蔓荊子黃素對垂體瘤細胞GH3增殖抑制作用研究

應廣宇 陳 高

蔓荊子黃素對垂體瘤細胞GH3增殖抑制作用研究

應廣宇 陳 高

目的 觀察蔓荊子黃素（vitexicarpin）對GH3垂體瘤細胞生長和增殖的影響，探討其作用機制。方法 通過繪制含不同濃度梯度的Vitexicarpin培養(yǎng)基條件GH細胞生長曲線，觀察Vitexicarpin對GH3細胞的作用；應用CCK-8試劑盒檢測Vitexicarpin作用后的劑量時間效應，應用流式細胞儀檢測細胞凋亡率以及Western Blotting測定PARP、Caspase-3等凋亡相關蛋白表達。結果

垂體瘤；Vitexicarpin；GH3細胞系；凋亡

垂體瘤是起源于垂體前葉和垂體后葉及顱咽管上皮殘余細胞的腫瘤，是最為常見的鞍區(qū)腫瘤，在顱內(nèi)腫瘤中僅次于膠質細胞瘤和腦膜瘤，約占顱內(nèi)腫瘤的9.6%[1]，由于腫瘤的占位效應和激素分泌異常導致一系列臨床癥狀，嚴重影響患者的身心健康。目前臨床上常用的治療方法包括手術治療、藥物治療、放射治療等。手術作為垂體瘤的首選治療方案，但是完全切除腫瘤的風險較高，同時術后可能出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥[2]。放射治療也是常規(guī)治療，用于縮小腫瘤體積，減少激素分泌。其缺點是會產(chǎn)生不可逆轉的垂體功能減退[3]。隨著多巴胺受體激動劑（如溴隱亭）以及生長抑素類似物的臨床應用，垂體瘤藥物治療取得較為滿意的療效。但是，一項數(shù)據(jù)表明，目前仍然10%左右的患者存在不同程度的耐藥問題[4]。因此，是否能找到一種治療垂體瘤的新藥物，成為研究人員新的方向。近期的多項研究表明，蔓荊子黃素（Vitexicarpin）對多種腫瘤細胞如乳腺癌細胞系MN1、人鱗狀細胞癌細胞系A431、白血病細胞系K562[5-8]具有一定的抑制作用。本研究通過Vitexicarpin對垂體瘤細胞系GH3的體外研究，探討Vitexicarpin對垂體瘤的治療作用以及機制。

1 材料與方法

1.1 主要材料 Vitexicarpin購于杭州達文生物有限公司；GH3細胞系購于北京協(xié)和醫(yī)學院細胞中心；CCK－8試劑盒（Cell Counting Kit－8）購于日本同仁化學研究所，Anti－PARP antibody（ab32138）、Anti－active +pro Caspase 3 antibody（ab47131）購于abcam公司；羊抗兔IgG－HRP、羊抗小鼠IgG－HRP購于美國Pierce公司。

1.2 細胞培養(yǎng) GH3細胞系用F－10培養(yǎng)基，內(nèi)含15%馬血清+2.5%胎牛血清，100μg/mL青霉素以及100μg/mL鏈霉素，在37℃，5%CO2的條件下培養(yǎng)。對照組和藥物作用組細胞均使用含血清的培養(yǎng)基處理。實驗選擇對數(shù)生長期的細胞進行。

1.3 細胞增殖抑制率測算 采用CCK－8法。取對數(shù)生長期細胞，將GH3細胞系以2×105/mL細胞濃度，接種于96孔板中，100μL/孔每個劑量平行設5個復孔，同時設空白對照。等貼壁細胞于24h后分別加入濃度為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、5.0μmol/L的 Vitexicarpin。對照組加入相同濃度的DMSO，分別在37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24、48、72h；每孔加入10μL的CCK－8試劑在37℃，5%CO2的條件下反應3h。用酶標儀測定在450nm處的OD值。按如下公式計算細胞活力：樣品組平均OD值／空白對照組平均OD值×100%。相同實驗重復3遍，計算平均值及標準差。由于GH3細胞系呈特定的半貼壁半懸浮生長，測定細胞活力時不宜吸取上清，故實驗中選用CCK－8試劑盒測定細胞活力。

1.4 細胞凋亡檢測 采用流式細胞術。取指數(shù)生長期的GH3細胞以3×105/mL接種于6孔板內(nèi)2mL/孔，設空白對照組和處理組置37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)過夜。加入濃度10.0μmol/L的Vitexicarpin，對照組加入相同濃度DMSO，置37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在二氧化碳培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)0、24、48、72h后，用0.25%胰酶（含0.02%EDTA）消化細胞，收集各孔懸浮在培養(yǎng)液中的細胞及貼壁細胞。預冷PBS洗2次，以1×binding buffer制成單細胞懸液，細胞濃度為0.5～1×106/mL。取100μL（約1×105個細胞）置流式管中，加PI和FITC標記的Annexin－V 5μL，混勻后室溫下避光孵育15min。每管中再加入1×Binding Buffer 400μL，充分混合后流式細胞儀上檢測細胞凋亡情況（盡快在1h內(nèi)檢測）。

1.5 PARP、Caspase－3測定 采用蛋白質印跡反應（Western Blotting）。取對數(shù)生長期細胞，將GH3細胞系以3×105/mL細胞濃度，接種于25cm2培養(yǎng)瓶中6mL/瓶；設空白對照組和處理組，處理組加入20.0μmol/L的Vitexicarpin，對照組加入相同濃度的DMSO，置于37℃，5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。分別作用24、48、72h后離心收集藥物處理后的GH3細胞，用冷的PBS清洗2遍。采用T－PER Tissue Protein Extraction Reagent（含Protease Inhibitor Cocktail）進行6個細胞總蛋白的提取，然后采用BCA定量試劑盒（碧云天生物科技有限公司）進行總蛋白定量。配制8%分離膠和5%濃縮膠，每個孔60μg總蛋白進行上樣，每孔12μL，濃縮膠60V，分離膠80V進行電泳3h左右（PARP 4.5h左右）。PVDF膜甲醇中浸泡20s，然后轉移到Tris－Glycine轉移緩沖液（15%甲醇）（PARP轉移緩沖液含5%甲醇）中平衡至少5min；SDS－PAGE膠在Tris－Glycine轉移緩沖液平衡至少30min；在冷卻條件下以100V恒壓轉膜2h。轉膜結束后，放到TTBS（含5%脫脂奶粉）室溫封閉1h，然后T－TBS漂洗，5min×3；一抗以1∶1000比例溶于T－TBS（含2%脫脂奶粉），4℃孵育過夜；然后T－TBS漂洗5min×4；內(nèi)參β－actin以1∶1000溶于一抗稀釋液中；二抗采用羊抗兔IgG－HRP以1∶8000溶于T－TBS（含2%脫脂奶粉），室溫1h，然后T－TBS漂洗5min×5；內(nèi)參βactin采用羊抗小鼠IgG－HRP以1∶10 000溶于二抗稀釋液中；采用SuperSignal West Dura Extended Duration Substrate，按說明書操作，制備約1mL ECL工作液，室溫孵育轉印膜1min，然后去除多余ECL試劑，保鮮膜密封，暗盒中放上X－film曝光5～10min后進行顯影和定影。

1.6 統(tǒng)計學方法 應用SPSS13.0軟件進行統(tǒng)計分析，兩組計量資料采用非獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 Vitexicarpin對GH3細胞系增殖的影響 藥物作用24h后觀察細胞活力，當濃度達到2.5μmol/L時，可見到明顯的細胞抑制現(xiàn)象；藥物作用于細胞系48、72h后，當濃度達到1.5μmol/L即可觀察到明顯的細胞抑制現(xiàn)象；使用3.0μmol/L的Vitexicarpin作用GH3細胞系中，其24、48、72h的細胞活力分別在82.4%、57.8%、38.6%，提示Vitexicarpin對GH3細胞系的增殖具有抑制作用，且呈濃度及時間依賴性（見圖1）。

2.2 Vitexicarpin對GH3細胞凋亡的影響 10μmol/ L的Vitexicarpin作用于3×105/mL細胞濃度，2mL/孔的6孔培養(yǎng)板中，分別作用0、24、48、72h后，流式細胞儀統(tǒng)計凋亡率[AV（+）PI（－）]為凋亡細胞。當出現(xiàn)AV（+）PI（-）時為細胞凋亡，當出現(xiàn)AV（+）PI（+）時為細胞死亡。結果顯示，當一定濃度（10μmol/L）的Vitexicarpin作用于GH3細胞系，其24h凋亡率為（10.8±0.9）%，48h凋亡率為（16.8±0.6）%，而72h凋亡率為（29.8±1.6）%，雖然因為時間的增加死亡的細胞率也有所增加，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。隨著作用時間的延長，各時間點均有凋亡細胞增加，但是僅在作用72h后，細胞的凋亡率差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（見圖2）。

圖1 Vitexicarpin抑制GH3細胞系增殖

圖2 Vitexicarpin對GH3細胞凋亡的影響

2.3 Vitexicarpin對caspase-3活性的影響 20μmol/ L Vitexicarpin處理24、48、72h的GH3細胞進行蛋白質印跡分析。結果顯示，Vitexicarpin可以使32kD的Caspase-3剪切成17kD和12kD兩個活性片段，PARP也由原來的116kD被剪切成85kD的片段。說明Vitexicarpin可能是通過激活Caspase-3活性，裂解PARP，從而啟動凋亡程序（見圖3）。

3 討論

目前，多數(shù)研究認為蔓荊子主要通過下列兩種途徑發(fā)揮抗腫瘤活性：第一，蔓荊子中的某些細胞毒性成分發(fā)揮作用，抑制腫瘤細胞生長，干擾DNA合成，抑制細胞增殖誘導腫瘤細胞分化，從而誘導腫瘤細胞凋亡；第二，蔓荊子中活性成分可能通過阻止細胞分裂，形成周期阻滯[9-10]。

圖3 Vitexicarpin對Procaspase-3、cleaved-caspase-3、PARP、cleaved-PARP蛋白的表達的影響1：24h對照組；2：24h處理組；3：48h對照組；4：48h處理組；5：72h對照組；6：72h處理組；

本研究應用CCK-8法檢測Vitexicarpin對GH3細胞系在不同濃度不同時間的抑制活性，發(fā)現(xiàn)它對體外生長的垂體瘤細胞抑制作用存在明顯的劑量和時間效應，進而進一步通過流式細胞術中凋亡細胞特有的AV（+）PI（-）特征，測定出在一定濃度的Vitexicarpin作用下GH3細胞呈現(xiàn)特有凋亡特征。因此，認為誘導凋亡為Vitexicarpin抑制GH3細胞增殖作用的一種重要機制。應用蛋白印跡的方法檢測Vitexicarpin對GH3細胞系中相關蛋白表達的影響，結果發(fā)現(xiàn)Caspase-3和PARP均被剪切，從而進一步證實誘導細胞凋亡為Vitexicarpin對體外生長的垂體瘤細胞發(fā)生抑制作用的機制之一。

凋亡是發(fā)生在細胞中的一種受良好控制的程序性細胞死亡[11]，Caspase信號通路是細胞凋亡發(fā)生中重要的機制，通過活化下游的Caspase或者底物，啟動并且傳遞鏈式反應[12]。Caspase-3是細胞凋亡中重要的功能蛋白酶，凋亡細胞內(nèi)，32kD的原酶裂解為17kD和12kD的亞單位，兩個亞單位組成二聚體，即活化的Caspase-3，活化的Caspase-3進一步水解活化其它Caspase酶及胞漿內(nèi)目標（如D4-GDI）和核內(nèi)目標（如PARP）[13]。多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶（PARP）是細胞凋亡的標志性核內(nèi)底物，它參與DNA的修復及基因的整合，另外也能抑制與細胞凋亡晚期核小體間染色體的斷裂有關的Ca2+/M92+依賴性核酸內(nèi)切酶的活化。它的降解打破了細胞的平衡狀態(tài)，細胞因此不能進行正常的生理活動，核酸內(nèi)切酶的活化又促成了核內(nèi)DNA的斷裂，從而使細胞走向凋亡[11]。本研究通過Vitexicarpin作用的GH3細胞，發(fā)生Caspase-3和PARP均被剪切現(xiàn)象，Caspase-3的剪切表明經(jīng)典凋亡的共同通道——天冬氨酸特異性半胱氨酸酶（caspase）級聯(lián)反應啟動了；而PARP的剪切表明，其級聯(lián)反應的最終底物為PARP，通過級聯(lián)反應，最終使細胞核內(nèi)打破細胞的平衡，促使核內(nèi)DNA的斷裂，使細胞最終走向凋亡。

Vitexicarpin不僅能通過誘導細胞凋亡發(fā)生抗腫瘤作用，還能通過周期抑制、抑制有絲分裂活動機制產(chǎn)生作用[5]。本研究發(fā)現(xiàn)，在48h或者72h時間段，即使Vitexicarpin的作用濃度為5μmol/L，其對細胞的抑制率仍然能達到53.8%和66.6%，對比同時間段，高濃度的Vitexicarpin（10μmol/L）對細胞的凋亡率分別為16.8%和29.8%，這說明Vitexicarpin對GH3細胞的增殖抑制作用，不僅是通過誘導細胞凋亡，也可能通過多種機制發(fā)揮復合作用。Vitexicarpin對GH3細胞生長的抑制作用，除了促進凋亡，還存在哪些方面的機制，仍然是我們下一步研究的目標。

綜上所述，線粒體途徑誘導細胞凋亡是Vitexicarpin抑制垂體瘤體外細胞生長的機制之一。本研究結果表明它有可能成為新一種治療垂體瘤的中藥活性成分，具有較大的開發(fā)價值，但目前的研究還僅限于淺顯的體外實驗階段，其在體內(nèi)對細胞的影響還有待于進一步研究。

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（收稿：2014-10-24 修回：2014-10-28）

Inhibitory Effect of Vitexicarpin on Proliferation of Pituirary Adenoma GH3 Cells

YING Guangyu,CHEN Gao.Department of Neurosurgery,the Second Affiliated Hospital,Zhejiang University School of Medicine,Hangzhou (310009),China

Objective To investigate the anti-proliferation effect of vitexicarpin on pituitary adenoma GH3 cells and explore the molecular mechanism.Methods The proliferation of GH3 cells treated with different solubility gradients of vitexicarpin was evaluated by drawing the cell viability curve.CCK-8 method was used to evaluate the time-and dose-dependent effects of vitexicarpin.The effect of vitexicarpin on GH3 cell apoptosis and the change of apoptotic protein PARP,Caspase 3 were determined by using flow cytometer and western blot,respectively.Results Vitexicarpin inhibited the growth and proliferation of GH3 cells in a time-and dose-dependent manner.Flow cytometry showed that vitexicarpin promoted GH3 cell apoptosis;western blot results found that caspase-3 was activated and PARP was degradated after vitexicarpin treatment.Conclusion Vitexicarpin can inhibit proliferation of pituitary adenoma GH3 cells partly via mitochondria-dependent apoptosis.

pituitary adenoma;Vitexicarpin;GH3 cells;apoptosis

浙江省中醫(yī)藥科技計劃項目（No.2009CA065）

浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科（杭州310009）

陳高，E-mail：yinggy1983@163.com；Tel：13777834056

Vitexicarpin可以抑制GH3細胞的生長和增殖，這種抑制作用有明顯的劑量和時間效應，流式細胞檢測結果顯示其抑制增殖作用是通過誘導GH3細胞凋亡實現(xiàn)，Western Blotting檢測發(fā)現(xiàn)Caspase-3活化，PARP裂解。結論 Vitexicarpin可以抑制GH3垂體腺瘤細胞增殖，其作用機制可能是通過線粒體介導的細胞凋亡通路。