ1的表达可显著抑制间变性甲状腺癌细胞迁移、侵袭和增殖,增加凋亡[38]。研究表明,TGFβ通过两个跨膜丝氨酸-苏氨酸激酶受体TGFβR1和TGFβR2参与肿瘤发生的各个方面,在肿瘤的发生过程中TGFβ通过组织微环境Smad和非Smad通路促进或抑制肿瘤发生[39]。本研究荧光定量PCR检测结果显示,转染TGFβ1过表达质粒后,MDCC-MSB1细胞中TGFβ1的表达水平显著上调,转染TGFβ1干扰表达质粒后TGFβ1表达水平显著下调,表明可以采用转染TGF-β1过表达质粒和干扰表达质粒继续进行TGFβ1对MDCC-MSB1细胞增殖、凋亡、迁移与侵袭影响的检测。随后,在TGFβ1过表达和抑制表达的基础上,本研究分别检测了MDCC-MSB1细胞增殖、细胞周期和凋亡、细胞迁移和侵袭。结果显示,上调TGFβ1表达,可显著抑制MDCC-MSB1细胞的增殖,并且使G1期细胞分布增加、S期和G2期细胞的分布减少、细胞凋亡增加、细胞的迁移和侵袭能力下降;相反,抑制TGFβ1表达,可显著促进MDCC-MSB1细胞的增殖,使G1期细胞分布减少、S期和G2期增加、细胞凋亡减少、迁移和侵袭能力增强。这些结果表明,TGFβ1可抑制MDV转化的T淋巴细胞系MDCC-MSB1细胞增殖、迁移和侵袭,促进其凋亡。而在前期的研究中,Chi等[40]发现MDV1-miR-M4可以靶向宿主潜伏转化生长因子β结合蛋白1(latent TGF-β binding protein 1,LTBP1)而抑制TGFβ通路的信号传递,促进细胞增殖。这些结果表明,MDV诱导肿瘤发生受多种因子的影响,在MD肿瘤发生过程中,TGFβ1信号对MDCC-MSB1肿瘤细胞的作用可能受到其他多种分子的调控。因此,还需进一步从调控TGFβ1分子及其通路方面研究其对MDCC-MSB1细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭能力的影响,以探求在MD肿瘤发生过程中基于TGF-β1的调控机制。

4 结论

鸡TGFβ1可抑制MDCC-MSB1细胞增殖、迁移与侵袭,促进其凋亡。

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