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    DADS通過Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1通路誘導(dǎo)白血病HL-60細胞G2/M期阻滯

    2016-01-12 02:05:56吉曉霞黃衛(wèi)國伍尤華
    中國藥理學(xué)通報 2015年2期

    吉曉霞,曾 穎,何 潔,譚 暉,易 嵐,黃衛(wèi)國,伍尤華,蘇 琦

    (1.山西省運城市中心醫(yī)院病理科,山西 運城 044000;2.南華大學(xué)腫瘤研究所,湖南省高校腫瘤細胞與分子病理學(xué)重點實驗室,湖南 衡陽 421002;3.南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科,湖南 衡陽 421002)

    DADS通過Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1通路誘導(dǎo)白血病HL-60細胞G2/M期阻滯

    吉曉霞1,2,曾穎2,何潔2,譚暉2,易嵐2,黃衛(wèi)國2,伍尤華3,蘇琦2

    (1.山西省運城市中心醫(yī)院病理科,山西 運城044000;2.南華大學(xué)腫瘤研究所,湖南省高校腫瘤細胞與分子病理學(xué)重點實驗室,湖南 衡陽421002;3.南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科,湖南 衡陽421002)

    摘要:目的研究二烯丙基二硫(diallyl disulfide, DADS)誘導(dǎo)人白血病HL-60細胞周期阻滯及其分子機制。方法采用細胞計數(shù)、軟瓊脂克隆形成實驗及流式細胞術(shù)觀察DADS對HL-60細胞生長抑制與周期阻滯效應(yīng)。Western blot檢測DADS對HL-60細胞Chk1/2以及下游分子的影響。結(jié)果細胞計數(shù)顯示,60、120 μmol·L-1DADS處理后,其群體倍增時間從19.14 h增加到35.03、71.82 h (P<0.05)。軟瓊脂克隆形成實驗表明,30、60、90、120 μmol·L-1DADS對HL-60細胞克隆形成率的抑制率分別為35.06%、62.10%、93.79%、99.35% (P<0.05)。流式細胞術(shù)檢測顯示, 60和120μmol·L-1DADS分別作用HL-60細胞24 h后,DADS可呈時間與濃度依賴性誘導(dǎo)HL-60細胞G2/M期阻滯 (P<0.05)。60 μmol·L-1DADS處理HL-60細胞后,p-Chk1可呈時間依賴性上調(diào) (P<0.05),而Chk1與Chk2總蛋白和p-Chk2無改變 (P>0.05)。并且,Cdc25C、CyclinB1和CDK1分別呈時間依賴性下調(diào) (P<0.05),但 14-3-3蛋白表達沒有改變 (P>0.05)。結(jié)論DADS能夠抑制HL-60細胞增殖,并通過Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1通路阻滯HL-60細胞于G2/M期。

    關(guān)鍵詞:二烯丙基二硫;人白血病HL-60細胞;增殖抑制;G2/M期阻滯;Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1通路;分子機制

    白血病是常見惡性腫瘤之一,全世界每年新發(fā)病例約30萬,死亡率高達70%,嚴重威脅著人類健康[1]。研究表明,二烯丙基二硫(diallyl disulfide, DADS)可抑制白血病等多種腫瘤增殖,其機制與增加組蛋白乙?;揎?,阻滯腫瘤細胞周期,促進腫瘤細胞凋亡和誘導(dǎo)分化等有關(guān)[2]。我們前期工作證實,DADS能明顯抑制人白血病HL-60細胞增殖和誘導(dǎo)凋亡,其機制與G2/M期阻滯,抑制ERK和激活p38、JNK信號通路,活化caspase,下調(diào)Bag-1、Bcl-2、PCNA、Mcl-1、CDK1,上調(diào)Fas-L、Bax,通過上調(diào)Rac2介導(dǎo)Rac2-NADPH氧化酶-ROS-JNK通路等有關(guān)[3-8]。

    腫瘤是多基因變化導(dǎo)致細胞周期紊亂的一類疾病,G2/M期檢測點激酶Chk1和Chk2在細胞癌變過程中起著至關(guān)重要的作用,其介導(dǎo)Cdc25 磷酸酶與Cdks的活化和抑制是控制細胞G2/M期的關(guān)鍵[9]。本研究探討DADS誘導(dǎo)HL-60細胞周期阻滯的分子機制,了解Chk與細胞周期之間的相互作用,從而為DADS防治HL-60細胞的信號干預(yù)治療提供新思路。

    1材料與方法

    1.1細胞與試劑HL-60細胞為人急性髓細胞性白血病細胞株,由本實驗室保存。DADS:Fluka公司產(chǎn)品,d420=1.0,Mr 146.28,純度80%,含10%~20% DAS。DADS與Tween 80以1 ∶2的比例充分溶解后,加入體積分數(shù)為0.90的生理鹽水稀釋100倍,震蕩混勻,作為母液保存于-20℃冰箱中,臨用時將此母液稀釋至所需濃度。Tween 80為華美公司產(chǎn)品。培養(yǎng)液:Gibco公司產(chǎn)品。RPMI 1640培養(yǎng)基10.4 g溶于1 000 mL蒸餾水中,加NaHCO32 g,用1 mol·L-1HCl調(diào)pH值為7.0,抽濾除菌,4℃冰箱保存,臨用時加10%小牛血清。小牛血清:杭州四季青生物工程公司產(chǎn)品,臨用時經(jīng)56℃水浴30 min滅活,-20℃保存。BCA蛋白定量檢測試劑盒購自美國Pierce公司;顯影定影試劑盒、麗春紅染色液、預(yù)染蛋白Marker購于Fermentas公司。ECL發(fā)光檢測試劑盒、Chk1(FL-467)、Chk2(H-300)、14-3-3 (aC-12)與CDK1多克隆抗體購于Santa Cruz公司;P-Chk1 (Ser345) 多克隆抗體購自Cell Signaling Technology公司;P-Chk2 (T387) 多克隆抗體購于美國Abzoom公司;羊抗兔二抗和羊抗鼠二抗購自KPL 公司。

    1.2細胞培養(yǎng)在37℃、飽和濕度、5%CO2孵箱中常規(guī)培養(yǎng),培養(yǎng)液為含10%小牛血清的RPMI-1640,每2~3天換液傳代,取對數(shù)生長期細胞用于實驗。對照組不加DADS,溶媒對照組加等量的Tween 80,處理組加DADS。

    1.3細胞計數(shù)取對數(shù)生長期細胞,接種于24孔培養(yǎng)板,加處理因素,每24 h取4復(fù)孔細胞計數(shù),每孔計數(shù)4次,求出3孔細胞的均值及標準差,連續(xù)計數(shù)4 d,繪制細胞生長曲線。腫瘤細胞群體倍增時間按公式計算:TD=t×lg2/lg(Nt/N0)(Nt為t時間的細胞數(shù),N0為初種細胞數(shù))。

    1.4軟瓊脂克隆形成實驗取對數(shù)生長期細胞,離心,加培養(yǎng)基重懸使之分散成單個細胞,調(diào)整細胞密度至1.25×106·L-1。取出37℃保溫的不同密度的細胞懸液4 mL移入小燒杯中,加入50℃的5%瓊脂1 mL,迅速混勻,即配成0.2%瓊脂培養(yǎng)基,立即澆入24孔培養(yǎng)板中,每孔加1 mL,置室溫使瓊脂凝固。培養(yǎng)板移入CO2孵箱,37℃、5%CO2及飽和濕度下培養(yǎng)2~3周。倒置顯微鏡下計數(shù)直徑大于75 μm或含50個細胞以上的克隆,并計算形成抑制率。實驗重復(fù)3次。

    1.5流式細胞儀檢測設(shè)立空白對照組和藥物處理組,藥物處理組包括30、60、120 μmol·L-1DADS分別作用24 h。1 000 r·min-1離心5 min,收集培養(yǎng)細胞,預(yù)冷PBS吹打重懸,離心沉淀,重復(fù)1次。用4℃預(yù)冷的75%乙醇固定細胞,冰盒送檢。樣本上機前離心洗滌,棄上清,加1 g·L-1碘化丙啶50 μL,振蕩混勻,避光置冰箱30 min,上機檢測時300目尼龍網(wǎng)濾過,計數(shù)10 000個細胞,進行細胞周期和DNA含量分析。實驗重復(fù)3次。

    1.6Western blot分別收集細胞,冰PBS洗兩次,以1×107個細胞濃度加入100 μL裂解液(100 mmol·L-1NaCl, 10 mmol·L-1Tris-HCl pH 7.6,1 mmol·L-1EDTA pH8.0,1 mg·L-1Aprotinin, 100 mg·L-1PMSF),冰上裂解1 h,12 000 r·min-1離心10 min,吸出上清液,即為細胞總蛋白。根據(jù)Bradford法,分光光度計在570 nm波長處測定光吸收值,以溶劑為空白對照,牛血清白蛋白為標準繪制曲線,依據(jù)標準曲線推算蛋白質(zhì)含量。收集蛋白,變性后經(jīng)10%SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳后轉(zhuǎn)移至PVDF膜上,用含5%牛血清白蛋白的TBST(Tris-HCl 20 mmol·L-1,NaCl 137 mmol·L-1含0.1% Tween-20)封閉1h,一抗4℃孵育過夜,TBST洗3次,每次5 min;相應(yīng)的二抗孵育1 h,TBST洗3次,每次5 min,化學(xué)發(fā)光劑檢測蛋白質(zhì)印跡,薄層掃描儀測定印跡區(qū)帶的光密度值。以β-actin作為內(nèi)參,實驗重復(fù)3次。

    2結(jié)果

    2.1細胞群體倍增時間HL-60細胞群體倍增時間為19.14 h,隨著DADS濃度增加到60、120 μmol·L-1,細胞群體倍增時間分別延長到35.03、71.82 h(P<0.05)。Tween 80和30 μmol·L-1DADS對HL-60細胞群體倍增時間無明顯影響 (P>0.05)。

    2.2DADS對HL-60細胞克隆形成的影響Fig 1顯示,30、60、90、120 μmol·L-1DADS對HL-60細胞軟瓊脂克隆形成的抑制率分別為35.06%、62.10%、93.79%、99.35%,抑制作用呈劑量依賴關(guān)系 (P<0.05)。Tween 80對HL-60克隆形成無明顯影響 (P>0.05)。

    Fig 1Clone formation of HL-60 cells by DADS (×20)

    A: Control HL-60 cells; B: Tween-80; C: DADS 30 μmol·L-1; D: DADS 60 μmol·L-1; E: DADS 90 μmol·L-1; F: DADS 120 μmol·L-1

    2.3DADS對HL-60細胞的周期阻滯作用Fig 2顯示,60、120 μmol·L-1DADS作用HL-60細胞24 h后,G2/M期百分率增加到17.6%、22.3%,與對照組比較差異有顯著性 (P<0.05)。表明DADS可阻滯HL-60細胞于G2/M期。

    Fig 2Effect of G2/M in HL-60 cells treated by

    DADS at different time

    A: Control; B: DADS 30 μmol·L-1; C:DADS 60 μmol·L-1; D:DADS 120 μmol·L-1

    2.4DADS對HL-60細胞Chk1和磷酸化Chk1表達的影響Fig 3顯示,60 μmol·L-1DADS作用HL-60細胞1 h后,與對照組比較,p-Chk1表達呈時間依賴性上調(diào) (P<0.05);Chk1總蛋白表達無改變 (P>0.05)。

    Fig 3Expression of Chk1 and p-Chk1

    in HL-60 cells treated by DADS

    *P<0.05vscontrol (0 h)

    2.5DADS對HL-60細胞Chk2和p-Chk2表達的影響Fig 4顯示,60 μmol·L-1DADS在作用不同時間后,與對照組比較,Chk2與p-Chk2隨時間延長表達無明顯差異 (P>0.05)。

    Fig 4Expression of Chk2 and p-Chk2

    in HL-60 cells treated by DADS

    2.6DADS對HL-60細胞Chk下游分子Cdc25C表達的影響Fig 5顯示,60 μmol·L-1DADS處理HL-60細胞4 h后,與對照組比較,Cdc25C表達開始下降,到36 h,Cdc25C下調(diào)90.16%,DADS呈時間依賴性抑制Cdc25C表達 (P<0.05)。

    Fig 5Effect of DADS on expression of Cdc25C in HL-60 cells

    *P<0.05vscontrol

    2.7DADS對HL-60細胞Chk下游分子Cyclin B1表達的影響Fig 6顯示,DADS處理4 h后,Cyclin B1的表達即開始下調(diào),DADS處理12 h后,CyclinB1的表達明顯下調(diào) (P<0.05);36 h時,與對照組比較,CyclinB1表達明顯下降89.02% (P<0.05)。

    Fig 6Effect of DADS on expression of CyclinB1 in HL-60 cells

    *P<0.05vscontrol

    2.8DADS對HL-60細胞Chk下游分子CDK1表達的影響Fig 7顯示,60 μmol·L-1DADS呈時間依賴性抑制HL-60細胞CDK1表達 (P<0.05)。DADS處理4 h后,CDK1表達即開始下調(diào),處理8 h后,CDK1表達明顯下降,到36 h時,CDK1表達下調(diào)34.87% (P<0.05)。

    Fig 7Effect of DADS on expression of CDK1 in HL-60 cells

    *P<0.05vscontrol

    2.9DADS對HL-60細胞14-3-3蛋白表達的影響60 μmol·L-1DADS處理后,隨時間的延長,14-3-3蛋白表達較對照組無明顯差異 (P>0.05)。

    3討論

    本研究采用細胞計數(shù)與軟瓊脂克隆形成實驗發(fā)現(xiàn),DADS可明顯抑制白血病HL-60細胞增殖,延長細胞群體倍增時間,抑制細胞克隆形成,并隨濃度的增加而作用增強。流式細胞術(shù)分析顯示,60、120 μmol·L-1DADS作用HL-60細胞24 h后,DADS呈濃度依賴性阻滯HL-60細胞G2/M期,表明DADS抑制HL-60細胞增殖效應(yīng)與G2/M期阻滯有密切關(guān)系。

    細胞周期調(diào)控在腫瘤的發(fā)生和治療中起著重要的作用。DNA損害有G1/S、S與G2/M檢查點,這些檢查點能夠使DNA容易修復(fù)和促進未修復(fù)的細胞凋亡。抑制腫瘤細胞檢查點,已成為腫瘤治療的新策略。G2/M期檢測點能防止受損的DNA和未完成復(fù)制的DNA進入有絲分裂,故G2/M期阻滯顯得更為重要。目前,已經(jīng)研發(fā)許多特異性靶向檢查點的化合物,其靶點之一是Chk1[7]。目前認為,調(diào)控細胞周期G2/M阻滯途徑主要是ATR/Chk1/Cdc25C。當(dāng)DNA發(fā)生損傷時,Chk1在絲氨酸317和345位點被ATR磷酸化?;罨腃hk1可通過特異性磷酸化Cdc25C,阻止Cdc25C對Cdc2的去磷酸化作用,從而抑制CDK1與Cyclin B復(fù)合物的活性,阻滯細胞在G2/M期[8-15]。Yu 等[8]研究顯示,mTOR抑制劑RAD001與輻射結(jié)合可通過活化Chk1,抑制CDK1與cyclin B1復(fù)合物形成,阻滯口腔癌SCC4細胞于G2/M。NSC746364可通過ATR/Chk1通路下調(diào)cyclin B1與激活caspase-3,誘導(dǎo)肺癌A549細胞G2/M阻滯與凋亡[9]。MMEQ可促進Chk1與Cdc25c表達,誘導(dǎo)膀胱癌TSGH8301細胞G2/M阻滯[10]。洋地黃毒苷及其衍生物D6-MA誘導(dǎo)肺癌NCI-H460細胞凋亡與G2/M阻滯和Chk1/2和p53相關(guān)蛋白下調(diào)有關(guān)[11]。鬼臼毒素HY-1可通過ATR-Chk1-Cdc25C通路調(diào)控結(jié)腸癌HCT116細胞G2/M阻滯[12]。雞血藤能夠通過磷酸化Chk1/Chk2抑制乳腺癌MCF-7細胞和結(jié)腸癌HT-29細胞增殖與阻滯在G2/M[13]。Glionitrin A可活化ATM-ATR-Chk1/2通路,上調(diào)p-histone 2AX,促進前列腺癌DU145細胞S與G2/M阻滯與凋亡[14]。我們研究顯示,DADS可磷酸化Chk1,而不是Chk2,下調(diào)Cdc25C與Cyclin B1,阻滯人胃癌BGC823細胞在G2/M期。并且,Chk1轉(zhuǎn)染BGC823細胞可增加G2/M阻滯,而沉默Chk1可消除DADS下調(diào)Cdc25C與Cyclin B1和G2/M阻滯。但是,Chk2高表達與沉默Chk2無此作用。表明DADS是通過特異性Chk1磷酸化,而不是Chk2,調(diào)控Chk1/Cdc25C/Cyclin B1通路誘導(dǎo) BGC823細胞G2/M阻滯[15]。

    關(guān)于白血病的研究,Yuan 等[16]發(fā)現(xiàn),Pim 激酶可在Ser 280磷酸化Chk1誘導(dǎo)急性髓系白血病細胞凋亡與G2/M阻滯。Chk1在熱應(yīng)激誘導(dǎo)白血病Jurkat細胞凋亡與G2/M阻滯起著重要作用,Chk1抑制劑與干擾Chk1可廢除熱應(yīng)激誘導(dǎo)白血病Jurkat細胞凋亡與G2/M檢查點活化,有趣的是,ATR-Chk1途徑優(yōu)先活化,而不是ATR-Chk2[17]。本研究結(jié)果顯示,DADS處理HL-60細胞后,p-Chk1表達上調(diào),而p-Chk2沒有改變,表明DADS激活Chk1,而不是Chk2,并且,Cdc25C呈時間依賴性表達下降,隨即Cyclin B1和CDK1幾乎同時下調(diào),表明Chk1活化可抑制Cdc25C活性,影響CDK1與Cyclin B1復(fù)合物的活化,從而導(dǎo)致G2/M阻滯,提示DADS通過Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1通路導(dǎo)致HL-60細胞阻滯于G2/M期。本研究發(fā)現(xiàn)14-3-3蛋白表達沒有改變,其是否與Cdc25C結(jié)合調(diào)控Cdc25C活性,影響Cyclin B1和CDK1作用尚待進一步研究。

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    網(wǎng)絡(luò)出版時間:2015-1-9 13:37網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3969/j.issn.1001-1978.2015.02.015.html

    DADS induces G2/M arrest through Chk1/Cdc25C/CyclinB1/

    CDK1 pathway in human leukemia HL-60 cells

    JI Xiao-xia1,2, ZENG Ying2, HE Jie2, TAN Hui2, YI Lan2, HUANG Wei-guo2, WU You-hua3, SU Qi2

    (1.DeptofPathology,YunchengCentralHospital,YunchengShanxi044000,China; 2.CancerResearchInstitute,

    KeyLaboratoryofCancerCellularandMolecularPathologyofHunanProvincialUniversity,HengyangHunan421002,China;

    3.DeptofOncology,theFirstAffiliatedHospital,UniversityofSouthChina,HengyangHunan421002,China)

    AbstractAimTo study the effects of cycle arrest and molecular mechanism in human leukemia HL-60 cells induced by diallyl disulfide (DADS). MethodsCell count, colony formation in soft agar experiments and flow cytometry analysis were employed to observe the DADS-induced cell growth inhibition and the effect of cycle arrest in HL-60 cells. The expressions of Chk1/2 and its downstream element in HL-60 cells were detected by Western blot. ResultsCell count revealed that population doubling time increased to 35.03 h and 71.82 h, respectively, from 19.14 h in HL-60 cells treated with 60 and 120 μmol·L-1DADS (P<0.05). Colony formation in soft agar experiments showed that colony formation inhibition rate of HL-60 cells exposed to 30, 60, 90 and 120 μmol·L-1DADS increased to 35.06%, 62.10%, 93.79% and 99.35%, respectively (P<0.05). Flow cytometry analysis exhibited that HL-60 cells treated with 60 and 120 μmol·L-1DADS for 24 h and 48h arrested in G2/M phase in a concentration-and time-dependent manner (P<0.05). Western blot disclosed that the expression of p-Chk1 increased in a time-dependent manner (P<0.05); however, Chk1, Chk2 and p-Chk2 were not changed in HL-60 cells treated with 60 μmol·L-1DADS (P>0.05). The expression of Cdc25C, CyclinB1 and CDK1 decreased after treated with 60 μmol·L-1DADS in a time-dependent manner (P<0.05), but the expression of 14-3-3 protein did not change (P>0.05). ConclusionDADS can inhibit the proliferation of HL-60 cells, and induce G2/M arrest through Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1 pathway.

    Key words:diallyl disulfide; leukemia HL-60 cells; growth inhibition; G2/M arrest; Chk1/Cdc25C/CyclinB1/CDK1 pathway; molecular mechanism

    通訊作者伍尤華(1962-),男,主任醫(yī)師,碩士生導(dǎo)師,研究方向:惡性腫瘤的化學(xué)治療,,E-mail: 330270372@qq.com; 蘇琦(1945-),男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向:腫瘤發(fā)生及防治的分子機制,,Tel/Fax: 0734-8281547,E-mail:suqi1945@163.com

    作者簡介:曾穎(1979-),女,博士,副教授,研究方向:腫瘤防治的分子機制,并列第一作者,E-mail: zengying2003@126.com;

    基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(No 31201027, 81100375);湖南省教育廳科學(xué)研究項目(No 10C1184)

    收稿日期:2014-11-09,修回日期:2014-12-08

    文獻標志碼:中國圖書分類號:R329.24;R329.28;R733.7;R916.4;R979.1

    doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2015.02.015

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