姜黃素對骨髓瘤細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響及其機制研究*

馬泳泳， 黃 進， 周淑娟， 葛杭萍， 俞 康

多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)是一種起源于B淋巴細(xì)胞系并能夠產(chǎn)生單克隆免疫球蛋白(M蛋白)的惡性增生性疾?。?］，中老年人易患，是血液系統(tǒng)第二大常見惡性腫瘤。MM的發(fā)病是一個極其復(fù)雜的病理生理過程，其中遺傳學(xué)異常、骨髓微環(huán)境、細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)，在MM的發(fā)病機制中起著重要作用［2-3］。

姜黃素(curcumin)是從草本植物姜黃的根莖中提取出來的酚類色素。近年被證實其主要藥理作用是通過調(diào)控特定的靶基因如生長因子、轉(zhuǎn)錄因子等發(fā)揮抗炎、抗腫瘤、抗動脈粥樣硬化、抗脂質(zhì)過氧化、抗病毒等作用［4-6］。已有報道姜黃素能抑制人體多種腫瘤細(xì)胞的生長，包括小細(xì)胞肺癌、卵巢癌、腎癌、前列腺癌等［7-10］。不同的腫瘤細(xì)胞系涉及不同的機制。姜黃素對骨髓瘤細(xì)胞的作用主要集中在其抑制腫瘤細(xì)胞的生長、增殖及促進凋亡，但對其遷移侵襲能力并無相關(guān)研究。含IQ模序的RasGTP酶活化蛋白1(IQ motif-containing GTPase-activating protein 1，IQGAP1)是一個細(xì)胞骨架結(jié)合蛋白，通過接收和發(fā)射各種信號調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和細(xì)胞間黏附，促進細(xì)胞的遷移［11-12］。我們的前期工作已證實IQGAP1在骨髓瘤細(xì)胞中表達增高［13］。IQGAP1是否在骨髓瘤細(xì)胞的遷移和侵襲中起到重要作用?姜黃素是否能對IQGAP1在骨髓瘤細(xì)胞的遷移和侵襲中發(fā)揮的作用有抑制或阻斷?本研究期望為MM的臨床治療提供新思路及實驗依據(jù)。

材料和方法

1 主要藥品和試劑

姜黃素(Sigma)用二甲基亞砜配成8 mmol/L儲存液，使用前用無菌PBS稀釋至工作濃度。RPMI-1640培養(yǎng)液為 Gibco產(chǎn)品，胎牛血清(fetal calf serum，F(xiàn)CS)購自杭州四季青生物公司，其它生化試劑均為進口分裝或國產(chǎn)分析純。Matrigel膠購自Becton Dickinson。Costar 3422 Transwell小室購自Corning。

2 主要方法

2.1 細(xì)胞株的培養(yǎng) 人多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞株RPMI8226由溫州醫(yī)學(xué)院內(nèi)科實驗室長期保存，實驗前從－196℃液氮罐中取出，快速復(fù)蘇后用用含10%FCS的RPMI-1640培養(yǎng)液重懸后，置于37℃、5%CO2、飽和濕度培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每2～3 d換液1次。選擇對數(shù)生長期細(xì)胞進行實驗。

2.2 IQGAP1沉默及轉(zhuǎn)染RPMI8226細(xì)胞 參照文獻［13］選擇 RPMI8226-shIQGAP1(clone 1)沉默 IQGAP1。

2.3 IQGAP1蛋白的檢測

2.3.1 質(zhì)粒轉(zhuǎn)染 RPMI8226細(xì)胞后，收集 RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和RPMI8226組細(xì)胞，行2.3.3步驟實驗。

2.3.2 取對數(shù)生長期細(xì)胞，按1×109/L密度接種于6孔板內(nèi)。姜黃素 0、20、30及 40 μmol/L作用RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞24 h，行2.3.3步驟實驗。

2.3.3 抽提蛋白，電泳，轉(zhuǎn)膜，經(jīng)5%脫脂奶粉封閉后，與1∶500稀釋度的抗IQGAP1抗體和適宜稀釋度的Ⅱ抗(羊抗鼠Ig-HRP)孵育，經(jīng)Odyssey顯色系統(tǒng)顯色，收集蛋白印跡圖。

2.4 遷移能力的測定

2.4.1 取對數(shù)生長期細(xì)胞，按1×109/L密度接種于6孔板內(nèi)。細(xì)胞分為姜黃素 0 μmol/L組、20 μmol/L 組、30 μmol/L 組和 40 μmol/L 組，亞組分 3組:RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，每組設(shè)3個復(fù)孔。培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后行2.4.2步驟遷移實驗。

2.4.2 將 0.8 μm 孔徑的 Transwell小室套入 24 孔板中，上腔中加入200 μL RPMI-1640培養(yǎng)液，37℃放置1 h。收集各組細(xì)胞，用無血清培養(yǎng)液洗滌和重懸各組細(xì)胞，并將細(xì)胞濃度調(diào)整至1×109/L。小心棄除Transwell小室中的培養(yǎng)液，均勻加入200 μL各組細(xì)胞懸液至小室上腔。通過間隙加入600 μL含10%FBS的RPMI-1640培養(yǎng)液至下腔，避免產(chǎn)生汽泡，培養(yǎng)箱培養(yǎng)48 h后將Transwell小室取出。分別收集各組穿過濾膜進入小室下腔的細(xì)胞，制成20 μL細(xì)胞懸液。吸取少量懸液充滿計數(shù)板池，在顯微鏡下計數(shù)細(xì)胞。

2.5 Matrigel侵襲實驗

2.5.1 取對數(shù)生長期細(xì)胞，按1×109/L密度接種于6孔板內(nèi)。細(xì)胞分為姜黃素 0 μmol/L組、20 μmol/L 組、30 μmol/L 組和 40 μmol/L 組，亞組分 3組:RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，每組設(shè)3個復(fù)孔。培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后行2.5.2步驟Matrigel侵襲實驗。

2.5.2 將－20℃保存的Matrigel，在冰上4℃過夜融化，在冰上用預(yù)冷的槍頭吸取100 μL Matrigel加入冰預(yù)冷的300 μL無血清培養(yǎng)液中，充分混勻。取上述稀釋的Matrigel 50 μL加入Transwell板上室，覆蓋整個聚碳酯膜，37℃放置30 min，使Matrigel聚合成膠。細(xì)胞接種密度為2×108/L。接種方法、觀測時間及細(xì)胞收集、計數(shù)方法同遷移實驗。

2.6 RT-PCR法檢測姜黃素作用后IQGAP1 mRNA的表達 取對數(shù)生長期細(xì)胞，按1×109/L密度接種于6孔板內(nèi)。姜黃素0或40 μmol/L作用于 RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞24 h，采用RNeasy Mini試劑盒分離純化各組細(xì)胞的總RNA，分光光度法測定計算提取的總RNA含量及濃度。參照OneStep RT-PCR試劑盒實驗操作說明進行RT-PCR［14］。

3 統(tǒng)計學(xué)處理

用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件分析。數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，多組間比較采用單因素方差分析(ANOVA)，組間兩兩比較采用最小顯著性差異法(LSD法)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1 不同濃度姜黃素對RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞遷移及侵襲力的影響

Transwell遷移實驗結(jié)果顯示，0 μmol/L姜黃素作用于RPMI8226-shIQGAP1組24 h后，穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)明顯少于RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，差異顯著(P＜0.05);在RPMI8226-shRNA 陰性對照組，經(jīng)姜黃素20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L 作用后的組穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)較0 μmol/L姜黃素組明顯減少，差異顯著(P＜0.05);未轉(zhuǎn)染RPMI8226細(xì)胞經(jīng)姜黃素 20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L 作用后，穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)較0 μmol/L姜黃素組明顯減少，差異顯著(P＜0.05);經(jīng)姜黃素20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L 作用后的同一濃度組內(nèi)RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)無顯著差異，見表1。

Transwell侵襲實驗也顯示，經(jīng)0 μmol/L姜黃素作用后RPMI8226-shIQGAP1組進入下腔的細(xì)胞數(shù)明顯少于RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，差異顯著(P＜0.05);在RPMI8226-shRNA 陰性對照組，經(jīng)姜黃素 20 μmol/L、30 μmol/L 和40 μmol/L作用后進入下腔的細(xì)胞數(shù)較0 μmol/L姜黃素組明顯減少，差異顯著(P＜0.05);未轉(zhuǎn)染RPMI8226 細(xì)胞經(jīng)姜黃素 20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L作用后，進入下腔的細(xì)胞數(shù)較0 μmol/L姜黃素組明顯減少，差異顯著(P＜0.05)。經(jīng)姜黃素20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L 作用后的同一濃度組內(nèi) RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組進入下腔的細(xì)胞數(shù)無顯著差異，見表2。

表1 姜黃素對不同RPMI8226細(xì)胞遷移力的影響Table 1.Migration of RPMI8226 cells treated with curcumin(Mean±SD.n=3)

表2 姜黃素對不同RPMI8226細(xì)胞侵襲力的影響Table 2.Invasion of RPMI8226 cells treated with curcumin(Mean±SD.n=3)

2 RT-PCR檢測姜黃素對不同RPMI8226細(xì)胞IQGAP1 mRNA表達的影響

姜黃素0或40 μmol/L作用于RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞24 h，RT-PCR結(jié)果提示姜黃素0 μmol/L作用后，RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞表達IQGAP1 mRNA，而RPMI8226-shIQGAP1組無IQGAP1 mRNA表達;姜黃素40 μmol/L作用后，3組均未見IQGAP1 mRNA表達，見圖1。

Figure 1.RT-PCR showed the mRNA expression of IQGAP1 in RPMI8226 cells treated with curcumin.圖1 RT-PCR檢測姜黃素對不同RPMI8226細(xì)胞IQGAP1 mRNA表達的影響

3 Western blotting檢測姜黃素對不同RPMI8226細(xì)胞IQGAP1蛋白表達的影響

姜黃素 0、40 μmol/L 作用于 RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞24 h，Western blotting結(jié)果提示姜黃素0 μmol/L作用后，RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞表達IQGAP1蛋白，而RPMI8226-shIQGAP1組無IQGAP1蛋白表達;姜黃素40 μmol/L作用后，3組均未見 IQGAP1蛋白表達，見圖2。

Figure 2.Western blotting showed the protein expression of IQGAP1 in RPMI8226 cells treated with curcumin.圖2 Western blotting檢測姜黃素對不同RPMI8226細(xì)胞IQGAP1蛋白表達的影響

討 論

姜黃素是一種植物多酚，具有多方面的藥理作用如抗腫瘤、抗炎、抗氧化等，其抗腫瘤作用正日益受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。大量實驗研究表明，姜黃素對不同組織來源的惡性腫瘤細(xì)胞，如胃癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、腎癌、淋巴瘤、白血病等細(xì)胞系都顯示了良好的抗腫瘤活性，可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥，具體機制十分復(fù)雜。但姜黃素對骨髓瘤細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響并無相關(guān)研究。

IQGAPs是近年新發(fā)現(xiàn)的一個蛋白家族，IQGAP1是Rho家族GTP酶成員Rac1和Cdc42的一個重要的效應(yīng)因子，能與細(xì)胞骨架和黏附成分廣泛作用［15-18］，通過調(diào)節(jié)分裂原激活蛋白激酶途徑，可以影響細(xì)胞增殖和分化，在細(xì)胞黏附和遷移的信號網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵作用［19-21］。IQGAP1位于染色體15q26上，是基因擴增熱點。

在本研究的Transwell遷移實驗中，未轉(zhuǎn)染RPMI8226 細(xì)胞經(jīng)姜黃素 20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L作用后穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)較0 μmol/L姜黃素組明顯減少，差異顯著(P＜0.05);同樣，在Transwell侵襲實驗也顯示未轉(zhuǎn)染RPMI8226細(xì)胞經(jīng)姜黃素 20 μmol/L、30 μmol/L 和 40 μmol/L作用后進入下腔的細(xì)胞數(shù)較0 μmol/L姜黃素組明顯減少，差異顯著(P＜0.05)。以上實驗結(jié)果提示:姜黃素對骨髓瘤細(xì)胞的遷移和侵襲有抑制作用。

shRNA表達質(zhì)粒沉默IQGAP1后轉(zhuǎn)染RPMI8226細(xì)胞，Western blotting檢測 RPMI8226-shIQGAP1組的IQGAP1蛋白較另2組表達減少，差異顯著。之后在Transwell遷移實驗中，姜黃素0 μmol/L處理RPMI8226-shIQGAP1組24 h后，穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)明顯少于RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，差異顯著(P＜0.05);同樣，在Transwell侵襲實驗，經(jīng)0 μmol/L姜黃素作用后RPMI8226-shIQGAP1組進入下腔的細(xì)胞數(shù)明顯少于RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，差異顯著(P＜0.05)。上述實驗結(jié)果提示，IQGAP1在骨髓瘤細(xì)胞的遷移和侵襲中起到重要作用。

姜黃素對IQGAP1蛋白及mRNA的表達同樣有抑制作用。在姜黃素40 μmol/L作用于RPMI8226-shIQGAP1組、RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組細(xì)胞24 h，3組均未見IQGAP1蛋白及mRNA表達，而姜黃素0 μmol/L(對照組)作用24 h后，RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染 RPMI8226組細(xì)胞可檢到IQGAP1 mRNA及蛋白表達。

姜黃素是否能對IQGAP1在骨髓瘤細(xì)胞的遷移侵襲發(fā)揮的作用有抑制或阻斷呢?shRNA表達質(zhì)粒沉默IQGAP1后轉(zhuǎn)染RPMI8226細(xì)胞，在RPMI8226-shIQGAP1 組，姜黃素0 μmol/L、20 μmol/L、30 μmol/L和40 μmol/L處理組的Transwell遷移實驗中穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)無顯著差異，證實除IQGAP1的影響因素外可能不存在其它影響RPMI8226細(xì)胞遷移的因素;在Transwell侵襲實驗，結(jié)果相似。而在RPMI8226-shRNA陰性對照組和未轉(zhuǎn)染RPMI8226組，經(jīng)姜黃素 20 μmol/L、30 μmol/L 和40 μmol/L 作用后的同一濃度組內(nèi)穿過濾膜進入下腔的細(xì)胞數(shù)無顯著差異，亦提示在姜黃素對RPMI8226細(xì)胞遷移的抑制作用中，影響因素單一;在Transwell侵襲實驗，結(jié)果相似。因此，本研究證實姜黃素通過抑制IQGAP1的表達降低骨髓瘤細(xì)胞的遷移力和侵襲力。本研究有望為MM的臨床治療提供新思路及實驗依據(jù)。

［1］ 湯麗苑，徐 鈺，陳 瑾，等.人多發(fā)性骨髓瘤RPMI 8226細(xì)胞條件培養(yǎng)液誘導(dǎo)破骨前體細(xì)胞的分化成熟［J］.中國病理生理雜志，2012，28(4):649-654.

［2］ 李 瀅，李 娟，黃蓓暉，等.硼替佐米對多發(fā)性骨髓瘤患者Treg細(xì)胞的影響及與腫瘤負(fù)荷、化療療效的關(guān)系［J］.中國病理生理雜志，2012，28(6):985-990.

［3］ 馬泳泳，周淑娟，葛杭萍，等.丙戊酸鈉對RPMI8226和U266細(xì)胞增殖及IL-6/JAK/STAT信號通路的影響［J］.中國病理生理雜志，2013，29(5):833-838.

［4］ Gulcubuk A，Haktanir D，Cakiris A，et al.Effects of curcumin on proinflammatory cytokines and tissue injury in the early and late phases of experimental acute pancreatitis［J］.Pancreatology，2013，13(4):347-354.

［5］ Di Pierro F，Settembre R.Safety and efficacy of an add-on therapy with curcumin phytosome and piperine and/or lipoic acid in subjects with a diagnosis of peripheral neuropathy treated with dexibuprofen［J］.J Pain Res，2013，6:497-503.

［6］ Liu L，Liu YL，Liu GX，et al.Curcumin ameliorates dextran sulfate sodium-induced experimental colitis by blocking STAT3 signaling pathway［J］.Int Immunopharmacol，2013，17(2):314-320.

［7］ Yan L，Yee JA，Cao J.Curcumin reduces trabecular and cortical bone in naive and Lewis lung carcinoma-bearing mice［J］.Anticancer Res，2013，33(8):3153-3161.

［8］ Guo H，Xu YM，Ye ZQ，et al.Curcumin induces cell cycle arrest and apoptosis of prostate cancer cells by regulating the expression of IκBα，c-Jun and androgen receptor［J］.Pharmazie，2013，68(6):431-434.

［9］ Gupta SC，Patchva S，Aggarwal BB.Therapeutic roles of curcumin:lessons learned from clinical trials［J］.AAPS J，2013，15(1):195-218.

［10］Shehzad A，Khan S，Sup Lee Y.Curcumin molecular targets in obesity and obesity-related cancers［J］.Future Oncol，2012，8(2):179-190.

［11］ White CD，Erdemir HH，Sacks DB，et al.IQGAP1 and its binding proteins control diverse biological functions［J］.Cell Signal，2012，24(4):826-834.

［12］ Jameson KL，Mazur PK，Zehnder AM，et al.IQGAP1 scaffold-kinase interaction blockade selectively targets RAS-MAP kinase-driven tumors［J］.Nat Med，2013，19(5):626-630.

［13］馬泳泳，黃 進，周淑娟，等.IQGAP1在人骨髓瘤細(xì)胞中過表達且與ERK相互作用［J］.中國病理生理雜志，2013，29(12):2179-2185.

［14］何 易，李旭東，王東寧，等.FISH聯(lián)合multiplex RTPCR檢測MLL基因重排的價值探討［J］.中國病理生理雜志，2012，28(8):1388-1391.

［15］ White CD，Brown MD，Sacks DB，et al.IQGAPs in cancer:a family of scaffold proteins underlying tumorigenesis［J］.FEBS Lett，2009，583(12):1817-1824.

［16］ Johnson M，Sharma M，Henderson BR，et al.IQGAP1 regulation and roles in cancer［J］.Cell Signal，2009，21(10):1471-1478.

［17］ Jadeski L，Mataraza JM，Jeong HW，et al.IQGAP1 stimulates proliferation and enhances tumorigenesis of human breast epithelial cells［J］.J Biol Chem，2008，283(2):1008-1017.

［18］ Liu Z，Liu D，Bojdani E，et al.IQGAP1 plays an important role in the invasiveness of thyroid cancer［J］.Clin Cancer Res，2010，16(2):6009-6018.

［19］ Sato A，Naito T，Hiramoto A，et al.Association of RNase L with a RAS GTPase-activating-like protein IQGAP1 in mediating the apoptosis of a human cancer cell-line［J］.FEBS J，2010，277(4):4464-4473.

［20］ Dong P，Nabeshima K，Nishimura N，et al.Overexpression and diffuse expression pattern of IQGAP1 at invasion fronts are independent prognostic parameters in ovarian carcinomas［J］.Cancer Lett，2006，243(1):120-127.

［21］ Balenci L，Clarke ID，Dirks PB，et al.IQGAP1 protein specifies amplifying cancer cells in glioblastoma multiforme［J］.Cancer Res，2006，66(12):9074-9082.