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编号:10265541
uPA系统在4株非小细胞性肺癌细胞中的表达
http://www.100md.com 《中山大学学报(医学科学版)》 1999年第3期
     作者:彭挺生 赵国华 赵国强 张 萌 周慕珩

    单位:中山医科大学病理学教研室; 广州, 510089

    关键词:尿激酶;癌,非小细胞性肺;细胞;培养的

    中山医科大学学报/990304

    摘要 目的:研究尿激酶型纤溶酶原(uPA)激活系统中4种主要成分uPA、PAI-1、PAI-2、uPAR在非小细胞性肺癌细胞株中的表达及各因子之间的作用方式。方法:应用免疫组化、蛋白免疫印迹技术对培养细胞中4种成分进行定位、定性及半定量分析;应用斑点杂交技术检测4种细胞中uPA mRNA和uPAR mRNA的表达。结果:4种成分在4株细胞的胞浆及胞膜均有表达。蛋白免疫印迹法检测uPA、PAI-1、PAI-2、uPAR,4株细胞均在约140 ku和约80 ku处出现特异性条带,且两种腺癌细胞的表达水平显著高于其他两株细胞。斑点杂交结果示4株细胞中均有uPA mRNA和uPAR mRNA的表达。结论:此4株细胞中均能合成与分泌uPA系统的4种主要成分,各因子以二联及三联复合物(uPA/PAI-1、uPA/PAI-2、uPA/uPAR、uPA/PAI-1/uPAR、uPA/PAI-2/uPAR)的形式存在;uPA系统的表达与这4种细胞的恶性程度并不一致。
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    中图号 R 734.2

    The Expression of uPA System in Four Non-small Cell Lung Cancer Cell Line

    Peng Tingsheng Zhao Guohua Zhao Guoqiang Zhang Meng Zhou Muheng

    (Department of Pathology, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou, 510089)

    Abstract Objective:To study the expression and the reaction patterns of the main components of the uPA system (uPA,PAI-1,PAI-2,uPAR)in non-small cell lung cancer cell lines. Methods: uPA system was detected and analyzed using immunohistochemistry and Western Blot. Dot blot hybridization was used to detect the expression of uPA, uPAR mRNA. Results: The four components of uPA system were expressed in the plasma and membrane of the four cell lines. Using Western blot to detect the expression of uPA, PAI-1,PAI-2,uPAR,specific appeared special bands near 80 ku and 140 ku were observed, and the expression level of the two adenocarcinoma cell lines was significantly higher than the other two cell lines. Both uPA and uPAR mRNA were expressed by the four cell lines. Conclusions: The four components of uPA system could be synthesized and secreted by all the four cell lines, existed in duplet or triplet form (uPA/PAI-1,uPA/PAI-2,uPA/uPAR,uPA/PAI-1/uPAR and uPA/PAI-2/uPAR). The expression of uPA system were not in concomitance with the malignance of the cell lines.
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    Subject headings urokinase; carcinoma, non-small-cell lung; cells,cultured

    纤溶酶原激活系统包括纤溶酶原激活剂(plasminogen activator,PA)及其特异性受体和抑制剂。PA是一种特殊的丝氨酸蛋白酶,能催化无活性血纤溶酶原转化为纤溶酶,PA以两种形式存在,一为组织型(tissue-type PA, tPA),另一为尿激酶型(urokinase-type PA,uPA);uPA有两种活性形式,即高相对分子质量(约54 ku) uPA(HMW-uPA)和低相对分子质量(约30 ku)uPA(LMW-uPA);与细胞外基质蛋白的降解和肿瘤转移有关的绝大多数是uPA[1]。uPA的特异性受体(uPA receptor,uPAR)是细胞膜上高度糖基化的50~60 ku的单链糖蛋白,从N-端开始依次为1、2、3区[2]。纤溶酶原激活抑制剂(PA inhibitors,PAIs)能特异地抑制uPA的活性,抑制剂主要分为两大类,即血管内皮型(PAI-1)和胎盘型(PAI-2)[3]
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    uPA系统参与细胞外基质及基底膜中多种成分的降解,是调控细胞外基质动态平衡的一种反应系统,这个系统的平衡失调被认为是恶性肿瘤侵袭转移的重要步骤之一,弄清楚肿瘤细胞本身有关这种系统的状态是必要的;我们从蛋白及RNA水平检测了培养肺癌细胞中uPA系统各成分的表达,以探讨uPA系统在4种肺癌细胞中的存在方式及其可能的生物学意义。

    1 材料和方法

    1.1 细胞来源

    肺巨细胞癌细胞系(PLA-801)由中国人民解放军总医院建立,肺腺癌细胞系(GLC-82)由昆明医学院第一附属医院建立,肺腺癌细胞系(SPC-A-1)由上海市胸科医院及中科院上海细胞所建立,肺鳞癌细胞系(L-78)由北京肺部肿瘤研究所建立,以上细胞株均在标准条件下常规体外培养。

    1.2 细胞切片的制作
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    常规胰酶消化贴壁细胞,收集后离心1 000 r/min, 5 min,弃上清,加入适量中性福尔马林,吹打均匀后,4 ℃固定3~4 h。离心,弃上清,吸取细胞沉淀注入加热溶解琼脂糖滴内,完全凝固后常规固定、脱水、石蜡包埋。切4 μm备用。

    1.3 免疫组化

    常规LSAB法对细胞切片进行染色,一抗购自American Diagnostic Inc,工作浓度为:uPA 1∶1 500, PAI-1 1∶50,PAI-2 1∶50,uPAR 1∶50。

    1.4 蛋白免疫印迹

    取处于生长旺盛期的细胞,加入适量预冷的细胞裂解液,制成细胞全蛋白抽提液。考马斯亮蓝G-250染色法测定样本蛋白浓度,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白条带(分离胶为5~20 g/L的线性梯度胶,积层胶浓度为4 g/L),将蛋白转移至尼龙膜上,该膜用LSAB法染色,一抗工作浓度为uPA 1∶5 000,PAI-1 1∶100, PAI-2 1∶100,uPAR 1∶500。图像分析仪(Kontron IBASS 2.0)分析结果。
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    1.5 DNA-RNA斑点杂交

    Digoxigenin标记的uPA cDNA和uPAR cDNA(探针来源:Department of Orthopaedic Surgery, University of Western Australia)检测4种细胞中uPA和uPAR mRNA的表达。

    2 结 果

    2.1 肺癌细胞中uPA系统各因子的免疫组化染色结果(定性)

    4株细胞中uPA、PAI-1、PAI-2、uPAR均有不同程度着色,阳性信号为胞浆内及胞膜上出现棕黄色颗粒。uPA、PAI-1、PAI-2主要为胞浆内着色,uPAR在胞浆及胞膜均有着色,且胞膜着色明显。阳性信号主要位于细胞与细胞交界处,见图1。
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    图.1 4株非小细胞性肺癌细胞株PLA-801中uPA(a)、PAI-1(b),pAl-2(c)、uPAR(d)的表达 Fig. 1 The expression of uPA(1)、PAI-1(2)、PAI-2(3)、uPAR(4)in the non small cell line PAL-801 (LSAB×200)

    2.2 4株肺癌细胞中uPA系统各种蛋白的表达(定量)

    分别检测uPA、PAI-1、PAI-2、uPAR,4株细胞均在80 ku和140 ku处出现特异性条带,且两株腺癌细胞SPC-A-1和GLC-82中各成分的表达水平显著高于肺巨细胞癌和肺鳞癌细胞株,见图2、3。

    图2 4株肺癌细胞抽提蛋白中uPA系统各种蛋白的免疫表达
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    Fig.2 The expression of uPA system in the extract of the four lung cancer cell lines (Western Blot)lane 1:PLA-801 lane 2:SPC-A-1 lane 3:GLC-82 lane 4:L-78可数字化为以下柱形图:

    图3 uPA系统各种蛋白在4株肺癌细胞中的表达

    Fig.3 The expression of uPA system in the four lung cancer cell lines

    2.3 4株肺癌细胞中uPA mRNA、uPAR mRNA的表达

    经图像分析仪处理分析结果,4株肺癌细胞中uPA mRNA和uPAR mRNA的表达如下图所示,uPA mRNA和uPAR mRNA的表达水平并不一致;鳞癌细胞L-78 uPA mRNA的水平显著高于其它细胞株,4株细胞之间uPAR mRNA水平无显著差异,见图4。
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    图4 uPA mRNA、uPAR mRNA在4株肺癌细胞中的表达

    Fig.4 The expression of uPA mRNA,uPAR mRNA in the four lung cancer cell lines

    3 讨 论

    Pyke C等认为[4]uPA和PAI-1由肿瘤组织周围的纤维母细胞、巨噬细胞和内皮细胞在癌细胞旁分泌刺激下产生,分泌出细胞后再与癌细胞表面uPAR结合,形成的复合物被癌细胞内吞,因而在癌细胞中检测到的uPA和PAI-1可能是由其它部位转运而来。本实验检测的是培养细胞中uPA系统各蛋白与mRNA的表达,不存在间质细胞的影响,因而认为这4株细胞均能合成与分泌uPA系统的4种成分,支持Nagayama等人[5]的观点。

    本实验对细胞总蛋白的Western Blot分析发现在约80 ku和约140 ku处,4株细胞中uPA、PAI-1、PAI-2、uPAR均显示阳性,提示在这两个特异性位置上存在uPA系统的4种因子,但这两种相对分子质量明显大于各因子的单体相对分子质量,提示各因子可能以复合物的形式存在,与Lang[6]等人的发现相一致。uPA前体与细胞表面的uPAR结合并变成活性uPA后,能直接或间接地使uPAR1区及2区之间断裂,1区游离,uPAR(2+3)区仍存留于胞膜上,因此uPA/uPAR(2+3)复合物的水平更能反映癌组织中uPA、纤溶酶的活性和细胞的侵袭性,LMW-uPA同样也能裂解uPAR,并形成三联复合物[7];uPA/PAI-1复合物的量也能反映uPA的活性[3]。4种成分的相对分子质量分别为HMW-uPA 54 ku,LMW-uPA 32 ku,PAI-1 50 ku,PAI-2 47 ku,uPAR 50 ku,uPAR(2+3) 40 ku,因而我们认为80 ku的特异性条带代表LMW-uPA分别与PAI-1、PAI-2、uPAR形成的复合物;而约140 ku的特异性条带代表uPA/PAI/uPAR或uPA/PAI/uPAR(2+3)所形成的三联复合物,提示uPA系统是一种复杂的调控网络,这个网络中各因子之间相互作用、相互协调,共同影响细胞的生物学特性。
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    两株肺腺癌细胞SPC-A-1和GLC-82中uPA系统各成分的表达水平均显著高于其它两株细胞,根据细胞的生物学特性,肺巨细胞癌细胞株恶性度高、侵袭性强,其恶性度似与uPA系统的作用无关系,国内也有学者[8]认为uPA与PLA-801的某些子株的侵袭性无显著相关,此结果尚待进一步证实。

    斑点杂交分析的结果表明4株细胞中uPA mRNA、uPAR mRNA的表达与其蛋白表达不甚一致,可能在不同类型的肺癌细胞中uPA系统各成分的蛋白质合成和降解机制不同;uPA mRNA的表达明显高于uPAR mRNA,但uPAR的蛋白表达水平却较高,可能uPAR的合成并不多,但由于uPA/PAI-1/uPAR被瘤细胞内吞后,uPAR能再循环至细胞表面重复利用[9],因而蛋白含量较高,具体机制有待进一步深入研究。

    参考文献

    1.Liotta L A, Steeg P S, Stetler W G. Cancer metastasis and angiogenesis:an imbalance of positive and negative regulation. Cell, 1991,64(2):327
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    2.Behrendt N, Ploug M, Patthy L, et al. The ligand-binding domain of the cell surface for urokinase-type plasminogen activator. J Biol Chem, 1991,266(12):7842

    3.Andreasen P A, Sottrup J L, Kjoller L, et al. Receptor-mediated endocytosis of plasminogen activators and activator/inhibitor complexes. FEBS Lett, 1994,338(3):329

    4.Pyke C, Ralfkiaer E, Ronne E, et al. Immunohistochemical detection of the receptor for urokinase plasminogen activator in human colon cancer. Histopathology, 1994,24(2):131
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    5.Nagayama M, Sato A, Hayakawa H, et al. Plasminogen activators and their inhibition in non-small cell lung cancer. Cancer, 1994,73(5):1398

    6.Laug W E, Cao X R, Yu Y B, et al. Inhibition of invasion of HT-1080 sarcoma cells expressing recombinant plasminogen activator inhibitor 2. Cancer Res, 1993,53(24):6051

    7.Abd A R H, Anderw M, Wang J Y, et al. Soluble human urokinase receptor is composed of two active units. J Biol Chem, 1997,272(8):5348
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    8.魏泓,吴丰春,周建华,等. nm23/NDPK基因、整合蛋白、Ⅳ型胶原酶及尿激酶表达与鼠肺癌转移的关系. 中华医学杂志,1997,77(8):597

    9.Nakjaer A, Conese M, Christensen E I,et al. Recycling of the urokinase receptor upon internalization of uPA:Serpin complexes. EMBO J, 1997,16(10):2610

    1998-08-14收稿

    1999-05-03修回

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