漢防己甲素對(duì)小鼠血管內(nèi)皮瘤細(xì)胞的影響及其分子機(jī)制研究

劉暢,趙寶祥

(1.河南省腫瘤醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科，河南 鄭州 450008；2.山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 腫瘤科，山東 濟(jì)南 250100)

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漢防己甲素對(duì)小鼠血管內(nèi)皮瘤細(xì)胞的影響及其分子機(jī)制研究

劉暢1,趙寶祥2

(1.河南省腫瘤醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科，河南 鄭州 450008；2.山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 腫瘤科，山東 濟(jì)南 250100)

目的 探求漢防己甲素對(duì)小鼠內(nèi)皮瘤細(xì)胞系EOMA 細(xì)胞的影響及其分子機(jī)制。方法 采用 MTT方法考察漢防己甲素在時(shí)間和濃度上對(duì)EOMA細(xì)胞的影響；使用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)漢防己甲素處理后的EOMA細(xì)胞內(nèi)各個(gè)不同細(xì)胞周期內(nèi)的含量，推測(cè)漢防己甲素對(duì)EOMA細(xì)胞的G1/S期檢驗(yàn)點(diǎn)的影響；Western blot方法分析漢防己甲素引起EOMA細(xì)胞阻滯的分子機(jī)制，并用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)活性氧水平，用活性氧清除劑NAC預(yù)處理細(xì)胞后再進(jìn)行藥物孵育測(cè)定。結(jié)果 漢防己甲素能夠有效抑制此細(xì)胞的增殖，隨著濃度增加時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞增殖率下降；在漢防己甲素20 μM 時(shí)作用48 h后便有顯著的抑制作用。漢防己甲素對(duì)EOMA細(xì)胞周期中G1/S期的細(xì)胞阻滯和升高細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平、上調(diào)AKT, GSK-3β以及p53等上游蛋白水平，從而使細(xì)胞周期阻滯，使周期蛋白的表達(dá)發(fā)生變化。而ROS的抑制劑NAC可以明顯地抑制EOMA細(xì)胞周期因子的調(diào)控。結(jié)論 漢防己甲素可以抑制腫瘤血管新生，為后續(xù)研究將漢防己甲素作為臨床抗癌藥物提供了理論依據(jù)。

漢防己甲素；小鼠血管內(nèi)皮瘤細(xì)胞；血管新生；細(xì)胞周期阻滯；活性氧

腫瘤組織四周伴有血管與之連接的現(xiàn)象在一百年前就被發(fā)現(xiàn)，而腫瘤血管新生的理論卻是由美國的Folkman[1]在上世紀(jì)七十年代提出的，這個(gè)理論的核心在于研究血管新生于腫瘤生長(zhǎng)之間的關(guān)系，提出腫瘤生長(zhǎng)到一定體積后便刺激周圍的血管新生，已保證腫瘤組織在進(jìn)一步生長(zhǎng)的過程中能夠獲取足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并且對(duì)于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有著十分密切的聯(lián)系，所以認(rèn)為抗腫瘤組織周圍的血管新生能夠有效抑制腫瘤的額生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移從而使腫瘤的生長(zhǎng)停滯在初期。漢防己甲素(tetrandrine，Tet)其抗腫瘤作用顯著，當(dāng)前研究顯示抗腫瘤機(jī)制包括直接細(xì)胞毒作用、誘導(dǎo)凋亡作用、放化療減毒增敏、逆轉(zhuǎn)耐藥、正常組織的放射保護(hù)作用、抗遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及抗血管新生等[2]。本文通過初步觀察漢防己甲素在體外能夠抑制小鼠內(nèi)皮瘤細(xì)胞系EOMA 細(xì)胞的增殖這一現(xiàn)象，探求其作用本質(zhì)和分子機(jī)理，從而為漢防己甲素在抗血管新生上的分子機(jī)理和作為抗腫瘤藥物提供理論依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料

1.1.1 細(xì)胞株：小鼠內(nèi)皮瘤細(xì)胞株：EOMA，購自美國細(xì)胞典藏中心(ATCC)。胎牛血清和DMEM-高糖培養(yǎng)基購自HyClone 公司。青霉素和鏈霉素(AR)均購自sigma 公司。

1.1.2 抗體：CD31購自美國BD 公司；β-tubulin購自Santa Cruz公司；二抗羊抗鼠Ig-HRP、二抗羊抗兔Ig-HRP、CDK-2、Cyclin-E1、AKT 和GAPDH 抗體購自碧云天公司；Cyclin-D2、Cyclin-D3、Cyclin-E2、CDK-4 和CDK-6 購自武漢三鷹公司；Cyclin-D1、p-AKT(Ser473)，P53、P27KIP1、GKS-3β、LC-III-β 和PARP 抗體購自Cell signaling technology 公司。

1.1.3 藥品與試劑：漢防己甲素(TET，粉末狀，DMSO 溶解，配制成20 mM儲(chǔ)存液，于-80 ℃保存)購自上海融禾醫(yī)藥科技有限公司；3-(4,5-dimethylthylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetra-zolium bromide(MTT)粉末購自美國Amresco公司；熒光ROS探針試劑DCFH-DA購自Invitrogen公司；ROS清除劑N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)購自Sigma公司；PI3K 抑制劑LY-294002購自碧云天公司；羧甲基纖維素鈉(carboxymethyl cellulose sodium，CMC)為本實(shí)驗(yàn)室保存；碘化丙啶(PI，粉末狀)購自美國MP 生物醫(yī)藥公司。

1.1.4 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：10只，SPF級(jí)4周齡BALB/c 雄性裸鼠均購于湖北省疾病預(yù)防中心，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均在SPF環(huán)境中、12 h晝夜交替飼養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格遵循《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)條例》。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 MTT實(shí)驗(yàn)檢測(cè)漢防己甲素在時(shí)間和濃度上對(duì)EOMA 細(xì)胞的影響：檢測(cè)TET對(duì)EOMA細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用；在96孔板的每孔中加入1×104個(gè)細(xì)胞，次日加入不同劑量(0～200 μmol/L)的TET重復(fù)3孔。作用24 h后，每孔加入MTT(5 g /L)20 μL，繼續(xù)培養(yǎng)3 h，棄上清后，每孔加入100 μL的DMSO，490 nm波長(zhǎng)測(cè)定各孔的光密度值(opti-cal density，OD), 按公式計(jì)算細(xì)胞增殖抑制率：抑制率=(對(duì)照組A值-實(shí)驗(yàn)組A 值) /(對(duì)照組A 值-空白組A值)×100%。

1.2.2 Western blot檢測(cè)EOMA 細(xì)胞內(nèi)周期調(diào)控蛋白的水平：將30～60 μg樣品放在SDS聚丙烯酰胺凝膠上進(jìn)行電泳，當(dāng)溴酚藍(lán)(示蹤染料)到達(dá)距分離膠底部0.5 cm時(shí)，關(guān)閉電源，將浸泡好硝酸纖維素膜和吸附濾紙按照支持墊、張吸水紙、凝膠、膜、張吸水紙和支持墊進(jìn)行組合轉(zhuǎn)印，4 ℃條件下轉(zhuǎn)印過夜。轉(zhuǎn)印完成后，將硝酸纖維素膜封閉液封閉，室溫輕搖1h。一抗反應(yīng)：加入用封閉液稀釋的一抗10 mL(抗P-gp 、actin特異抗體，1:1000稀釋)，4 ℃輕搖過夜或者室溫2 h。漂洗濾膜3次，每次10 min。二抗反應(yīng)：將膜用封閉液稀釋的辣根過氧化物酶標(biāo)記的相應(yīng)抗體(稀釋濃度為1:2000)，室溫輕搖1 h。漂洗濾膜3次。ECL法顯色 ：將等體積ECL試劑A液、B液，混合均勻加到轉(zhuǎn)印膜上，反應(yīng)5 min。暗室曝光，曝光1～2 min不等，顯影、定影，自來水充分沖洗。蛋白質(zhì)定量分析： X光片用Mixrotek ScanWizard5掃描軟件進(jìn)行電腦掃描、Quantity one 7.0圖像分析軟件做灰度分析。

1.2.3 流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡：收集各組細(xì)胞，調(diào)整細(xì)胞濃度為1×106/mL，按照美國BD公司凋亡試劑盒說明書，分別加入10 μL PI 和5 μL Annexin-V，待反應(yīng)結(jié)束后，采用流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡比。

2 結(jié)果

2.1 MTT方法檢測(cè)Tet在時(shí)間和濃度上對(duì)EOMA細(xì)胞的影響 不同的處理時(shí)間8、12、24、48 h對(duì)EOMA 細(xì)胞的增殖抑制結(jié)果有著較大差別，結(jié)果顯示濃度小于10 μM的漢防己甲素對(duì)于EOMA細(xì)胞的抑制效果不明顯，然而隨著濃度的加大，在大于20 μM 時(shí)便會(huì)對(duì)EOMA細(xì)胞有較為明顯的抑制作用，藥物的作用效果表現(xiàn)在作用48 h之后。高濃度組160 μM 甚至在孵育12 h 后便對(duì)EOMA細(xì)胞有著較為明顯的抑制效果，見圖1。

圖1 Tet對(duì)EOMA 細(xì)胞增值影響實(shí)驗(yàn)Fig.1 The experimental Tet value effect on EOMA cells

2.2 Tet對(duì)EOMA細(xì)胞周期的影響 G1期的細(xì)胞有不同程度上增加，而S期的細(xì)胞隨著濃度的加大而逐漸減少，并且細(xì)胞凋亡量很少，和對(duì)照組相比差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見圖2。

圖2 Tet對(duì)EOMA細(xì)胞周期的影響Fig.2 Effect of Tet on cell cycle of EOMA

2.3 Tet影響EOMA 細(xì)胞內(nèi)周期調(diào)控蛋白的水平 蛋白在經(jīng)Tet處理后的EOMA細(xì)胞中的表達(dá)水平與β-actin相比均出現(xiàn)了不同程度的降低，其中Cyclin-D1，E1以及CDK-2,4的表達(dá)量降低地最為明顯，見圖3。

圖3 48 h后Tet處理前后的EOMA細(xì)胞中蛋白表達(dá)情況Fig.3 The protein expression of EOMA cell before and after Tet treatment at 48 h later

2.4 Tet 對(duì)EOMA細(xì)胞內(nèi)ROS水平的影響 EOMA細(xì)胞內(nèi)部的活性氧水平在漢防己甲素的作用下有了很大提升。通過流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，所示結(jié)果顯示無論是30 μM還是50 μM組都能夠引起EOMA細(xì)胞內(nèi)活性氧水平的提升，其中50 μM能夠大幅度提高ROS 在EOMA細(xì)胞內(nèi)的水平，是對(duì)照組的2.01倍。證實(shí)漢防己甲素的確能引起EOMA細(xì)胞內(nèi)的ROS 含量大幅提升，見圖4。

圖4 Tet對(duì)EOMA細(xì)胞內(nèi)ROS水平的影響Fig.4 Effect of Tet on the level of ROS in EOMA cells

2.5 漢防己甲素引起的EOMA細(xì)胞周期阻滯依賴于ROS 的上調(diào) NAC能夠有效降低因Tet 引起的EOMA 細(xì)胞內(nèi)ROS 水平的升高，見圖5。

圖5 NAC逆轉(zhuǎn)Tet引起的EOMA 細(xì)胞內(nèi)ROS 水平的上調(diào)Fig.5 The ROS level of NAC reversed Tet induced upregulation of EOMA cells

2.6 AKT抑制劑LY對(duì)Tet引起的EOMA細(xì)胞內(nèi)ROS的影響 Tet處理后EOMA細(xì)胞內(nèi)的AKT總量并不發(fā)生顯著變化，然而磷酸化水平會(huì)明顯降低，并且能夠被ROS清除劑NAC所清除，這表明在Tet引起的EOMA細(xì)胞周期阻滯中，ROS能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的AKT磷酸化水平。

通過 AKT 的抑制劑LY294002(LY)與Tet共同作用下并不改變細(xì)胞內(nèi)的ROS 水平，且其作用效果具有協(xié)同效應(yīng)，見圖6。從而得出AKT 位于ROS 的下游，推測(cè)其水平的改變最終作用與細(xì)胞內(nèi)周期相關(guān)蛋白的改變，從而引起了細(xì)胞周期阻滯。

圖6 AKT抑制劑LY 對(duì)Tet 引起的EOMA 細(xì)胞內(nèi)ROS 的影響Fig.6 Effects of AKT inhibitor LY on ROS in Tet induced EOMA cells

3 討論

漢防己甲素是防己科植物粉防己的塊根中提取分離的一種生物堿，在抑制人實(shí)體瘤細(xì)胞以及白血病細(xì)胞及其耐藥細(xì)胞株的增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡方面的研究及其作用機(jī)制已經(jīng)被陸續(xù)報(bào)道[3]。Wu JM等[4]指出漢防己甲素抑制 BALB/C裸鼠體表結(jié)腸癌腫瘤的生長(zhǎng)并且誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡，這種凋亡機(jī)制很可能是通過激活MAPK信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。而本研究證實(shí)，Tet處理后EOMA細(xì)胞內(nèi)的AKT總量并不發(fā)生顯著變化，然而磷酸化水平會(huì)明顯降低，顯然是啟動(dòng)激活了MAPK信號(hào)通路，而引起細(xì)胞凋亡。

研究發(fā)現(xiàn)，漢防己甲素能夠有效抑制此細(xì)胞的生殖，并呈現(xiàn)出濃度和時(shí)間相關(guān)性，在漢防己甲素20 μM 時(shí)作用48 h后便有明顯的抑制作用[5-6]。漢防己甲素主要是通過引起EOMA細(xì)胞周期中G1/S期的細(xì)胞阻滯，從而達(dá)到抑制細(xì)胞增殖的作用[7-10]。這與報(bào)道的研究結(jié)果類似，漢防己甲素能抑制人胃癌BGC-823細(xì)胞具有生長(zhǎng)抑制作用，且隨著藥物濃度的增加和作用時(shí)間的延長(zhǎng)，具有明顯的時(shí)間-劑量依賴性[11-12]。而本研究證實(shí)漢防己甲素是通過升高細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)水平的升高達(dá)到的細(xì)胞周期的阻滯作用，并調(diào)節(jié)了AKT, GSK-3β以及p53等細(xì)胞周期上游蛋白水平，最終使得周期蛋白的表達(dá)發(fā)生變化。進(jìn)一步研究證明，漢防己甲素引起細(xì)胞內(nèi)ROS水平的上調(diào)從而誘發(fā)了EOMA細(xì)胞的周期阻滯[13-14]。并且，使用ROS的抑制劑NAC可以明顯地抑制EOMA細(xì)胞周期因子的調(diào)控[15]。

綜上所述，漢防己甲素是抑制細(xì)胞周期的變化新生，從而最終抑制腫瘤生長(zhǎng)上的化合物，為后續(xù)研究將漢防己甲素作為臨床抗癌藥物提供了理論依據(jù)。

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(編校：王冬梅)

Effect of tetrandrine on murine hemangioendothelioma cell and its molecular mechanisms

LIU Chang1,ZHAO Bao-xiang2

(1.Department of Intensive Medicine, Henan Tumor Hospital, Zhengzhou 450008, China; 2.Department of Oncology, Shandong Province Academy of Medical Sciences, Jinan 250100, China)

ObjectiveTo explore tetrandrine on murine hemangioendothelioma cell and its mechanisms.MethodsExplore the effect of tetrandrine on EOMA cells in time and concentration MTT experiment, the content of tetrandrine treated EOMA cells in different cell cycle detected by flow cytometry, speculated effect of tetrandrine on G1/S phase checkpoint for EOMA cells blocking.Western blot analyzed the molecular mechanism of tetrandrine induced EOMA cell block, and intracellular reactive oxygen species level were detected byflow cytometry.Then used the active oxygen scavenger NAC pretreated cells after drug incubation.ResultsTetrandrine could inhibit the cell reproduction, and showed a concentration and time dependence, role in tetrandrine 20 μM was significantly inhibited after 48 h.Tetrandrine caused mainly by EOMA cells during the cell cycle of G1/S phase cell block, so as to achieve the effect of inhibiting cell proliferation.Tetrandrine increased intracellular reactive oxygen species (ROS) blockade effect of elevated levels of cell cycle to achieve, and the regulation of AKT, GSK-3 β and p53 cell cycle upstream protein level, finally maked the expression changes.Further research proved that, tetrandrine induced up-regulation of ROS level in cells to induce EOMA cell cycle arrest.Moreover, regulated by the ROS inhibitor NAC could significantly inhibit EOMA cell cycle factor.ConclusionTetrandrine can inhibit tumor angiogenesis, which provides theory basis for clinical anti-cancer drugs in inhibiting tumor growth.

tetrandrine;vascular endothelial cells in mice tumor cells;angiogenesis;cell cycle arrest;reactive oxygen species

山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(Z2008B10)

劉暢，男，碩士，醫(yī)師，研究方向：腫瘤，E-mail：qch1821460120@163.com。

R735.1

A

1005-1678(2015)03-0054-04