王敏捷,王尉,朱沂,趙旭,胡衛(wèi)列
(1.解放軍第422醫(yī)院 泌尿外科,廣東 湛江 524009;2.廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院 泌尿外科,廣東 廣州 510010)
順鉑是腎上腺皮質(zhì)癌常用的化療藥物之一[1-2],大劑量應(yīng)用易誘發(fā)骨髓抑制、腎功能損害,并產(chǎn)生耐藥性,降低療效[3],所以降低其劑量,增強(qiáng)腎上腺皮質(zhì)癌對(duì)其敏感性的研究有非常重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。最新研究發(fā)現(xiàn),氯硝柳胺有抗腫瘤活性,且能增強(qiáng)順鉑對(duì)三陰乳腺癌的毒性作用[4]。本實(shí)驗(yàn)聯(lián)用氯硝柳胺和順鉑,研究其對(duì)腎上腺皮質(zhì)癌的療效及作用機(jī)制,為探索腎上腺皮質(zhì)癌新的治療方案提供理論支持。
1.1.1 細(xì)胞 人腎上腺皮質(zhì)癌SW-l3細(xì)胞株(上海中國科學(xué)院細(xì)胞庫)。
1.1.2 藥物 氯硝柳胺、順鉑購自美國Sigma-Aldrich公司。
1.1.3 試劑 胎牛血清(fetal bovine serum, FBS)(美國MPBIO公司),胰酶、雙抗購自美國Gibco公司,L-15培養(yǎng)基、磷酸鹽緩沖溶液(phosphate buffer saline,PBS)購自上海Genom公司,兔抗人β-actin抗體、兔抗人Bcl-2抗體、Caspase-3抗體、Vimentin抗體、E-cadherin抗體購自美國Cell Signaling Technology公司,二喹啉甲酸(bicinchoninic acid, BCA)蛋白檢測試劑盒、二甲亞砜(Dimethyl sulfoxide, DMSO)購自美國Sigma-Aldrich公司,結(jié)晶紫染液(上海碧云天生物技術(shù)公司),基質(zhì)膠(美國Corning公司),CCK-8法細(xì)胞增殖檢測試劑盒、吖啶橙/溴化乙錠(acridine orange/ethidium bromide AO/EB)細(xì)胞凋亡檢測試劑盒、Annexin V/PI細(xì)胞凋亡檢測試劑盒購自日本DOJINDO公司。
8μl孔Transwell小室、流式細(xì)胞儀LSRII購自美國BD公司,培養(yǎng)瓶/皿、離心管購自美國Corning公司,倒置顯微鏡(日本Olympus公司),37℃無二氧化碳CO2恒溫孵箱(美國Thermo公司)。
SW-13細(xì)胞接種于25 cm2培養(yǎng)瓶,培養(yǎng)液為L-15培養(yǎng)基(含10% FBS和1%雙抗),37℃無CO2恒溫孵箱常規(guī)培養(yǎng),當(dāng)細(xì)胞處于對(duì)數(shù)生長期時(shí)用于實(shí)驗(yàn)。
將處于對(duì)數(shù)生長期的SW-13細(xì)胞按2×103個(gè)/孔,接種于96孔培養(yǎng)板,用不同濃度的氯硝柳胺(4.00、2.00、1.00、0.50和 0.25μmol/L)和順鉑(40、32、24、16、8和4 mg/L)處理細(xì)胞,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。分別于藥物處理24和48 h后加入10μl CCK-8,避光37℃恒溫?zé)oCO2孵箱培養(yǎng)4 h,用酶標(biāo)儀測定450 nm處吸光值(optical density, OD值)。然后,根據(jù)細(xì)胞對(duì)2種藥物的反應(yīng),選取0.5和1.0μmol/L氯硝柳胺與不同濃度順鉑聯(lián)合處理細(xì)胞48 h,CCK-8法檢測OD值。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。根據(jù)OD值計(jì)算細(xì)胞生存率、半抑制濃度(half maximal inhibitory concentration, IC50)并繪制細(xì)胞生存率曲線。細(xì)胞生存率(%)=(OD實(shí)驗(yàn)組-OD空白組)/(OD陰性組-OD空白組)×100%。
1.5.1 Annexin V/PI染色 將SW-13細(xì)胞接種于25 cm2培養(yǎng)瓶,設(shè)對(duì)照組、氯硝柳胺組(1μmol/L氯硝柳胺)、順鉑組(16 mg/L順鉑)、聯(lián)合用藥組(1μmol/L氯硝柳胺+16 mg/L順鉑),過夜培養(yǎng)后用藥物處理。48 h后按Annexin V/PI凋亡檢測試劑盒說明書進(jìn)行操作,用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
1.5.2 AO/EB染色 將SW-13細(xì)胞按5×105個(gè)/孔接種于6孔板。分組同1.5.1,過夜培養(yǎng)后進(jìn)行藥物處理。48 h后按照AO/EB凋亡染色試劑盒說明書進(jìn)行染色,熒光顯微鏡下隨機(jī)選取5個(gè)視野觀察結(jié)果、拍照,并且計(jì)數(shù)正常、早期、晚期凋亡細(xì)胞數(shù),取平均值,根據(jù)結(jié)果計(jì)算凋亡率。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
將 SW-13細(xì)胞按 1×104個(gè) /室接種于 8μl孔Transwell小室的上室,分組同1.5.1。下室加入500μl含30% FBS的L-15培養(yǎng)基,過夜培養(yǎng)后按分組藥物處理,24 h后用0.1%結(jié)晶紫室溫下染色5~10 min,顯微鏡下隨機(jī)選取5個(gè)視野觀察結(jié)果,并拍照、計(jì)數(shù),計(jì)算細(xì)胞侵襲力。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
將SW-13細(xì)胞接種于6孔板,密度掌握為過夜培育后板底無空隙,分組同1.5.1。過夜培養(yǎng)后用100μl槍頭垂直于底壁,力量均勻劃痕3~5道。用PBS洗去脫落細(xì)胞和細(xì)胞碎片,藥物處理后24 h顯微鏡下拍照。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。根據(jù)細(xì)胞間距計(jì)算遷移率,細(xì)胞遷移率=(1-愈合后間距/起始間距)×100%。
將SW-13細(xì)胞接種于25 cm2培養(yǎng)瓶,分組同1.5.1。過夜培養(yǎng)后進(jìn)行藥物處理,48 h后按BCA蛋白檢測試劑盒說明書進(jìn)行操作,結(jié)果條帶用Image-Pro軟件分析灰度值,β-actin作為內(nèi)參蛋白。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。
數(shù)據(jù)分析采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件和Graphpad Prism 5.0作圖軟件,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,比較用單因素方差分析或重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析,兩兩比較用Dunnett-t檢驗(yàn),P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1.1 氯硝柳胺 氯硝柳胺各濃度處理組24和48 h細(xì)胞存活率比較,采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析,結(jié)果:①不同時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞存活率有差別(F=114.614,P=0.000);②各濃度處理組細(xì)胞生存率有差別(F=293.883,P=0.000),隨藥物濃度的升高對(duì)SW-13細(xì)胞增殖的抑制作用越強(qiáng);③各濃度處理組的細(xì)胞生存率變化趨勢有差別(F=4.841,P=0.02)。氯硝柳胺24和48 h的IC50為1.825和1.250μmol/L。見圖1。
2.1.2 順鉑 順鉑各濃度處理組24和48 h細(xì)胞存活率比較,采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析,結(jié)果:①不同時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞存活率有差別(F=2135.204,P=0.000);②各濃度處理組細(xì)胞生存率有差別(F=137.885,P=0.000),隨藥物濃度的升高對(duì)SW-13細(xì)胞增殖的抑制作用越強(qiáng);③各濃度處理組的細(xì)胞生存率變化趨勢有差別(F=159.979,P=0.000)。順鉑24和48 h的IC50為43.94和25.97 mg/L見圖2。
順鉑組、順鉑+0.5μmol/L氯硝柳胺組、順鉑+1.0μmol/L氯硝柳胺組在4、8、16、24、32和40 mg/L順鉑中48 h細(xì)胞存活率比較,采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析,結(jié)果:①不同濃度順鉑的細(xì)胞存活率有差別(F=1072.297,P=0.000),②各組細(xì)胞生存率有差別(F=201.336,P=0.000),③各組的細(xì)胞生存率變化趨勢有差別(F=37.443,P=0.000)。氯硝柳胺可以增強(qiáng)順鉑對(duì)SW-13的毒性作用,且隨著氯硝柳胺濃度的升高毒性作用越強(qiáng)。見圖3。
圖2 不同劑量順鉑對(duì)SW-13細(xì)胞增殖的影響 (±s)
圖3 氯硝柳胺增強(qiáng)順鉑對(duì)SW-13細(xì)胞增殖的抑制作用(±s)
Annexin V/PI染色流式細(xì)胞儀檢測早期凋亡細(xì)胞位于右下象限,晚期凋亡細(xì)胞位于右上象限(見圖4)。48 h對(duì)照組、氯硝柳胺組、順鉑組、聯(lián)合用藥組細(xì)胞總凋亡率分別為(5.1±3.9)%、(28.5±6.01)%、(26.89±5.11)%和(50.53±9.87)%,經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=12.354,P=0.007)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的細(xì)胞總凋亡率比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.797和6.031,P=0.019和0.004),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組低(見圖5)。
圖4 各組SW-13細(xì)胞的凋亡
AO/EB染色后熒光顯微鏡下正常SW-13細(xì)胞呈毛玻璃樣,均勻染綠色;早期凋亡細(xì)胞胞質(zhì)、胞核呈綠色,但胞核固縮呈圓珠狀;晚期凋亡細(xì)胞呈桔紅色,胞核固縮呈圓珠狀(見圖6)。48 h對(duì)照組、氯硝柳胺組、順鉑組、聯(lián)合用藥組的細(xì)胞總凋亡率分別為(5.8±4.2)%、(28.1±5.03)%、(27.1±4.98)%和(54.5±8.12)%,經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=22.602,P=0.000)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的細(xì)胞總凋亡率比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.525和6.180,P=0.001和0.000),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組低(見圖7)。
圖5 各組SW-13細(xì)胞總凋亡率比較 (±s)
圖6 各組SW-13細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征 (AO/EB染色×100)
Transwell實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,藥物處理24 h后,對(duì)照組、氯硝柳胺組、順鉑組、聯(lián)合用藥組隨機(jī)5個(gè)視野平均細(xì)胞數(shù)分別為(63.5±9.1)、(20.6±8.0)、(22.2±7.8)和(9.4±3.6)個(gè),經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=5.341,P=0.022)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的平均細(xì)胞數(shù)比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.870和3.338,P=0.021和0.010),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組高。見圖8、9。
圖7 各組SW-13細(xì)胞總凋亡率比較 (±s)
圖8 各組藥物作用24 h后SW-13細(xì)胞的侵襲能力 (結(jié)晶紫染色×100)
圖9 各組藥物作用24 h后SW-13侵襲細(xì)胞數(shù)比較 (±s)
細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,藥物處理24 h后,對(duì)照組、氯硝柳胺、順鉑組、聯(lián)合用藥組遷移率分別為(43.25±5.48)%、(16.65±3.26)%、(17.74±3.13)%和(8.81±1.25)%,經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=9.715,P=0.013)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的遷移率比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.226和4.589,P=0.031和0.010),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組高。見圖10、11。
2.7.1 Bcl-2 Western blot檢測結(jié)果顯示,對(duì)照組、氯硝柳胺組、順鉑組、聯(lián)合用藥組的Bcl-2相對(duì)表達(dá)量分別為(87.91±8.89)、(75.98±9.26)、(71.73±6.77)和(24.82±9.13),經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=33.716,P=0.001)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的Bcl-2相對(duì)表達(dá)量比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.811和7.143,均P=0.002),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組高。見圖12、13。
圖10 各組SW-13細(xì)胞的遷移能力 (×100)
圖11 各組SW-13細(xì)胞遷移率比較 (±s)
圖12 各組Bcl-2、Caspase-3蛋白的表達(dá)
2.7.2 Caspase-3 Western blot檢測結(jié)果顯示,對(duì)照組、氯硝柳胺組、順鉑組、聯(lián)合用藥組的Caspase-3相對(duì)表達(dá)量分別為(15.48±5.14)、(27.52±3.26)、(35.74±5.08)和(64.52±5.09),經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=54.406,P=0.000)。進(jìn)一步兩組、氯硝柳胺、順鉑組、聯(lián)合用藥組的E-cadherin相對(duì)表達(dá)量分別為(18.58±6.01)、(9.32±2.15)、(9.72±1.78)和(3.84±0.513),經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=12.131,P=0.008)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的E-cadherin相對(duì)表達(dá)量比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.846和5.387,P=0.008和0.006),氯硝兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的Caspase-3相對(duì)表達(dá)量比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=10.593和6.929,P=0.000和0.002),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組低。見圖12、14。
2.8.1 E-cadherin Western blot檢測結(jié)果顯示,對(duì)照柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組高。見圖15、16。
圖13 各組Bcl-2蛋白表達(dá)水平比較 (±s)
圖14 各組Caspase-3蛋白表達(dá)水平比較 (±s)
2.8.2 Vimentin Western blot檢測結(jié)果顯示,對(duì)照組、氯硝柳胺、順鉑組、聯(lián)合用藥組的Vimentin相對(duì)表達(dá)量分別為(13.48±2.14)、(19.42±5.27)、(26.64±2.83)和(38.25±8.08),經(jīng)單因素方差分析,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=54.406,P=0.000)。進(jìn)一步兩兩比較經(jīng)Dunnett-t檢驗(yàn),氯硝柳胺組、順鉑組與聯(lián)合用藥組的Vimentin相對(duì)表達(dá)量比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.514和4.304,P=0.005和0.013),氯硝柳胺組、順鉑組較聯(lián)合用藥組低。見圖15、17。
圖15 各組E-cadherin、Vimentin蛋白的表達(dá)
圖16 各組E-cadherin蛋白表達(dá)水平比較 (±s)
圖17 各組Vimentin蛋白表達(dá)水平比較 (±s)
腎上腺皮質(zhì)癌是一種起源于腎上腺皮質(zhì)的惡性腫瘤,病程進(jìn)展迅速。該病早期診斷困難,導(dǎo)致大多數(shù)患者確診時(shí)已屬晚期,治療仍以根治手術(shù)為主[5]。由于缺乏有效的輔助治療手段,使該病預(yù)后極差,病死率達(dá)40%[6]。因此,為有效提高腎上腺皮質(zhì)癌患者的生存率,手術(shù)聯(lián)合藥物治療是一項(xiàng)重要的研究課題。
順鉑是臨床治療腎上腺皮質(zhì)癌依托泊甘+順鉑+表柔比星+米托坦方案的重要成分,但大劑量順鉑誘發(fā)的骨髓抑制、腎功能損害等副作用嚴(yán)重影響其臨床應(yīng)用,而且隨著順鉑劑量的增大,能夠明顯增加其耐藥率[7],所以降低順鉑的劑量,增強(qiáng)腎上腺皮質(zhì)癌細(xì)胞對(duì)順鉑敏感性的研究有非常重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。
在細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),氯硝柳胺和不同濃度的順鉑聯(lián)合作用于SW-13細(xì)胞后,可以提高順鉑對(duì)SW-13細(xì)胞的毒性作用,對(duì)低劑量順鉑的殺傷作用促進(jìn)尤為明顯。在凋亡實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),氯硝柳胺增強(qiáng)低劑量順鉑抑制SW-13細(xì)胞的增殖作用與促進(jìn)細(xì)胞凋亡相關(guān),聯(lián)合用藥組細(xì)胞凋亡率達(dá)50.53%,較氯硝柳胺和順鉑組的28.5%和26.89%提高。AO/EB凋亡實(shí)驗(yàn)中不僅進(jìn)一步證實(shí)該促凋亡作用,而且能直觀地觀察細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)變化。在細(xì)胞凋亡過程中,Bcl-2家族成員起至關(guān)重要的作用。Bcl-2是細(xì)胞凋亡的負(fù)調(diào)節(jié)因子,受到外界刺激時(shí)能保護(hù)細(xì)胞免于凋亡[8],而活化的Caspase-3是啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的標(biāo)志。Western blot檢測結(jié)果顯示,聯(lián)合用藥組的Bcl-2蛋白表達(dá)水平較氯硝柳胺組、順鉑組明顯抑制,而Caspase-3表達(dá)較氯硝柳胺組、順鉑組升高。說明氯硝柳胺聯(lián)合低劑量順鉑有可能是通過抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)和促進(jìn)凋亡啟動(dòng)蛋白Caspase-3的表達(dá),來發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用,并通過促進(jìn)凋亡,抑制SW-13細(xì)胞的增殖。通過Transwell實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)證實(shí),氯硝柳胺和順鉑聯(lián)合應(yīng)用可以降低SW-13細(xì)胞的侵襲和遷移能力,聯(lián)合用藥組較氯硝柳胺組、順鉑組對(duì)SW-13細(xì)胞侵襲和遷移能力的抑制作用更明顯。研究發(fā)現(xiàn),上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化參與多種腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移,是腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的一個(gè)重要分子機(jī)制[9]。腫瘤細(xì)胞E-cadherin的缺失是促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的重要表現(xiàn)[10],隨著E-cadherin表達(dá)減少,Vimentin蛋白表達(dá)增加,腫瘤惡性程度增加[11]。通過Western blot檢測發(fā)現(xiàn),聯(lián)合用藥組較氯硝柳胺組、順鉑組可以明顯抑制Vimentin的表達(dá),促進(jìn)E-cadherin的表達(dá),表明氯硝柳胺和低劑量順鉑聯(lián)合應(yīng)用有可能是通過對(duì)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)蛋白表達(dá)的影響,降低SW-13細(xì)胞的侵襲和遷移能力。
細(xì)胞的增殖和凋亡都是多基因調(diào)控的復(fù)雜過程。研究發(fā)現(xiàn),氯硝柳胺可以通過抑制Wnt/β-catenin、mTORC1、STAT3、NF-κB、Notch、HEDGEHOG 等信號(hào)通路,發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)凋亡的作用[12-14]。已知外在的死亡受體通路或內(nèi)在的線粒體通路都可以促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,在此過程中有多種蛋白質(zhì)參與,如JNK信號(hào)通路蛋白、p53、抗凋亡蛋白及Bcl-2家族蛋白[15]。因此,氯硝柳胺與順鉑聯(lián)用的抗腫瘤機(jī)制是相當(dāng)復(fù)雜的過程,仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明。
綜上所述,本研究在體外聯(lián)合氯硝柳胺和低劑量順鉑作用于SW-13細(xì)胞,通過對(duì)其細(xì)胞增殖、凋亡,以及細(xì)胞侵襲力和遷移能力的多角度觀察,認(rèn)為氯硝柳胺和低劑量順鉑聯(lián)合應(yīng)用可以抑制SW-13細(xì)胞增殖,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,降低其侵襲和遷移能力。并且這種抑制增殖和促進(jìn)凋亡作用是通過抑制Bcl-2的表達(dá),促進(jìn)Caspase-3的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的,同時(shí)氯硝柳胺和低劑量順鉑聯(lián)合應(yīng)用通過對(duì)Vimentin和E-cadherin的表達(dá)影響,降低SW-13細(xì)胞的侵襲和遷移能力。希望通過本研究可以對(duì)腎上腺皮質(zhì)癌的治療提供理論支持,在提高順鉑的抗腫瘤作用的同時(shí),降低由于大劑量應(yīng)用順鉑而造成的副作用和細(xì)胞耐藥。