周南陽(yáng)+趙虹
[摘要] 目的 探討隱丹參酮對(duì)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞凋亡的影響及其機(jī)制。 方法 用不同濃度的隱丹參酮處理MDA-MB-231細(xì)胞24 h。采用 MTT、流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)不同濃度隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞活性、凋亡的影響。采用Western blot檢測(cè)MDA-MB-231細(xì)胞中Bcl-2、Bax、Caspase-3蛋白表達(dá)水平。 結(jié)果 與0 μmol/L對(duì)照組相比,10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L、80 μmol/L隱丹參酮組MDA-MB-231細(xì)胞存活率顯著降低,且呈劑量依賴(P<0.05)。流式細(xì)胞儀檢測(cè)顯示隱丹參酮在20 μmol/L濃度時(shí)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡率為(6.34±0.52)%,與對(duì)照組(6.09±0.76)%相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。在40 μmol/L、80 μmol/L濃度時(shí)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡率分別是(18.74±0.65)%、(28.04±3.08)%,與對(duì)照組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),且兩濃度組之間相比差異亦有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Western blot結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,隱丹參酮在40 μmol/L、80 μmol/L濃度時(shí),MDA-MB-231細(xì)胞內(nèi)抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)顯著下調(diào)(P<0.05),同時(shí),促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表達(dá)顯著增加(P<0.05)。 結(jié)論 隱丹參酮可誘導(dǎo)三陰乳腺癌MDA-MB-231 細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能與激活Bax、Caspase-3和抑制Bcl-2等凋亡調(diào)控基因有關(guān)。
[關(guān)鍵詞] 隱丹參酮;乳腺癌;MDA-MB-231細(xì)胞;凋亡
[中圖分類(lèi)號(hào)] R273 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701(2017)34-0038-05
Study of cryptotanshinone inducing apoptosis of breast cancer MDA-MB-231 cells
ZHOU Nanyang1 ZHAO Hong2
1.Department of Traditional Chinese Medicine, Hangzhou Obstetrics and Gynecology Hospital, Hangzhou 310008, China; 2.Department of Breast Surgery, the First Affiliated Hospital of Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine, Hangzhou 310006, China
[Abstract] Objective To investigate the effect of cryptotanshinone on the apoptosis of breast cancer MDA-MB-231 cells and its mechanism. Methods MDA-MB-231 cells were treated with different concentrations of cryptotanshinone for 24h. The effects of different concentrations of cryptotanshinone on the activity and apoptosis of MDA-MB-231 cells were detected by MTT and flow cytometry. Western blot was used to detect the protein expressions of Bcl-2, Bax and Caspase-3 in MDA-MB-231 cells. Results Compared with that of the 0 μmol/L control group, the survival rates of MDA-MB-231 cells in 10, 20, 40, 80 μmol/L cryptotanshinone groups were significantly decreased(P<0.05). And the survival rate was dose-dependent.Flow cytometry showed that the apoptosis rate of MDA-MB-231 cells was(6.34±0.52)% at cryptotanshinone concentration of 20 μmol/L, which was not significantly different from that of the control group (6.09±0.76)% (P>0.05). The apoptosis rates of MDA-MB-231 cells were (18.74±0.65)% and (28.04±3.08)% respectively at 40 μmol/L and 80 μmol/L, which were different from those of the control group(P<0.05), and the difference between the two concentration groups was statistically significant(P<0.05). Western blot results showed that anti-apoptotic protein Bcl-2 expression in MDA-MB-231 cells was significantly down-regulated at cryptotanshinone concentrations of 40 μmol/L and 80 μmol/L, compared with that of the control group(P<0.05). Meanwhile, the expression of pro-apoptotic proteins Bax and Caspase-3 increased significantly(P<0.05). Conclusion Cryptotanshinone can induce the apoptosis of triple negative MDA-MB-231 cells, which may be related to the activation of apoptosis regulatory genes including Bax,Caspase-3 and Bcl-2.endprint
[Key words] Cryptotanshinone; Breast cancer; MDA-MB-231 cells; Apoptosis
乳腺癌是女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率逐年增加,目前居女性癌死亡率第一位[1]。其中,以雌激素、孕激素及人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermal growth factor receptor-2,Her-2)表達(dá)陰性的三陰乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)惡性程度最高,因其對(duì)內(nèi)分泌治療和抗Her-2靶向治療不敏感,故生存率比非三陰性乳腺癌差[2,3]。針對(duì)抗三陰乳腺癌的新藥研究成為目前乳腺癌治療的重點(diǎn)之一。隱丹參酮(Cryptotanshinone)是從中藥丹參根中提取分離的二萜醌類(lèi)有效單體,具有抗炎、抗菌、抗動(dòng)脈粥樣硬化等多種生物學(xué)活性和藥理效應(yīng)[4,5]。近年來(lái)文獻(xiàn)報(bào)道,隱丹參酮可有效抑制多種腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,抑制血管生成,從而發(fā)揮其抗腫瘤的作用[6,7]。目前,有關(guān)隱丹參酮對(duì)乳腺癌細(xì)胞凋亡的影響及其機(jī)制尚不清楚。本研究以三陰乳腺癌 MDA-MB-231細(xì)胞為研究對(duì)象,用不同濃度隱丹參酮干預(yù),檢測(cè)其對(duì)細(xì)胞活性和凋亡的影響,檢測(cè)抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表達(dá)水平,從而觀察隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡的影響,并初步探究其機(jī)制。
1 材料與方法
1.1 材料來(lái)源
乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞庫(kù),本實(shí)驗(yàn)室傳代保存。胎牛血清和 RPMI 1640 培養(yǎng)基購(gòu)自Hyclone 公司。隱丹參酮購(gòu)自成都曼思特生物科技有限公司(純度大于98%)(圖1),將隱丹參酮溶于 DMSO配制成等20 mmol/L的儲(chǔ)備液,分裝后于-20℃儲(chǔ)存;使用時(shí)用無(wú)血清 RPMI 1640 培養(yǎng)液稀釋為10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L、80 μmol/L的工作液,DMSO 終濃度為 0.1%,對(duì)照組為含0.1% DMSO的細(xì)胞培養(yǎng)液。兔抗人Bcl-2、Bax、Caspase-3和 β-actin抗體和辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記山羊抗兔 IgG購(gòu)自 Cell Signaling Technology公司。Bradford蛋白濃度測(cè)定試劑盒購(gòu)自美國(guó)Bio-Rad公司。流式抗體 Annexin V-FICT/PI雙染細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自南京凱基生物。
1.2 方法
1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng) 乳腺癌 MDA-MB-231 細(xì)胞在37℃,5% CO2條件下,常規(guī)培養(yǎng)于含 10%胎牛血清的 RPMI 1640 培養(yǎng)基。當(dāng)細(xì)胞密度達(dá) 90%并處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí),用 0.25%胰酶消化傳代培養(yǎng)。
1.2.2 細(xì)胞活性檢測(cè) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的MDA-MB-231細(xì)胞,接種于96孔板,每孔100 μL細(xì)胞懸液,細(xì)胞數(shù)1×104/孔,每組設(shè)5個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng) 24 h后,吸棄原培養(yǎng)液,各孔分別加入 200 μL 含有不同濃度隱丹參酮的工作液(0、10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L、80 μmol/L),同時(shí)設(shè)調(diào)零孔。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后,利用 MTT 法在波長(zhǎng)490 nm 處檢測(cè)各組樣品吸光度值(A490)。細(xì)胞存活率=(實(shí)驗(yàn)組A值-對(duì)照組A值)/(對(duì)照組A值-空白組A值)×100%,對(duì)照組定義為100%。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
1.2.3 細(xì)胞凋亡檢測(cè) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的MDA-MB-231細(xì)胞,接種于6孔板,3×105/孔,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)24 h后,吸棄原培養(yǎng)液,以不同濃度隱丹參酮(0、20 μmol/L、40 μmol/L、80 μmol/L)處理細(xì)胞。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后,收集1×105細(xì)胞,加入500 μL Binding Buffer懸浮細(xì)胞,加入 5 μL Annexin V-FITC和5 μL Propidium Iodide 混勻后,溫室避光孵育染色10 min。用流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)重復(fù) 3 次。
1.2.4 Western blot 檢測(cè)蛋白表達(dá) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期MDA-MB-231細(xì)胞,接種于6孔板,1×106/孔,待細(xì)胞融合至 80% 時(shí),以不同濃度隱丹參酮(0、40 μmol/L、80 μmol/L)處理細(xì)胞。繼續(xù)培養(yǎng)24 h,收集細(xì)胞,4℃預(yù)冷的PBS洗滌3次,加入75 μL細(xì)胞裂解液,冰上裂解30 min,提取細(xì)胞總蛋白,bradford法測(cè)蛋白質(zhì)濃度。取 25 μg蛋白樣品,10% SDS-PAGE 電泳分離蛋白后轉(zhuǎn)移至 PVDF 膜,用5% BSA/TBST封閉液室溫下封閉1 h,洗膜后加入抗Bcl-2、Bax、Caspase-3和 β-actin 一抗(1∶1 000稀釋 ),4°C孵育過(guò)夜,TBST洗膜 3 次,加入二抗(1∶1 000稀釋?zhuān)┦覝叵路跤? h,TBST 洗膜 3 次,將化學(xué)發(fā)光增強(qiáng)液A和B等體積混勻涂抹于PVDF膜上,用Bio-Rad凝膠成像系統(tǒng)獲取圖像。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用 SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析,計(jì)量資料以(x±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用 Bonferroni 校正的t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞活性的影響
本研究用MTT法檢測(cè)隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞活性的影響,結(jié)果顯示,在隱丹參酮作用24 h后,與對(duì)照組(0 μmol/L)相比,10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L、80 μmol/L組MDA-MB-231細(xì)胞存活率分別為(77.07±0.83)%、(62.49±1.00)%、(49.41±0.48)%、(38.98±5.06)%。與對(duì)照組相比,各濃度組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),兩兩比較結(jié)果顯示,各濃度之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),表明隱丹參酮可顯著抑制MDA-MB-231細(xì)胞活性,且呈劑量依賴(圖2)。endprint
2.2 隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡的影響
本研究用Annexin V-FICT/PI雙染流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡的影響,結(jié)果顯示,隱丹參酮在20 μmol/L濃度時(shí)對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡率為(6.34±0.52)%,與對(duì)照組(6.09±0.76)%相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;隱丹參酮在40 μmol/L、80 μmol/L濃度時(shí)對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞凋亡率分別是(18.74± 0.65)%,(28.04±3.08)%。與對(duì)照組(6.09±0.76)%相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),兩濃度組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),表明隱丹參酮濃度大于40 μmol/L時(shí)可誘導(dǎo)MDA-MB-231細(xì)胞遷移,且呈劑量依賴(圖3)。
2.3 隱丹參酮對(duì)抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表達(dá)的影響
本研究用Western blot檢測(cè)隱丹參酮對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表達(dá)的影響。結(jié)果顯示,在隱丹參酮作用24 h后,與對(duì)照組(0 μmol/L)相比,40 μmol/L、80 μmol/L組MDA-MB-231細(xì)胞中抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)顯著下調(diào),同時(shí),促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表達(dá)顯著增加(P<0.05),且兩濃度之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(圖 4)。
3 討論
三陰性乳腺癌在臨床治療中常伴隨易耐藥、易復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移率高等特點(diǎn),是目前乳腺癌治療中的難題之一[8]。隱丹參酮是從中藥丹參根中提取分離的二萜醌類(lèi)有效單體,具有抗炎、抗菌、抗動(dòng)脈粥樣硬化等多種藥理效應(yīng)[4,5]。隨著研究的深入,其抗腫瘤的特性也得到證實(shí)[6,7]。近年研究發(fā)現(xiàn),隱丹參酮可通過(guò)下調(diào)STAT3通路抑制腎細(xì)胞癌增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[9]。Kim EJ等[10]通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),隱丹參酮作為一種新的拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱα抑制劑,對(duì)前列腺癌PC-3細(xì)胞的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用,且對(duì)正常組織沒(méi)有明顯的細(xì)胞毒性。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在人肺癌裸鼠原位移植模型中,隱丹參酮能有效抑制腫瘤形成,誘導(dǎo)其凋亡,同時(shí)可改善機(jī)體狀況[11]。因此,隱丹參酮抗腫瘤活性具有一定的研究前景。本研究前期研究結(jié)果顯示,隱丹參酮在體外可顯著抑制三陰乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞中c-Src和FAK 蛋白的磷酸化,下調(diào)MMP2蛋白,從而抑制其遷移和侵襲。本研究結(jié)果表明,隱丹參酮可誘導(dǎo)乳腺癌 MDA-MB-231細(xì)胞凋亡,且呈劑量依賴性。Western blot結(jié)果表明隱丹參酮顯著抑制 MDA-MB-231細(xì)胞中抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá),增加促凋亡蛋白Bax、Caspase-3表達(dá),初步揭示了隱丹參酮誘導(dǎo)乳腺癌 MDA-MB-231細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制。
細(xì)胞凋亡是細(xì)胞受環(huán)境刺激后,在基因編程調(diào)控下產(chǎn)生的細(xì)胞自主性死亡過(guò)程[12]。腫瘤細(xì)胞可通過(guò)激活或抑制凋亡相關(guān)信號(hào)通路,從而維持其不斷增殖并避免發(fā)生凋亡[12]。其中,Caspase 蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)、Bcl-2 家族抗凋亡和促凋亡蛋白表達(dá)的改變與凋亡的發(fā)生密切相關(guān)[13]。Caspase-3,被稱為“死亡執(zhí)行蛋白酶”是Caspase 家族中最重要的凋亡執(zhí)行者之一,是多種凋亡途徑的共同下游效應(yīng)部分[13]?;罨?Caspase-3可直接剪切DNA 依賴性蛋白激酶和聚腺苷二磷酸核糖多聚酶,從而影響細(xì)胞DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及修復(fù)過(guò)程,最終導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡[14]。臨床研究發(fā)現(xiàn),維生素C和甲氨蝶呤聯(lián)合治療可激活Caspase-3抑制三陰性乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[15]。本研究發(fā)現(xiàn)濃度大于40 μmol/L隱丹參酮可顯著增加MDA-MB-231細(xì)胞Caspase-3表達(dá)水平,且隨濃度增加作用增強(qiáng),提示隱丹參酮可能通過(guò)激活Caspase-3誘導(dǎo)MDA-MB-231 細(xì)胞凋亡。
Bcl-2家族蛋白是細(xì)胞凋亡信號(hào)通路中關(guān)鍵的凋亡調(diào)節(jié)因子[16]。其中,Bcl-2是抑制凋亡作用發(fā)揮的主要蛋白,為線粒體膜的整合蛋白,其基因定位于18號(hào)染色體21區(qū)[17]。Bcl-2可通過(guò)抑制線粒體內(nèi)細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子AIF等促凋亡蛋白的釋放阻止凋亡的進(jìn)程[17]。Bax是促凋亡的代表成員之一,其位于19q13.3~q13.4區(qū)[18]。Bax在接收到凋亡信號(hào)刺激被激活,移位并插入線粒體外膜后形成Bax大孔道,破壞線粒體膜的完整性發(fā)揮促凋亡作用[18]。此外,Bcl-2和Bax可通過(guò)同源和異源性二聚體來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡[19]。在正常情況下,Bcl-2和Bax在細(xì)胞中表達(dá)量相對(duì)穩(wěn)定,而當(dāng)Bcl-2在細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)時(shí),Bax/Bax同源二聚體的大量解離,促使細(xì)胞出現(xiàn)抗凋亡作用,從而引起腫瘤的發(fā)生[19]。研究發(fā)現(xiàn),人參皂苷可通過(guò)上調(diào)Bax/Bcl-2比值協(xié)同紫杉醇誘導(dǎo)三陰性乳腺癌細(xì)胞凋亡[20]。本研究發(fā)現(xiàn)濃度大于40 μmol/L 隱丹參酮可抑制 MDA-MB-231 細(xì)胞中抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá),增加促凋亡蛋白Bax,上調(diào)Bax/Bcl-2比值,提示隱丹參酮促凋亡機(jī)制可能是通過(guò)下調(diào)Bcl-2、上調(diào)Bax,破壞線粒體膜完整性而促發(fā)。
綜上所述,隱丹參酮可誘導(dǎo)三陰乳腺癌MDA-MB-231 細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能與激活Bax、Caspase-3和抑制Bcl-2等凋亡調(diào)控基因有關(guān)。本研究為隱丹參酮應(yīng)用于乳腺癌的治療積累了前期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。但是,有關(guān)隱丹參酮對(duì)乳腺癌細(xì)胞其他凋亡調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)的影響,其與化療藥物及靶向藥物等治療手段的配伍協(xié)同效應(yīng),以及在動(dòng)物模型上抗癌效應(yīng)及機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
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(收稿日期:2017-09-29)endprint