槲皮素对人肺癌A549细胞移植瘤模型小鼠移植瘤生长和肺转移及细胞侵袭和迁移的影响及其机制

doi:10.13481/j.1671-587X.20230424

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨槲皮素（QUE）对人肺癌A549细胞移植瘤模型小鼠移植瘤生长、肺转移、细胞侵袭和迁移的影响，并阐明其相关机制。方法小鼠分为对照组（无干预）、阳性药物组（5.0 mg·kg^－1 顺铂）、低剂量（12.5 mg·kg^－1）QUE组、中剂量（25.0 mg·kg^－1）QUE组和高剂量（50.0 mg·kg^－1）QUE组，除对照组外其余各组小鼠采用A549细胞制备移植瘤模型，治疗10 d后计算各组小鼠肿瘤质量抑制率和肺转移抑制率。体外培养人肺癌A549细胞，分为正常对照组、QUE组、QUE+Runt相关转录因子3（Runx3）阴性对照序列（si-NC）（QUE+si-NC）组和QUE+Runx3小干扰序列（si-Runx3）（QUE+si-Runx3）组。实时荧光定量PCR（RT-qPCR）法检测各组A549细胞中Runt mRNA表达水平，CCK-8法检测各组细胞增殖抑制率，Transwell小室实验检测各组A549细胞中侵袭细胞数和迁移细胞数，Western blotting法检测各组小鼠移植瘤组织及各组A549细胞中Runx3、Wnt3a、β-连环蛋白（β-catenin）、基质金属蛋白酶2（MMP-2）和基质金属蛋白酶9（MMP-9）蛋白表达水平。结果与对照组比较，阳性药物组及低、中和高剂量QUE组小鼠肿瘤质量抑制率、肺转移抑制率和移植瘤组织中Runx3蛋白表达水平均明显升高（P<0.05），移植瘤组织中Wnt3a、β-catenin、MMP-2和MMP-9蛋白表达水平均明显降低（P<0.05）。与正常对照组比较，QUE组A549细胞增殖抑制率、A549细胞中Runx3 mRNA及蛋白表达水平均明显升高（P<0.05），侵袭细胞数和迁移细胞数明显减少（P<0.05），A549细胞中Wnt3a、β-catenin、MMP-2和MMP-9蛋白表达水平均明显降低（P<0.05）；与QUE+si-NC组比较，QUE+si-Runx3组A549细胞增殖抑制率、A549细胞中Runx3 mRNA及蛋白表达水平均明显降低（P<0.05），侵袭细胞数和迁移细胞数明显增加（P<0.05），A549细胞中Wnt3a、β-catenin、MMP-2和MMP-9蛋白表达水平均明显升高（P<0.05）。结论 QUE可抑制人肺癌A549细胞移植瘤小鼠移植瘤转移和侵袭，其机制可能是通过促进Runx3表达抑制Wnt/β-catenin信号通路，进而抑制肺癌A549细胞侵袭和迁移能力。

关键词: 槲皮素, 肺肿瘤, A549细胞, 细胞侵袭, 细胞迁移, Runt相关转录因子3, Wnt/β-catenin信号通路

Abstract:

Objective To detect the effect of quercetin （QUE） on the growth， lung metastasis，cell invasion and migration of transplanted tumor of the human lung cancer A549 cells transplanted tumor in the mice， and to clarify its related mechanism. Methods The mice were divided into control group （no intervention）， positive drug group （5 mg·kg^－1cisplatin） and low， medium and high doses （12.5， 25.0，and 50.0 mg·kg^－1 QUE）of QUE groups.Except for control group，the mice in other groups were constructed transplanted tumor models using A549 cells.The inhibitory rates of tumor weights and inhibitory rates of lung metastasis of mice in various groups were detected after treated for 10 d. The human lung cancer A549 cells were cultured in vitro and divided into normal control group， QUE group， QUE+Runt related transcription factor 3 （Runx3） negative control sequence （si-NC）（UE+si-NC） group， and QUE+Runx3 interference sequence （si-Runx3）（QUE+si-Runx3） group. Real-time fluorescence quantitative PCR （RT-qPCR） method was used to detect the expression levels of Runt mRNA in the A549 cells in various groups； CCK-8 assay was used to detect inhibitory rates of proliferation of cells in various groups； Transwell chamber experiment was used to detect the numbers of invasion and migration cells in various groups； Western blotting method was used to detect the expression levels of Runx3， Wnt3a， β-catenin， matrix metallopeptidase-2 （MMP-2），and matrix metallopeptidase-9 （MMP-9） proteins in cells in various groups. Results Compared with control group， the inhibitory rate of tumor weight， inhibitory rate of lung metastasis and the expression levels of Runx3 protein in transplant tumor tissue of the mice in positive drug group， low， medium and high doses of QUE groups were increased（P<0.05）， and the expression levels of Wnt3a， β-catenin， MMP-2， and MMP-9 proteins were decreased （P<0.05）. Compared with normal control group，the inhibitory rate of proliferation of the A549 cells in QUE group，the expression levels of Runx3 mRNA and protein in the A549 cells in QUE group were significantly increased （P<0.05）， the numbers of invasion and migration cells were decreased （P<0.05），the expression levels of Wnt3a， β-catenin， MMP-2，and MMP-9 proteins in the cells were significantly decreased （P<0.05）. Compared with QUE+si-NC group， the inhibitory rate of proliferation of the A549 cells in QUE group，the expression levels of Runx3 mRNA and protein in the A549 cells in QUE+si-Runx3 group were significantly decreased （P<0.05）， the numbers of invasion and migration cells，the expression levels of Wnt3a， β-catenin， MMP-2，and MMP-9 proteins in the cells were significantly increased （P<0.05）. Conclusion QUE can inhibit the metastasis and invasion of transplanted tumor of the mice， and its mechanism may be related to promoting the Runx3 expression and inhibiting the Wnt/β-catenin signaling pathway， then inhibiting the invasion and migration of the lung cancer A549 cells.

Key words: Quercetin, Lung neoplasm, A549 cells, Cell invasion, Cell migration, Runt related transcription factor 3, Wnt/β-catenin signaling pathway

中图分类号:

R734.2

靳莉,张小红,胡朝阳,李凤芝,崔永亮,李杨,刘倩倩,乔艳俊. 槲皮素对人肺癌A549细胞移植瘤模型小鼠移植瘤生长和肺转移及细胞侵袭和迁移的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(4): 1018-1026.

Li JIN,Xiaohong ZHANG,Chaoyang HU,Fengzhi LI,Yongliang CUI,Yang LI,Qianqian LIU,Yanjun QIAO. Effects of quercetin on growth and lung metastasis of transplanted tumor and cell invasion, and cell migration in human lung cancer A549 cells transplanted tumor model mice and their mechanisms[J]. Journal of Jilin University(Medicine Edition), 2023, 49(4): 1018-1026.

图/表 9

表1

图1

表2

图2

图3

表3

图4

图5

表4

参考文献 21

1	程林林，高峨嵋，朱富新，等. 1例3次挑战培美曲塞方案治疗晚期非小细胞肺癌有效的个案报道［J］. 中国肺癌杂志， 2019， 22（6）： 395-400.
2	陈沛锐，吕静，曾春芳，等. 敲低雌激素受体α基因抑制A549细胞的增殖、迁移及裸鼠移植瘤的形成［J］. 中国呼吸与危重监护杂志， 2021， 20（9）： 649-655.
3	VINAYAK M， MAURYA A K. Quercetin loaded nanoparticles in targeting cancer：recent development［J］. Anticancer Agents Med Chem，2019，19（13）：1560-1576.
4	LI H， TAN L， ZHANG J W， et al. Quercetin is the active component of Yang-Yin-qing-Fei-Tang to induce apoptosis in non-small cell lung cancer［J］. Am J Chin Med， 2019， 47（4）： 879-893.
5	HAGHI A， AZIMI H， RAHIMI R. A comprehensive review on pharmacotherapeutics of three phytochemicals， curcumin， quercetin， and allicin， in the treatment of gastric cancer［J］. J Gastrointest Cancer， 2017， 48（4）： 314-320.
6	LAN C Y， CHEN S Y， KUO C W， et al. Quercetin facilitates cell death and chemosensitivity through RAGE/PI3K/AKT/mTOR axis in human pancreatic cancer cells［J］.J Food Drug Anal，2019，27（4）：887-896.
7	PAN J C， FANG S， TIAN H H， et al. lncRNA JPX/miR-33a-5p/Twist1 axis regulates tumorigenesis and metastasis of lung cancer by activating Wnt/β-catenin signaling［J］. Mol Cancer， 2020， 19（1）： 9.
8	JIANG N， ZOU C， ZHU Y， et al. HIF-1α-regulated miR-1275 maintains stem cell-like phenotypes and promotes the progression of LUAD by simultaneously activating Wnt/β-catenin and Notch signaling［J］. Theranostics， 2020， 10（6）： 2553-2570.
9	刘楠，李清钊，曹福源，等. 槲皮素对染矽尘大鼠血清中硅、铜、锌水平影响［J］.中国职业医学，2015，42（3）： 297-301.
10	肖兰飞，高继萍，闫晓如，等. 槲皮素对口腔癌Tca-8113细胞增殖、迁移和侵袭的影响及PI3K/AKT信号通路的调控作用［J］. 中国比较医学杂志， 2021， 31（6）： 30-34.
11	黄文涛，周进，王贵玉. 槲皮素对SW620细胞迁移和侵袭的影响［J］. 中成药， 2019， 41（9）： 2079-2083.
12	WARD A B， MIR H， KAPUR N， et al. Quercetin inhibits prostate cancer by attenuating cell survival and inhibiting anti-apoptotic pathways［J］. World J Surg Oncol， 2018， 16（1）： 108.
13	SRIVASTAVA N S， SRIVASTAVA R A K. Curcumin and quercetin synergistically inhibit cancer cell proliferation in multiple cancer cells and modulate Wnt/β-catenin signaling and apoptotic pathways in A375 cells［J］. Phytomedicine， 2019， 52： 117-128.
14	栗敏，白桦，肖鹏，等. LncRNA GALNT5 uaRNA在TRAIL诱导的肺癌A549和HCC827细胞耐药中的作用［J］.郑州大学学报（医学版）， 2022，57（6）：745-751.
15	倪明立，谢玲，秦贝贝. Wnt/β-catenin信号通路在非小细胞肺癌组织的表达及意义［J］. 广东医学， 2016， 37（15）： 2299-2301.
16	向丹，罗琴. Galectin-3基因调控Wnt/β-catenin信号通路对肺癌细胞凋亡的影响［J］. 中国老年学杂志， 2018， 38（2）： 289-291.
17	WANG J Y， WANG X， WANG X J， et al. Curcumin inhibits the growth via Wnt/β-catenin pathway in non-small-cell lung cancer cells［J］. Eur Rev Med Pharmacol Sci， 2018， 22（21）： 7492-7499.
18	JI P， ZHOU Y X， YANG Y B， et al. Myeloid cell-derived LL-37 promotes lung cancer growth by activating Wnt/β-catenin signaling［J］.Theranostics，2019， 9（8）： 2209-2223.
19	YE L， XIANG T X， ZHU J， et al. Interferon consensus sequence-binding protein 8， a tumor suppressor， suppresses tumor growth and invasion of non-small cell lung cancer by interacting with the Wnt/β-catenin pathway［J］. Cell Physiol Biochem， 2018， 51（2）： 961-978.
20	LIAN R， MA H M， WU Z Y， et al. EZH2 promotes cell proliferation by regulating the expression of RUNX3 in laryngeal carcinoma［J］. Mol Cell Biochem， 2018， 439（1/2）： 35-43.
21	魏瑜，马东慎，向臣希，等. RUNX3通过Wnt/β-catenin通路抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移与侵袭［J］. 临床与实验病理学杂志， 2019， 35（5）： 509-513.

Group	Inhibitory rate of tumor weight	Inhibitory rate of lung metastasis
Control	4.52±1.43	5.94±1.95
Positive drug	37.82±1.96^*	48.96±2.23^*
QUE
Low dose	23.44±1.85^*△	35.72±2.07^*△
Medium dose	36.13±1.47^*#	46.89±2.64^*#
High dose	49.86±2.24^*△#○	57.58±2.86^*△#○
F	568.461	427.776
P	<0.01	<0.01

Group	Runx3	Wnt3a	β-catenin	MMP-2	MMP-9
Control	0.49±0.06	0.96±0.07	1.02±0.09	1.06±0.06	0.92±0.06
Positive drug	1.08±0.08^*	0.74±0.05^*	0.72±0.07^*	0.49±0.06^*	0.51±0.05^*
QUE
Low dose	0.86±0.07^*△	0.85±0.05^*△	0.87±0.07^*△	0.59±0.06^*△	0.65±0.06^*△
Medium dose	1.12±0.08^*#	0.75±0.06^*#	0.70±0.07^*#	0.47±0.05^*#	0.46±0.05^*#
High dose	1.27±0.09^*△#○	0.48±0.05^*△#○	0.29±0.06^*△#○	0.22±0.05^*△#○	0.26±0.04^*△#○
F	93.602	59.494	84.602	180.057	130.543
P	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01

Group	Number of invasion cells	Number of migration cells
Normal control	153.83±5.50	108.88±4.84
QUE	106.68±4.63^*	78.74±4.17^*
QUE+si-NC	102.51±5.70	76.26±3.92
QUE+si-Runx3	137.56±5.18^△	93.49±4.80^△
F	131.900	68.919
P	<0.01	<0.01

Group	Runx3	Wnt3a	β-catenin	MMP-2	MMP-9
Normal control	0.25±0.05	0.82±0.07	1.02±0.07	0.95±0.08	0.47±0.04
QUE	1.16±0.07^*	0.38±0.05^*	0.35±0.05^*	0.50±0.06^*	0.24±0.03^*
QUE+si-NC	1.17±0.07	0.40±0.06	0.33±0.05	0.48±0.06	0.22±0.03
QUE+si-Runx3	0.83±0.06^△	0.69±0.07^△	0.75±0.06^△	0.81±0.07^△	0.40±0.04^△
F	281.195	71.384	197.733	70.097	71.480
P	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01	<0.01

[1]	杨舟,林书典,詹宇威,肖璐,符克英,黄小蝶. miR-93-5p靶向下调ROCK2表达对类风湿性关节炎成纤维样滑膜细胞增殖、迁移和侵袭的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(3): 665-674.
[2]	苗卉,苗聪秀,李娜,韩晶. lncRNA HAND2-AS1通过调节miR-21表达对子宫内膜异位症患者子宫内膜基质细胞迁移和侵袭的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(3): 733-741.
[3]	李锐,谭晓冬,胡耀元. 茯苓酸对人胰腺癌PANC-1细胞迁移、侵袭和上皮间质转化的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(2): 315-323.
[4]	王开,黄汉. 阿托伐他汀对人舌鳞癌CAL-27细胞增殖、凋亡和迁移的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(2): 324-331.
[5]	孙逸飞,李迪诺,王玉彬. 姜黄素通过下调PI3K/Akt/mTOR信号通路蛋白表达对胃癌MGC-803细胞增殖和侵袭的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(2): 332-340.
[6]	孙利军,冯杰,刘小明,任广伟,阮琳. ADAM10在人动静脉内瘘狭窄处血管组织中的表达及其对血管平滑肌细胞增殖和迁移的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(2): 482-491.
[7]	金俊伊,李木,胡耀元,王熠辉. miR-150-5p与NCAPG的靶向关系及其对肝细胞肝癌Huh7细胞的抑制作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(1): 122-130.
[8]	陈艳雅,招锦兰,李婵,黄丽珊. 卵巢癌组织中miR-223的表达及其对卵巢癌OVCAR3细胞增殖和侵袭的促进作用[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(1): 150-157.
[9]	马梦诗,陈鹏,马忠森. 肺良性转移性平滑肌瘤1例报告及文献复习[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(1): 203-208.
[10]	赵杰,周宁,刘冬芹,代娟娟,王丹丹,武艳. 上调Mg²⁺/Mn²⁺依赖性蛋白磷酸酶1F表达对鼻咽癌HONE-1细胞增殖和迁移的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2023, 49(1): 39-45.
[11]	袁育珺,杨秀玲,胡志坚,张素梅. 中药靛玉红衍生物E804对肺癌A549细胞增殖、凋亡和分化的影响及其作用机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(5): 1276-1283.
[12]	黄晓妹,王洪伟,韩贞艳,韦秋园,黄素静. lncRNA GHET1通过Wnt/β-catenin信号通路对子痫前期滋养层细胞生物学行为的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(5): 1324-1332.
[13]	江洋,彭昭文,易舒婧,尤海玲,冯高飞,刘传波,胡凯文. 氩氦刀冷冻消融治疗肺黏液表皮样癌1例报告及文献复习[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(4): 1040-1044.
[14]	王志娟,张明姝,叶丽平. 血小板衍生生长因子D通过ERK信号通路对肺癌H1299细胞增殖、迁移和侵袭的影响及其机制[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(4): 898-904.
[15]	马琰迪,卢香云,何尚峰,俞雪燕,胡云华,高海霞,陈云昭,禹洁,王文洁,李锋,崔晓宾. m6A甲基化修饰结合蛋白YTHDF2在食管癌组织中的表达及其对食管癌细胞增殖和迁移的影响[J]. 吉林大学学报(医学版), 2022, 48(4): 962-970.