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    冬凌草甲素和survivin反義核苷酸對(duì)前列腺癌細(xì)胞作用的研究

    2014-04-22 14:08:22進(jìn)楊羅艷吳洪濤
    中國(guó)男科學(xué)雜志 2014年12期
    關(guān)鍵詞:冬凌草甲素反義

    李 進(jìn)楊羅艷吳洪濤

    1. 湘潭市中心醫(yī)院泌尿外科(湖南湘潭 411100); 2. 中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院泌尿外科

    冬凌草甲素和survivin反義核苷酸對(duì)前列腺癌細(xì)胞作用的研究

    李 進(jìn)1楊羅艷2吳洪濤2

    1. 湘潭市中心醫(yī)院泌尿外科(湖南湘潭 411100); 2. 中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院泌尿外科

    目的探討冬凌草甲素聯(lián)合survivin反義核苷酸(反義鏈)對(duì)前列腺癌PC-3細(xì)胞株增殖和凋亡以及survivin mRNA和蛋白的影響。方法常規(guī)培養(yǎng)PC-3細(xì)胞,用四甲基偶氮唑鹽法(MTT法)檢測(cè)survivin反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素對(duì)PC-3細(xì)胞增殖的影響;流式細(xì)胞儀(FCM)檢測(cè)PC-3細(xì)胞凋亡率;以CalcuSyn藥效學(xué)軟件計(jì)算聯(lián)合指數(shù)(CI)評(píng)價(jià)survivin反義鏈聯(lián)合凌草甲素對(duì)PC-3細(xì)胞的聯(lián)合效應(yīng),并通過(guò)熒光定量PCR和Western blot方法檢測(cè)PC-3細(xì)胞survivin基因和蛋白表達(dá)變化。結(jié)果survivin反義鏈轉(zhuǎn)染PC-3細(xì)胞后,可以顯著抑制PC-3細(xì)胞增殖,且能誘導(dǎo)PC-3細(xì)胞凋亡;冬凌草甲素聯(lián)合survivin反義鏈對(duì)PC-3細(xì)胞增殖抑制率較兩者單用組明顯增強(qiáng),顯示出協(xié)同效應(yīng)(Fa<0.8);冬凌草甲素和survivin反義鏈聯(lián)用對(duì)PC-3細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)作用更為顯著(P<0.01);熒光定量PCR及Western blot顯示反義鏈和冬凌草甲素均使survivin mRNA和蛋白表達(dá)下降,兩者聯(lián)合使survivin mRNA和蛋白表達(dá)下降更明顯(P<0.01)。結(jié)論 survivin基因反義鏈和冬凌草甲素均能明顯抑制PC-3增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和下調(diào)survivin基因和蛋白表達(dá);兩者聯(lián)合作用有協(xié)同效應(yīng)。

    冬凌草素; 前列腺腫瘤; 細(xì)胞系, 腫瘤; 細(xì)胞增殖; 細(xì)胞凋亡

    前列腺癌是一種嚴(yán)重影響老年人生活質(zhì)量的惡性腫瘤,在西方發(fā)達(dá)國(guó)家其發(fā)病率及病死率分別位居男性惡性腫瘤的第2位及第6位[1]。隨著我國(guó)人口老齡化、生活方式改變等因素,我國(guó)前列腺癌患病率呈逐年升高趨勢(shì)。對(duì)激素、化療和放療不敏感是激素非依賴性前列腺癌治療過(guò)程中面臨的難題,因此,尋找新的治療方法仍是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。冬凌草甲素(Oridonin)是從冬凌草等植物中提取出來(lái)的一種天然活性物質(zhì)。近年來(lái),冬凌草甲素在前列腺癌等多種腫瘤中顯示出抗癌作用[2],我們先前的研究表明冬凌草甲素可誘導(dǎo)雄激素非依賴性前列腺癌PC-3細(xì)胞凋亡[3]。survivin(生存素)屬于凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein,IAP)家族中的新成員,在多種腫瘤組織中高表達(dá),具有抗細(xì)胞凋亡的作用[4,5]。采用siRNA抑制survivin表達(dá)可減弱前列腺癌細(xì)胞惡性表型,可能為雄激素非依賴性前列腺癌的基因治療提供了一種新方法[6]。我們研究脂質(zhì)體LipofectamineTM Reagent介導(dǎo)survivin 反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素對(duì)PC-3細(xì)胞增殖、凋亡及survivin基因和蛋白表達(dá)的影響,為survivin 反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素治療雄激素非依賴性前列腺癌提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

    材料與方法

    一、主要試劑和儀器

    冬凌草甲素購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所,用二甲基亞砜(DMSO)(Sigma公司)配制成50mmol/L母液置-20℃,備用;MTT購(gòu)自Sigma公司;survivin反義鏈、錯(cuò)配鏈(與反義寡核苷酸相同堿基組成、不同排列順序)由上海生工生物工程公司合成,兩端3個(gè)堿基經(jīng)硫代修飾以對(duì)抗核酸酶的降解。反義鏈:5’-CCCAGCCTTCCAGCTCCTTG-3’;錯(cuò)配鏈:5’-GCCACTCCTCGA CTC TCG TC-3’。陽(yáng)離子脂質(zhì)體Lipofeetin購(gòu)于Invitrogen公司。survivin上游引物5’-ACCGCATCTCTACATTCAAG-3’和下游引物5’-CTTTCTTCGCAGTTTCCTC-3’,β-actin上游引物5’- CTCCATCCTGGCCTCGCTGT -3’和下游引物5’- GCTGTCACCTTCACCGTTCC -3’由上海生工生物工程公司合成。兔抗人survivin抗體及HRP標(biāo)記的二抗購(gòu)于Santa Cruz公司,鼠抗人β-actin抗體購(gòu)自Jackson-Immuno research公司。ECL試劑盒購(gòu)自Amersham公司;Annexin V-FITC/PI凋亡試劑盒購(gòu)自BECTON DICKINSON公司;MultiSkan Ascent酶標(biāo)儀為芬蘭Thermo公司產(chǎn)品;BD FACSCalibur型流式細(xì)胞儀為BECTON DICKINSON公司產(chǎn)品。Lamda Bio10型紫外分光光度計(jì)為美國(guó)Perkin Elmer公司產(chǎn)品;PAC200型電泳轉(zhuǎn)膜系統(tǒng)及Mini-PROTEAN II 電泳槽為美國(guó)Bio-Rad公司產(chǎn)品。

    二、細(xì)胞培養(yǎng)

    PC-3細(xì)胞(南京凱基生物有限公司)養(yǎng)于含10%滅活新生牛血清的F12培養(yǎng)基(Gibco公司產(chǎn)品,加入L-谷氨酰胺、青霉素和鏈霉素)中,置于37℃,飽和濕度,5%CO2孵箱中常規(guī)培養(yǎng)。

    三、分組和轉(zhuǎn)染

    取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的PC-3細(xì)胞,接種于25mL培養(yǎng)瓶,調(diào)整細(xì)胞濃度,使每瓶的細(xì)胞數(shù)為3×106,常規(guī)條件下培養(yǎng)24 h,顯微鏡下觀察,約80 %融合時(shí)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。設(shè)置空白對(duì)照組、脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染對(duì)照組、錯(cuò)配鏈轉(zhuǎn)染對(duì)照組和反義鏈轉(zhuǎn)染組,每組設(shè)3 個(gè)復(fù)瓶。按Lipofectin 2000 轉(zhuǎn)染試劑盒說(shuō)明進(jìn)行細(xì)胞轉(zhuǎn)染,24后收集各組細(xì)胞并用于試驗(yàn)。

    四、MTT法檢測(cè)survivin反義鏈單獨(dú)或聯(lián)合冬凌草甲素對(duì)PC-3細(xì)胞增殖抑制率

    取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的PC-3,加入96孔培養(yǎng)板中,分5組,每組6個(gè)平行孔。(1)空白對(duì)照組:只加PC-細(xì)胞作為對(duì)照;(2)錯(cuò)配鏈組:調(diào)整錯(cuò)配鏈的終濃度為0.4 pmol/L轉(zhuǎn)染細(xì)胞;(3)反義鏈組:以相同濃度反義鏈轉(zhuǎn)染細(xì)胞;(4)聯(lián)合組(反義鏈+冬凌草甲素):反義鏈轉(zhuǎn)染24h后的PC-3細(xì)胞中加入終濃度為10μmol/L冬凌草甲素;(5)冬凌草甲素組:終濃度為10μmol/L的冬凌草甲素。所有 PC-3細(xì)胞繼續(xù)于37℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h后,終止反應(yīng)時(shí)加入10μL 5g/L MTT,37℃培養(yǎng)4 h中止,0.25%的胰酶消化收集細(xì)胞,每孔再加入200μL DMSO,震蕩1 min。選擇570nm波長(zhǎng),在酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀上測(cè)定各孔吸光值(A)。按公式:抑制率(%)=(1-A實(shí)驗(yàn)/對(duì)照)×100%計(jì)算細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率

    五、survivin反義核酸單獨(dú)或聯(lián)合冬凌草甲素對(duì)PC-3細(xì)胞株凋亡的影響

    取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的PC-3,取2mL接種于6孔板,調(diào)整細(xì)胞濃度,使每孔的細(xì)胞數(shù)為3×105,分組同前,每組6個(gè)平行孔, 48h后用0.25%的胰酶消化收集細(xì)胞,加入Annexin V-FITC/PI,流式細(xì)胞儀上進(jìn)行細(xì)胞凋亡檢測(cè)(按試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作)。

    六、熒光定量PCR檢測(cè)轉(zhuǎn)染后PC-3細(xì)胞survivi的mRNA表達(dá)

    取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的PC-3,接種于25mL培養(yǎng)瓶,調(diào)整細(xì)胞濃度,使每瓶的細(xì)胞數(shù)為3×106,分組同前,培養(yǎng)48h后收集細(xì)胞。取部分細(xì)胞用Trizol法提取總RNA,測(cè)RNA含量及純度,采用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒將mRNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,合成的cDNA模板-20℃保存?zhèn)溆?。使用SYBRGreen I熒光染料進(jìn)行定量PCR反應(yīng)。模板2μL,Survivin和β-actin上下游引物各1μL,與10μL混合染料混合,超純水補(bǔ)足體積至20μL,混勻后放入PCR熱循環(huán)儀中進(jìn)行反應(yīng)。軟件自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,調(diào)整基線。計(jì)算出的Thresholdcycle(Ct值)以及各組survivin和β-actin Ct值的比值。

    七、Western blot檢測(cè)轉(zhuǎn)染后PC-3細(xì)胞survivin蛋白表達(dá)

    同時(shí)收集上述處理細(xì)胞,按蛋白質(zhì)抽提、SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳、抗體孵育和顯色步驟進(jìn)行Western印跡分析survivin蛋白表達(dá)。圖像半定量灰度掃描儀計(jì)算出的survivin和β-actin的灰度值以及各組survivin和β-actin 灰度值的比值。

    八、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

    不同處理組Survivin的mRNA和蛋白、細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率、細(xì)胞凋亡率比較采用t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法分析;各種統(tǒng)計(jì)圖采用SPSS11.5 for windows及Microsoft Excel統(tǒng)計(jì)軟件獲得。以MTT法檢測(cè)細(xì)胞抑制率并依據(jù)C1ou-Talalay中效原理以CalcuSyn藥效學(xué)分析軟件計(jì)算協(xié)同作用指數(shù)CI 值,評(píng)價(jià)聯(lián)合作用效應(yīng),CI<l 時(shí)兩藥為協(xié)同作用,CI=1時(shí)為相加作用,CI>l 時(shí)為拮抗作用[7]。

    結(jié) 果

    一、MTT法檢測(cè)PC-3細(xì)胞增殖

    反義鏈組及冬凌草甲素組均可抑制PC-3細(xì)胞的增殖(P<0.05),而錯(cuò)配鏈組對(duì)PC-3細(xì)胞的增殖無(wú)抑制作用;反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素時(shí)對(duì)PC-3細(xì)胞的增殖抑制作用高于單用反義鏈組和冬凌草甲素組(P<0.01)(表1)。軟件分析結(jié)果顯示反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素的協(xié)同作用指數(shù)CI值<0.8,顯示兩者為協(xié)同效應(yīng)。

    二、流式細(xì)胞儀檢測(cè)PC-3細(xì)胞凋亡

    與對(duì)照組相比,反義鏈組、冬凌草甲素組和聯(lián)合組均能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡(P<0.01),聯(lián)合組較反義鏈組和冬凌草甲素組誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡率增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),(表1,圖1)。

    表1 各組細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率和凋亡率(±s)

    表1 各組細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率和凋亡率(±s)

    注:與對(duì)照組比較,*為P<0.05;與反義鏈組比較,**為P<0.01;與冬凌草甲素組比較,▲為P<0.01

    組別 次數(shù) 抑制率 凋亡率對(duì)照組 5 0 4.5±1.5錯(cuò)配鏈組 5 2.8±0.08**5.8±1.8**反義鏈組 5 22.5±2.1*14.5±3.1*冬凌草甲素組 5 38.5±5.8*16.5±4.8*聯(lián)合組 5 65.2±8.4**▲32.2±5.4**▲

    圖1 Annexin V-FITC/PI 標(biāo)記的PC-3細(xì)胞凋亡率檢測(cè)(流式細(xì)胞儀)

    三、熒光定量PCR檢測(cè)survivin mRNA表達(dá)的影響

    反義鏈組和冬凌草甲素組survivin mRNA水平較對(duì)照組及錯(cuò)配鏈組水平明顯下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),聯(lián)合組較反義鏈組和冬凌草甲素組水平明顯下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(圖2)。

    四、Survivin蛋白表達(dá)的影響

    從Western blot印跡結(jié)果可以看出(圖2、3),反義鏈組、冬凌草甲素組和聯(lián)合組較對(duì)照組survivin蛋白水平明顯下降,圖像半定量掃描分析比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。聯(lián)合組較反義鏈組和冬凌草甲素組水平也明顯下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

    圖2 各組PC-3細(xì)胞survivin mRNA和蛋白與β-actin比值結(jié)果

    圖3 各組PC-3細(xì)胞Survivin蛋白表達(dá)的Western blot印跡結(jié)果

    討 論

    survivin是至今發(fā)現(xiàn)的作用最強(qiáng)的凋亡抑制因子,具有抑制凋亡和調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂的雙重功能,參與細(xì)胞增生、分裂、細(xì)胞周期及細(xì)胞凋亡的調(diào)控,與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。survivin的高表達(dá)可以使腫瘤細(xì)胞免受各種凋亡信號(hào)的刺激而幫助細(xì)胞存活[8]。survivin表達(dá)水平下調(diào)可以直接調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞自身凋亡,增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療或放療敏感性。研究發(fā)現(xiàn)p53蛋白和survivin形成一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò),控制野生型p53-survivin的下游的途徑,有助于控制腫瘤細(xì)胞增殖、存活和凋亡[9]。研究表明國(guó)人前列腺癌中均檢測(cè)到survivin表達(dá),且survivin高表達(dá)患者的生存率相對(duì)低表達(dá)患者明顯降低,而復(fù)發(fā)率則升高,與前列腺癌患者預(yù)后密切相關(guān)[10]。Koike等[11]研究表明抑制survivin是治療激素難治性前列腺癌的一種潛在治療選擇。臨床試驗(yàn)表明冬凌草甲素對(duì)多種腫瘤細(xì)胞有明顯的抑制或殺傷作用,有較強(qiáng)的抗菌消炎作用,毒副作用較小[12],Zhang等的研究顯示冬凌草甲素納米混懸劑在雄激素非依賴性前列腺癌的治療中顯示了巨大的潛力[13]。我們?cè)缙诘难芯恳脖砻鞫璨菁姿乜烧T導(dǎo)PC-3細(xì)胞凋亡[3]。

    我們應(yīng)用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染survivin反義核酸,作用于前列腺癌細(xì)胞系PC-3細(xì)胞,可誘導(dǎo)PC-3細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖,并使得survivin 的mRNA及蛋白表達(dá)明顯下降,表明survivin 反義鏈能在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上有效抑制survivin的表達(dá)。反義鏈組和冬凌草甲素聯(lián)合組survivin蛋白和mRNA表達(dá)較反義鏈組和冬凌草甲素組水平明顯下降,MTT法檢測(cè)示反義鏈組、冬凌草甲素組PC-3細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率升高,反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素時(shí)表現(xiàn)出協(xié)同抑制PC-3細(xì)胞增殖作用。流式細(xì)胞儀檢測(cè)示反義鏈組、冬凌草甲素組PC-3細(xì)胞凋亡率升高,反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素凋亡誘導(dǎo)作用增加,說(shuō)明survivin反義鏈增加冬凌草甲素的誘導(dǎo)PC-細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖作用。

    本實(shí)驗(yàn)survivin反義鏈聯(lián)合冬凌草甲素作用PC-細(xì)胞對(duì)PC-3細(xì)胞誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞增殖具有協(xié)同作用,說(shuō)明有效抑制PC-3細(xì)胞survivin基因的表達(dá)能增強(qiáng)冬凌草甲素對(duì)該細(xì)胞的增殖抑制和誘導(dǎo)凋亡作用。Pennati等[14]構(gòu)建了表達(dá)靶向Survivin的核酶載體,轉(zhuǎn)染前列腺癌細(xì)胞DU145、PC-3,穩(wěn)定表達(dá)核酶的細(xì)胞較對(duì)照組survivin的表達(dá)量明顯下降,并出現(xiàn)Caspase-9依賴的凋亡,survivin表達(dá)的下調(diào)還導(dǎo)致前列腺癌細(xì)胞對(duì)順鉑的增敏,抑制接種于裸鼠的前列腺癌細(xì)胞形成腫瘤。我們之前的研究顯示冬凌草甲素可通過(guò)線粒體途徑誘導(dǎo)PC-3細(xì)胞凋亡,因此,推測(cè)Survivin反義鏈和冬凌草甲素對(duì)前列腺癌細(xì)胞的協(xié)同作用可能是通過(guò)兩個(gè)凋亡途徑的共同通路實(shí)現(xiàn)。由于survivin在前列腺癌組織中表達(dá),而在正常前列腺中未見(jiàn)表達(dá),使得針對(duì)survivin的治療具有良好的靶向性、特異性和安全性。反義技術(shù)治療腫瘤從基因翻譯和轉(zhuǎn)錄環(huán)節(jié)特異地阻斷靶基因的表達(dá)。采用基因技術(shù)抑制survivin蛋白表達(dá),可解除survivin對(duì)凋亡的抑制作用,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,達(dá)到治療目的,而且由于其表達(dá)的特異性,survivin反義寡核苷酸不會(huì)誘導(dǎo)正常細(xì)胞凋亡。因此,以survivin為靶基因的前列腺癌治療研究,為前列腺癌的基因治療聯(lián)合藥物治療開(kāi)辟了新的途徑。

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    (2014-04-18收稿)

    Effects of survivin antisense oligodeoxynecleotides and Oridonin on PC-3 cells

    Li Jin1, Yang Luoyan2, Wu Hongtao2
    1. Department of Urology, the Central Hospital of Xiangtan, Xiangtan 411100, Hunan, China;
    2. Department of Urology, the 2nd Xiangya Hospital, Central South University

    Objective To explore the synergistic effects of survivin antisense oligonucleotides combined with Oridonin on growth, apoptosis, and the expression of survivin of PC-3 cells.MethodsHuman prostate carcinoma cells PC-3 on logarithmic growth phase were used in this study. The cell vitality was determined by MTT assay. The combination index (CI) was calculated using Pharmaconamics CalcuSynsoftware. The apoptotic rate was examined by f ow cytometer (FCM). The expression of survivin was detected by Western Blot and Real-time Fluorescent Quantitation-PCR.ResultsAfter transfection with antisense Survivin RNAi, the proliferation of PC-3 cells was inhibited markedly. An obvious apoptosis was found in the transfected PC-3 cells. The inhibitory effect of combined administration of survivin antisense and Oridonin on cell proliferation was much stronger than that of the single way (P<0.01). It showed that there was a synergistic effect (Fa<0.80). Western Blot and RT-PCR assays demonstrated that survivin antisense and Oridonin all inhibited the expression of survivin(P<0.01).ConclusionCombined survivin antisense and Oridonin significantly inhibits cell proliferation, induces cell apoptosis and down-regulates survivin expression in PC-3 cells, indicating that survivin antisense and Oridonin have a synergistic effect on PC-3 cells.

    rubescensine; prostatic neoplasms; cell line,tumor; cell proliferation; apoptosis

    10.3969/j.issn.1008-0848.2014.12.003

    R 737.25

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