二甲雙胍對人胰腺癌細胞株CFPAC-1增殖與凋亡的影響

賀志龍 夏偉 馮璜 許春芳

二甲雙胍是一種傳統(tǒng)的口服降糖藥，一直用于2型糖尿病的治療。然而，2005年Evans等[1]通過流行病學研究首次報道了二甲雙胍能夠明顯地降低2型糖尿病患者的腫瘤發(fā)病率。后有多項實驗研究證實了二甲雙胍的抗腫瘤作用，包括胃癌、肺癌、乳腺癌等[2-4]。目前有臨床研究證實，二甲雙胍能顯著降低糖尿病患者患胰腺癌的風險[5-6]。本研究應(yīng)用二甲雙胍干預人胰腺癌細胞株CFPAC-1，觀察干預后細胞增殖及凋亡的變化，探討二甲雙胍抗胰腺癌的相關(guān)機制。

材料與方法

一、CCK-8法檢測細胞增殖抑制率

人胰腺癌細胞株CFPAC-1由蘇州大學附屬第一醫(yī)院血研所惠贈，常規(guī)培養(yǎng)、傳代。取對數(shù)生長期細胞，并調(diào)整細胞密度為2.5×104/ml。96孔板的每孔中加入100 μl細胞懸液，培養(yǎng)24 h。棄培養(yǎng)液，分別加入含1、2.5、5、10、20、40、60 mmol/L二甲雙胍(Sigma公司)的培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)24、48、72 h，每孔加入CCK-8溶液(日本同仁公司)10 μl，37℃孵育4 h。以未處理的細胞作為對照組，以培養(yǎng)液作為空白對照。每組設(shè)6個復孔。實驗結(jié)束后上酶聯(lián)免疫檢測儀檢測。以空白對照孔調(diào)零，測各孔450 nm波長處的吸光度值(A450值)。細胞增殖抑制率(inhibitory rate，IR)=(對照組A450值-處理組A450值)/對照組A450值×100%。實驗重復3次，取均值。

二、流式細胞儀分析細胞周期

細胞貼壁生長達80%融合時棄培養(yǎng)液，加入含10、20、40 mmol/L二甲雙胍培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)48 h，以未處理細胞作為對照組。用含EDTA的胰酶消化后收集各組細胞，PBS洗滌、離心3次，加入 70%乙醇，置4℃過夜。PBS洗滌2次后，加入碘化丙啶(PI)染色液(碧云天公司)，置37℃避光溫浴30 min，上BIOLISA流式細胞儀分析細胞周期。實驗重復3次，取均值。

三、Annexin V/PI雙染色法檢測細胞凋亡

取10、20、40 mmol/L二甲雙胍處理48 h及未處理的貼壁培養(yǎng)細胞，用不含EDTA的胰酶消化后收集各組細胞，PBS洗滌3次，加入1×Binding Buffer 500 μl、Annexin V-FITC(Molecular Probes公司)5 μl、PI 1 μl混勻，室溫避光反應(yīng)15 min，上流式細胞儀檢測細胞凋亡。實驗重復3次，取均值。

四、蛋白質(zhì)印跡法檢測蛋白表達

收集10、20、40 mmol/L二甲雙胍處理48 h及未處理的貼壁培養(yǎng)細胞，用裂解液裂解細胞獲取蛋白，用BCA比色法測定蛋白濃度。取50 μg蛋白行蛋白質(zhì)印跡法檢測磷酸化AMPK(p-AMPK)、脂肪合酶(FAS)、cyclin D1、Bcl-xl、Bax、caspase-3、survivin蛋白表達。兔抗人p-AMPK、FAS、Bcl-xl、Bax一抗均購自EPITMICE公司，鼠抗人caspase-3和cyclin D1抗體、兔抗人survivin抗體、鼠抗人β-actin單抗、羊抗兔及羊抗鼠二抗均購自碧云天生物技術(shù)有限公司。最后ECL發(fā)光，X膠片曝光、顯影和定影。應(yīng)用圖像分析儀掃描，以目的條帶與內(nèi)參β-actin條帶的灰度值比表示蛋白的相對表達量。

五、統(tǒng)計學分析

結(jié) 果

一、二甲雙胍對CFPAC-1細胞增殖的影響

二甲雙胍呈濃度及時間依賴性抑制人胰腺癌CFPAC-1細胞的生長(表1)，差異具有統(tǒng)計學意義(P值均<0.05)。培養(yǎng)48 h時的IC50濃度約為20 mmol/L。

注：與對照組比較，aP<0.05；與24 h抑制率比較，bP<0.05；與48 h抑制率比較，cP<0.05

二、二甲雙胍對CFPAC-1細胞周期的影響

10、20、40 mmol/L二甲雙胍處理CFPAC-1細胞48 h后，G0/G1細胞比例顯著增多(表2)，G2/M期、S期細胞比例顯著減少，差異均有統(tǒng)計學意義(P值均<0.05)。

表2 二甲雙胍對CFPAC-1細胞周期的影響

三、二甲雙胍對CFPAC-1細胞凋亡的影響

10、20、40 mmol/L二甲雙胍處理CFPAC-1細胞48 h后，細胞凋亡率分別為(13.77±1.31)%、(22.63±1.45)%、(32.97±3.19)%，較對照組的(3.01±0.49)%均有顯著增加(F=136.903，P<0.05，圖1)。

圖1 對照組(a)及10、20、40 mmol/L二甲雙胍(b、c、d)處理CFPAC-148 h后的凋亡細胞

四、二甲雙胍對CFPAC-1細胞相關(guān)蛋白表達的影響

不同濃度二甲雙胍處理CFPAC-1細胞48 h后，p-AMPK、Bax、caspase-3表達明顯增強，F(xiàn)AS、cyclin D1，Bcl-xl、survivin表達減弱(圖2，表3)，差異均有統(tǒng)計學意義(P值均<0.05)，提示二甲雙胍處理后AMPK信號通路激活，細胞凋亡增加。

圖2 對照組(1)及10、20、40 mmol/L二甲雙胍處理組(2、3、4)CFPAC-1細胞相關(guān)蛋白的表達

討 論

糖尿病與胰腺癌的關(guān)系復雜，一方面糖尿病是胰腺癌早期癥狀之一，另一方面糖尿病已經(jīng)是僅次于吸煙、肥胖之后的胰腺癌發(fā)病的第三大危險因素[7-8]。作為治療2型糖尿病一線藥物的二甲雙胍在抗胰腺癌方面的研究顯得格外重要，并更具臨床意義。

AMPK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，其磷酸化后形成的p-AMPK是AMPK的活化形式。AMPK是調(diào)節(jié)細胞能量代謝最重要的“傳感器”，激活的p-AMPK能夠抑制細胞能量代謝，抑制細胞合成蛋白質(zhì)、脂肪酸等物質(zhì)[9]，并可抑制AMPK信號通路下游多種因子的生成及活性，從而調(diào)節(jié)細胞周期、凋亡，最終影響腫瘤細胞的增殖[10]。在胃癌、乳腺癌、前列腺癌等研究中發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍抗腫瘤作用與激活AMPK信號通路有關(guān)[2,4]。本研究結(jié)果顯示，二甲雙胍處理CFPAC-1細胞48 h后能顯著增加p-AMPK表達量，提示二甲雙胍可激活AMPK信號通路。

FAS是脂肪酸生物合成過程中將小分子碳單位聚合成長鏈脂肪酸的關(guān)鍵酶。腫瘤細胞的脂肪酸代謝與正常組織細胞不同，其依賴于細胞內(nèi)FAS來合成脂肪酸以滿足癌細胞分裂、增殖的需要[11]。在胰腺癌組織中FAS水平也顯著升高，并與胰腺癌的預后呈負相關(guān)[12]。本研究結(jié)果顯示，二甲雙胍處理CFPAC-2細胞后，F(xiàn)AS的蛋白下調(diào)，提示AMPK信號通路激活后可抑制FAS合成[13]。

表3 二甲雙胍處理CFPAC-1細胞48 h后相關(guān)蛋白的表達量

Cyclin D1在調(diào)控細胞增殖周期G1期到S期的轉(zhuǎn)換中起著重要的作用。有研究表明，二甲雙胍通過激活AMPK從而抑制mTOR，導致下游靶分子解磷酸化，進而下調(diào)cyclin D1的表達，將腫瘤細胞阻滯于G0/G1期[14-15]。本研究結(jié)果顯示，二甲雙胍處理CFPAC-1細胞后，G0/G1期細胞比例增多，S期及G2/M期細胞比例減少，證實二甲雙胍通過激活AMPK信號通路而下調(diào)cyclin D1的表達，阻滯細胞于G0期/G1期，抑制細胞增殖。

腫瘤的發(fā)生不僅與細胞增殖異常有關(guān)，同時也與細胞凋亡異常有密切關(guān)系。Bcl-xl是一種經(jīng)典的凋亡抑制基因，Bax為凋亡促進基因，caspase-3則是凋亡途徑最終的效應(yīng)因子。Bcl-xl/Bax比值下調(diào)可破壞線粒體外膜完整性，釋放細胞色素C等進入胞質(zhì)，激活caspase-3，進而引起染色體斷裂、細胞凋亡[16]。survivin是一種凋亡抑制蛋白，可直接抑制caspase-3活性而有效阻斷細胞凋亡[17]。本研究結(jié)果顯示，二甲雙胍處理CFPAC-1細胞后Bcl-xl表達下調(diào)，Bax表達上調(diào)，Bcl-xl/Bax比值降低，survivin表達下調(diào)，caspase-3表達上調(diào)，從而誘導CFPAC-1細胞凋亡。

參 考 文 獻

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