陶玥 張孟麗 馬鵬程 孫建方 周武慶 包軍
丹皮酚對(duì)人黑素瘤A375細(xì)胞增殖和凋亡的影響
陶玥 張孟麗 馬鵬程 孫建方 周武慶 包軍
目的探討丹皮酚對(duì)體外培養(yǎng)人黑素瘤A375細(xì)胞增殖和凋亡的影響及其作用機(jī)制。方法CCK8法檢測(cè)0.5,1,2,4,8 mmol/L丹皮酚作用24,48和72 h后A375細(xì)胞增殖水平。用0、1.25、2.5和5 mmol/L濃度丹皮酚作用24 h后,以Annexin-V/PI法觀察A375細(xì)胞凋亡的變化、分別測(cè)定caspase 3,caspase 8和caspase 9的活性,并以Western印跡檢測(cè)p53,NF-κB及相關(guān)蛋白水平的變化。結(jié)果與空白對(duì)照組比較,0.5,1,2,4,8 mmol/L丹皮酚作用24,48和72 h后均對(duì)A375細(xì)胞的增殖有抑制作用,且與時(shí)間、濃度呈依賴(lài)性。1.25、2.5、5 mmol/L丹皮酚在作用24 h時(shí),A375細(xì)胞早期凋亡率由對(duì)照組的(3.11±0.53)%分別上升至(13.74±1.73)%、(25.95±0.57)%、(46.44±0.81)%,各組與對(duì)照組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或<0.01)。2.5 mmol/L和5 mmol/L作用組的caspase 3,caspase 8,caspase 9活性升高,且與對(duì)照組間比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或<0.01)。p53及Bax的蛋白水平隨藥物濃度的增加而升高,NF-κB、bcl-2、bcl-XL的蛋白水平隨藥物濃度增加而降低。結(jié)論丹皮酚對(duì)黑素瘤A375細(xì)胞具有抑制增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用??赏ㄟ^(guò)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外兩條途徑發(fā)揮促凋亡作用,其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)p53及NF-κB基因有關(guān)。
黑色素瘤,實(shí)驗(yàn)性;丹皮酚;細(xì)胞凋亡;細(xì)胞增殖
作者單位:210008南京市鼓樓醫(yī)院皮膚科(陶玥、包軍);中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院皮膚病研究所(張孟麗、馬鵬程、孫建方、周武慶)
丹皮酚(paeonol)是從中藥牡丹皮或徐長(zhǎng)卿中提取的有效活性成分。已有大量研究表明,丹皮酚可誘導(dǎo)某些腫瘤細(xì)胞的凋亡,如肝癌,卵巢癌等[1-2],但對(duì)于黑素瘤細(xì)胞的促凋亡及其分子機(jī)制及其信號(hào)傳導(dǎo)途徑尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究即以體外培養(yǎng)的人黑素瘤A375細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,通過(guò)測(cè)定半胱氨酸天冬氨酸酶(caspase)活性和p53、NF-κB等相關(guān)蛋白表達(dá)水平的變化,初步探討藥物誘導(dǎo)黑素瘤細(xì)胞凋亡的途徑和調(diào)節(jié)機(jī)制。
丹皮酚購(gòu)于中國(guó)藥品生物檢定所(純度>99.0%);二甲基亞砜(DMSO)、1%抗生素/抗真菌溶液、Hoechst33258購(gòu)于美國(guó)Sigma公司,胰酶、1640培養(yǎng)基購(gòu)于德國(guó)Gibco公司,胎牛血清購(gòu)于上海吉泰公司。CCK8試劑盒購(gòu)于日本同仁化學(xué)公司,Annexin-V/PI凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)于美國(guó)BD Pharmingen公司,caspase-Glo? 3/7,8,9檢測(cè)試劑盒購(gòu)于美國(guó)Promega公司。bcl-2抗體,bax抗體購(gòu)于南京凱基生物科技發(fā)展有限公司,p53抗體,NFκB-p65抗體,bcl-XL抗體購(gòu)于美國(guó)Santa Cruz公司。
1.細(xì)胞培養(yǎng):使用含10%胎牛血清的1640培養(yǎng)基,在37℃、5%CO2的孵箱中培養(yǎng)A375細(xì)胞,取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞用于各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。
2.藥物配制:藥物溶解于DMSO,其終濃度分別為丹皮酚:0.5、1、2、4、8 mmol/L;DMSO 在培養(yǎng)基中的最大終濃度<0.2%,經(jīng)預(yù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)對(duì)細(xì)胞增殖無(wú)影響。
3.CCK8檢測(cè)細(xì)胞增殖抑制率:將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的A375細(xì)胞按1×104/孔分別接種于96孔板,在37℃、5%CO2下孵育24 h,去上清液,每孔加入一定濃度丹皮酚(0.5、1、2、4、8 mmol/L)的 1640 培養(yǎng)基100 μl,每一濃度設(shè)3個(gè)復(fù)孔,對(duì)照組直接加含有DMSO的1640培養(yǎng)基100 μl,空白孔只加含有DMSO的培養(yǎng)基,分別培養(yǎng)24、48、72 h后,以1640培養(yǎng)基小心洗滌細(xì)胞2次,每孔加入100 μl 1640培養(yǎng)基,再加入10 μl的CCK8溶液,在37℃、5%CO2下孵育2 h,在酶標(biāo)儀450 nm波長(zhǎng)下測(cè)量各孔吸光度值,細(xì)胞增殖抑制率=[1-(待篩物各濃度平均吸光度值-空白組平均吸光度值)/(對(duì)照組平均吸光度值-空白組平均吸光度值)]×100%。
4.丹皮酚對(duì)細(xì)胞凋亡率的影響[乙硫氰酸熒光素(Annexin V)-FITC/碘化丙錠(PI)雙染法]:收集經(jīng) 0、1.25、2.5、5 mmol/L 丹皮酚作用 24 h 后的A375細(xì)胞,預(yù)冷的PBS洗滌兩遍,以1×連接緩沖液將細(xì)胞密度調(diào)整為1×106/ml,每管加Annexin V-FITC 5 μl、PI 5 μl,輕輕振蕩混勻,室溫避光染色15min,每管加400 μl 1×連接緩沖液,流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡率。
5.caspase活性的測(cè)定:選擇對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的A375細(xì)胞,1640培養(yǎng)基調(diào)制成細(xì)胞懸液,以每孔100 μl、1×105/ml的密度接種在不透光的白底96孔培養(yǎng)板,在37℃、5%CO2下孵育24 h,去上清液,每孔加入一定濃度丹皮酚(1.25、2.5、5 mmol/L)的培養(yǎng)基100 μl,每個(gè)濃度設(shè)3個(gè)復(fù)孔,對(duì)照組直接加培養(yǎng)基,空白孔不加細(xì)胞只加培養(yǎng)基,作用24 h后,將10 μl GF-AFC與2 ml細(xì)胞活力測(cè)定緩沖液混合,每孔中加入20 μl混合液,充分搖勻后37℃避光孵育30min,測(cè)定細(xì)胞活力。接著每孔加入120 μl caspase-Glo?3/7,caspase-Glo?8或caspase-Glo?9試劑繼續(xù)避光孵育30min,以熒光檢測(cè)儀讀數(shù),除以細(xì)胞活力讀數(shù)即為平均每個(gè)細(xì)胞的caspase活性值。
6.Western印跡檢測(cè)p53,NF-κB及相關(guān)基因蛋白水平:參照文獻(xiàn)[3],簡(jiǎn)述如下:將A375細(xì)胞分別與1.25、2.5、5 mmol/L丹皮酚的培養(yǎng)基2 ml作用24 h,提出相同質(zhì)量的蛋白,進(jìn)行凝膠電泳后將蛋白電轉(zhuǎn)印到硝酸纖維膜上,以含5%的脫脂奶粉的TBST緩沖液室溫封閉1 h,一抗(bcl-2抗體,bax抗體,p53抗體,NF-κB-p65抗體,bcl-XL抗體)4℃孵育過(guò)夜,繼以二抗室溫孵育1 h,化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)反應(yīng)條帶。對(duì)圖像進(jìn)行分析,以目的蛋白條帶峰面積值占內(nèi)參照蛋白條帶峰面積值的百分比反映目的蛋白表達(dá)的結(jié)果。
7.數(shù)據(jù)處理:用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,每組數(shù)據(jù)取平均值,結(jié)果以±s表示,組間比較用t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
一、CCK8檢測(cè)細(xì)胞增殖抑制率
與空白對(duì)照組比較,0.5、1、2、4、8 mmol/L 丹皮酚作用24、48、72 h均對(duì)A375細(xì)胞有抑制作用,且與時(shí)間、濃度呈依賴(lài)關(guān)系。隨著藥物濃度的增加和作用時(shí)間的延長(zhǎng),丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制率逐漸增高(圖1)。除作用24 h的0.5 mmol/L濃度組外,各組與對(duì)照組(增殖抑制率為0%)比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.01)。丹皮酚處理A375細(xì)胞的24、48、72 h的半數(shù)抑制濃度(IC50) 分別約為5.19 mmol/L、1.50 mmol/L、1.09 mmol/L。
圖1 丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞增殖抑制率的影響
二、Annexin V-FITC/PI雙染法檢測(cè)細(xì)胞凋亡率1.25、2.5、5 mmol/L 丹皮酚在作用 24 h時(shí),A375細(xì)胞早期凋亡率由對(duì)照組的(3.11±0.53)%分別上升至(13.74±1.73)%,(25.95±0.57)%和(46.44±0.81)%,各組與對(duì)照組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。圖2為一組具有代表性的A375細(xì)胞凋亡率檢測(cè)結(jié)果。
圖2 丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞凋亡率影響的流式細(xì)胞圖
三、caspase活性檢測(cè)結(jié)果
如表1所示,1.25、2.5、5 mmol/L丹皮酚在作用24 h時(shí),A375細(xì)胞的caspase 3,caspase 8和caspase 9活性均有不同程度的升高。其中caspase 3活性升高最為明顯,分別為對(duì)照組的118.13%,167.85%和491.05%。2.5 mmol/L和5 mmol/L作用組的caspase 3,caspase 8,caspase 9活性與對(duì)照組間,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。
四、丹皮酚對(duì)p53及bax蛋白水平的影響
Western印跡法對(duì)1.25、2.5、5 mmol/L丹皮酚作用24 h后A375中的p53和bax進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)用BandScan4.5圖像分析軟件,以β肌動(dòng)蛋白的表達(dá)灰度值為標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算p53和bax的相對(duì)量。對(duì)照組、1.25、2.5、5 mmol/L組p53表達(dá)與β肌動(dòng)蛋白的灰度比值分別為 0.66、1.10、1.19、1.49。 bax 表達(dá)與 β肌動(dòng)蛋白的灰度比值分別為 0.74、1.10、1.19、1.49。可見(jiàn),以未處理的A375細(xì)胞為對(duì)照,p53和bax在丹皮酚作用的黑素瘤細(xì)胞中的表達(dá)隨藥物濃度的增加而升高,見(jiàn)圖3。
表1 丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞caspase活性的影響(±s,%)
表1 丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞caspase活性的影響(±s,%)
注:n=3。與對(duì)照組相比,a:P<0.05,b:P<0.01
濃度(mmol/L) caspase 3 caspase 8 caspase 9對(duì)照組 100.00±3.19 100.00±3.24 100.00±3.24丹皮酚1.25 118.13±4.02a 97.34±1.00 87.05±6.77 2.5 167.85±1.04b 121.94±3.83a 128.20±0.43b 5 491.05±0.55b 122.43±1.12a190.76±0.60b
五、丹皮酚對(duì)NF-κB及bcl-2、bcl-XL蛋白水平的影響
使用Western印跡法對(duì)1.25、2.5、5 mmol/L丹皮酚作用24 h后A375中的p65(NF-κB活性亞單位),bcl-2和bcl-XL進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)用BandScan4.5圖像分析軟件,以β肌動(dòng)蛋白的表達(dá)灰度值為標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算p65,bcl-2和bcl-XL的相對(duì)量。對(duì)照組、1.25、2.5、5 mmol/L組的p65表達(dá)與β肌動(dòng)蛋白的灰度比值分別為 1.26、1.16、1.12、0.56;其 bcl-2 表達(dá)與 β 肌動(dòng)蛋白的灰度比值分別為 0.68、0.74、0.54、0.25;其bcl-XL表達(dá)與β肌動(dòng)蛋白的灰度比值分別為0.57、0.55、0.46、0.23。圖4可見(jiàn),以未處理A375細(xì)胞為對(duì)照,p65,bcl-2和bcl-XL在丹皮酚作用的A375細(xì)胞中的表達(dá)隨藥物濃度的增加而降低。
圖3 丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞p53和bax表達(dá)的影響 1:對(duì)照組;2:1.25 mmol/L;3:2.5 mmol/L;4:5 mmol/L
圖4 丹皮酚對(duì)A375細(xì)胞p65,bcl-2和bcl-XL表達(dá)的影響1:對(duì)照組;2:1.25 mmol/L;3:2.5 mmol/L;4:5 mmol/L
研究表明,丹皮酚具有廣泛的藥理活性,包括抗炎、解熱鎮(zhèn)痛、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抑制血小板聚集、抗氧化等作用[4]。我們的研究還發(fā)現(xiàn)丹皮酚可以抑制黑素細(xì)胞黑素的生成[5]。近年來(lái),從天然植物中篩選抗腫瘤成分一直是國(guó)內(nèi)外抗腫瘤藥物研究的熱點(diǎn),丹皮酚的誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用也越來(lái)越引起學(xué)者們的注意。本研究結(jié)果表明:丹皮酚能抑制皮膚黑素瘤A375細(xì)胞的增殖活性,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,且這種作用隨著藥物濃度的升高和作用時(shí)間的增加而逐漸增強(qiáng),具有濃度和時(shí)間依賴(lài)性。
誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡主要有caspase依賴(lài)途徑和非caspase依賴(lài)途徑,而以前者為主[6]。caspase家族被認(rèn)為是細(xì)胞凋亡的中心環(huán)節(jié)。目前認(rèn)為至少有3條通路參與凋亡的發(fā)生,包括經(jīng)典的兩條細(xì)胞凋亡途徑:細(xì)胞外途徑(細(xì)胞表面死亡受體途徑)和細(xì)胞內(nèi)途徑(線(xiàn)粒體引發(fā)途徑),以及新近引起關(guān)注的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路[7]。其中,在細(xì)胞外途徑中,細(xì)胞膜表面的TNF家族受體(Fas)接受外源性刺激信號(hào)后,通過(guò)胞質(zhì)中的蛋白網(wǎng)絡(luò)傳至上游的啟動(dòng)因子caspase 8,激活啟動(dòng)凋亡程序[8]。在細(xì)胞內(nèi)途徑中,線(xiàn)粒體接受細(xì)胞內(nèi)的死亡信號(hào),如DNA損傷等有害刺激時(shí)釋放細(xì)胞色素C,細(xì)胞色素C可與Apaf-1結(jié)合并使之活化,活化的Apaf-1可結(jié)合并激活caspase 9,導(dǎo)致內(nèi)源性細(xì)胞凋亡過(guò)程的啟動(dòng)[9]。活化的caspase 8和caspase 9裂解后可激活下游眾多的caspase。下游的蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)是外源和內(nèi)源途徑的共同途徑,主要的效應(yīng)分子是caspase 3。我們通過(guò)對(duì)caspase活性測(cè)定,檢測(cè)3種重要的凋亡相關(guān)蛋白激酶caspase 3,caspase 8和caspase 9在丹皮酚作用于A375細(xì)胞時(shí)的活性變化。結(jié)果顯示以1.25、2.5、5 mmol/L的丹皮酚作用A375細(xì)胞24 h后,3種蛋白酶的活性均呈濃度依賴(lài)性增加,提示丹皮酚可通過(guò)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外兩種途徑誘導(dǎo)A375細(xì)胞凋亡。
NF-κB和p53在調(diào)控細(xì)胞凋亡過(guò)程中起重要作用。在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中,NF-κB調(diào)控一系列與細(xì)胞的存活、增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等相關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄,參與腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等各個(gè)環(huán)節(jié),被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生的最重要原癌基因之一,抗腫瘤治療的重要靶點(diǎn)[10]。p53則是第一個(gè)被確認(rèn)與DNA損傷引起的凋亡有關(guān)的蛋白?;罨膒53可以轉(zhuǎn)錄激活一系列凋亡效應(yīng)分子,通過(guò)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外途徑誘導(dǎo)凋亡。bcl-2基因家族是細(xì)胞凋亡的重要調(diào)節(jié)者。根據(jù)其對(duì)細(xì)胞凋亡作用的功能特點(diǎn),可將bcl-2蛋白家族分為兩類(lèi):促凋亡蛋白家族如bax、bak、bad、bid、bim 和抗凋亡蛋白家族, 如 bcl-2、bcl-XL、bcl-w、Mcl-1。NF-κB激活后可通過(guò)增加抗凋亡蛋白如bcl-2、bcl-XL等基因的編碼轉(zhuǎn)錄,從而發(fā)揮抗凋亡作用[11]。p53也可以直接轉(zhuǎn)錄激活隸屬于bcl-2家族的基因如促凋亡蛋白bax,進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[12]。
用Western印跡測(cè)定丹皮酚作用的A375細(xì)胞中 p53、NF-κB 及其下游基因 bax,bcl-2、bcl-XL 的蛋白水平變化,結(jié)果示p53及其下游基因bax的蛋白表達(dá)隨丹皮酚濃度的增加而增強(qiáng),而p65(NF-κB的主要活性單位)和其下游基因bcl-2、bcl-XL的蛋白水平則因丹皮酚的作用逐漸降低??梢?jiàn),丹皮酚通過(guò)下調(diào)NF-κB和激活p53誘導(dǎo)黑素瘤A375細(xì)胞的凋亡。同時(shí),丹皮酚也通過(guò)調(diào)節(jié)bcl-2家族,尤其是降低bcl-2與bax的比值誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。
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2013-11-26)
(本文編輯:吳曉初)
Effects of paeonol on the proliferation and apoptosis of A375 human melanoma cells
Tao Yue*,Zhang Mengli,Ma Pengcheng,Sun Jianfang,Zhou Wuqing,Bao Jun.*Department of Dermatology,Nanjing Drum Tower Hospital,Nanjing 210008,China
s:Ma Pengcheng,Email:mpc815@163.com;Sun Jianfang,Email:fangmin5758@aliyun.com
ObjectiveTo study the effect of paeonol on the proliferation and apoptosis of A375 human melanoma cells and its mechanism.MethodsCell counting kit-8(CCK8)was used to evaluate the proliferative activity of A375 cells treated with paeonol of 0.5,1,2,4,8 mmol/L for 24,48 and 72 hours respectively.Subsequently,A375 cells were treated with paeonol of 1.25,2.5 and 5 mmol/L for 24 hours followed by double staining with annexin V and propidium iodide for the detection of cell apoptosis,fluorometric assay for the estimation of caspase 3,caspase 8 and caspase 9 activity,and Western blot for the determination of the levels of p53,nuclear factor-κB proteins and some of their target proteins.The A375 cells receiving no treatment served as the blank control group.Statistical analysis was carried out byttest.ResultsWithin the investigated concentration and time ranges,paeonol significantly inhibited the proliferative activity of A375 cells in a concentration-and timedependent manner.Compared with the blank control group,a significant increase was observed in the early apoptosis rate in A375 cells treated with paeonol of 1.25,2.5 and 5 mmol/L for 24 hours(13.74%±1.73%,25.95%±0.57%and 46.44%±0.81%vs.3.11%±0.53%,P<0.05 or 0.01),as well as in the activity of caspase 3,8 and 9 in A375 cells treated with paeonol of 2.5 and 5 mmol/L for 24 hours(P<0.05 or 0.01).After 24-hour treatment,the protein levels of p53 and Bax were elevated,but those of nuclear factor-κB,Bcl-2 and Bcl-XL were decreased in A375 cells with the increase of paeonol concentration.ConclusionsPaeonol can inhibit the proliferation but induce the apoptosis of A375 cells,and the apoptosis-inducing effect may be realized through intrinsic and extrinsic pathways by modulating nuclear factor-κB and p53 genes.
Melanoma,experimental;Paeonol;Apoptosis;Cell proliferation
10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2014.06.005
馬鵬程,Email:mpc815@163.com;孫建方,Email:fangmin5758@aliyun.com