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    細(xì)胞自噬與人卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥的關(guān)系

    2016-10-21 09:28:37朱星枚成碧萍西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室陜西西安70077陜西中醫(yī)藥大學(xué)中藥化學(xué)教研室陜西西咸新區(qū)7046第四軍醫(yī)大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室陜西西安700
    關(guān)鍵詞:細(xì)胞株卵巢癌抑制劑

    朱星枚 吳 琳 張 媛 姚 楊 成碧萍 張 丹.西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室,陜西西安70077;.陜西中醫(yī)藥大學(xué)中藥化學(xué)教研室,陜西西咸新區(qū)7046;.第四軍醫(yī)大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室,陜西西安700

    細(xì)胞自噬與人卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥的關(guān)系

    朱星枚1,2吳琳3張媛3姚楊1成碧萍1張丹2
    1.西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室,陜西西安710077;2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)中藥化學(xué)教研室,陜西西咸新區(qū)712046;3.第四軍醫(yī)大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室,陜西西安710032

    目的探討細(xì)胞自噬與人卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥的關(guān)系。方法以不同濃度的順鉑(0、1、2、4、8、16 μg/mL)分別作用人卵巢癌細(xì)胞A2780及其順鉑耐藥株A2780/DDP 48 h,采用MTT法檢測(cè)卵巢癌細(xì)胞的增殖率,透射電鏡檢測(cè)順鉑誘導(dǎo)細(xì)胞自噬體的形成,Western blot法測(cè)定自噬和凋亡相關(guān)蛋白。結(jié)果與A2780對(duì)照比較,A2780/DDP增殖率明顯升高(P<0.01);順鉑可以誘導(dǎo)A2780及A2780/DDP中自噬體的形成,且A2780和A2780/DDP中LC3-Ⅱ水平均升高,這種作用可以被自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤(3-MA)阻斷;順鉑可以誘導(dǎo)A2780中凋亡相關(guān)蛋白Cleaved-PARP水平升高,但作用A2780/DDP時(shí)影響不大,當(dāng)3-MA與順鉑同時(shí)作用人卵巢癌細(xì)胞時(shí),A2780/DDP中的Cleaved-PARP表達(dá)水平顯著升高(P<0.01)。結(jié)論卵巢癌細(xì)胞的耐藥可能與順鉑誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞自噬有關(guān),自噬抑制劑3-MA可以抑制順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬,同時(shí)促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞凋亡,且增加順鉑耐藥株對(duì)順鉑的敏感性。

    順鉑;耐藥;卵巢癌;增殖;細(xì)胞自噬;凋亡

    [Abstract]Objective To study the relationship between cell autophagy and Cisplatin resistance in the ovarian cancer cells.Methods Cell proliferation was determined by an MTT assay after A2780 and A2780/DDP cells were treated by Cisplatin at different concentrations(0,1,2,4,8,16 μg/mL)for 48 h,the formation of autophagosomes were detected by transmission electron microscopy,both autophagy and apoptosis related protein expression were determined by Western blot.Results Compared with the control of A2780,A2780/DDP proliferation rate was significantly increased(P<0.01);Autophagy,characterized by an increase in the number of autophagosomes and LC3-II protein level,was observed in Cisplatin-treated A2780 and Cisplatin-treated A2780/DDP cells,which could be blocked by autophagy inhibitor 3-methyl adenine(3-MA);Cleaved-PARP protein level was increased in Cisplatin-treated A2780 cells while almost no effect in Cisplatin-treated A2780/DDP cells,however,Cleaved-PARP protein level was significantly increased in Cisplatin and 3-MA-treated A2780/DDP cells(P<0.01).Conclusion Resistance of ovarian cancer cells may be associated with autophagy induced by Cisplatin,autophagy inhibitor 3-MA can inhibite autophagy,but promote apoptosis induced by Cisplatin in ovarian cancer cells,and increase the Cisplatin sensitivity to Cisplatin resistant strains.

    [Key words]Cisplatin;Resistance;Ovarian Cancer;Proliferation;Autophagy;Apoptosis

    卵巢癌是一種常見(jiàn)的婦科惡性腫瘤,嚴(yán)重威脅著婦女生命[1]。臨床上常用順鉑治療卵巢癌,反應(yīng)率可達(dá)70%~80%[2-3]。然而,大多數(shù)開(kāi)始對(duì)順鉑敏感的卵巢癌患者服藥不久后便出現(xiàn)了復(fù)發(fā)、耐藥[4],嚴(yán)重限制了順鉑的應(yīng)用。研究表明[5-6],自噬與癌癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),調(diào)節(jié)自噬可以克服包括順鉑耐藥的腫瘤的化療耐藥。最近研究表明[7],順鉑激活細(xì)胞自噬通路,這種作用可以抵消順鉑誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞死亡。自噬激活導(dǎo)致肺癌對(duì)順鉑耐藥已經(jīng)得到證實(shí)[8-9],然而自噬在腫瘤治療中的準(zhǔn)確作用與組織類型和化療藥物類型有關(guān)[10-11],自噬與順鉑治療卵巢癌及其對(duì)順鉑耐藥的關(guān)系尚不明確,因此有必要針對(duì)卵巢癌尋找特殊的自噬調(diào)控方法。本實(shí)驗(yàn)擬考察順鉑對(duì)人卵巢癌細(xì)胞A2780及其順鉑耐藥株A2780/DDP的自噬和凋亡作用,并借助自噬抑制劑研究細(xì)胞自噬與卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑耐藥的關(guān)系,為自噬作為克服順鉑耐藥性的新靶點(diǎn)添加新的依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1試劑與儀器

    實(shí)驗(yàn)所用人卵巢癌細(xì)胞順鉑敏感株A2780及順鉑耐藥株A2780/DDP購(gòu)于中科院上海細(xì)胞庫(kù)。順鉑(10 mg,齊魯制藥廠);噻唑藍(lán)(MTT)、二甲基亞砜(DMSO)、巴弗洛霉素A1(Baf A1)、3-甲基腺嘌呤(3-MA)均購(gòu)自Sigma公司;RPMI1640培養(yǎng)基購(gòu)自Gibco公司;胎牛血清購(gòu)自北京四季青生物科技有限責(zé)任公司。單克隆抗體(PARP、LC3)購(gòu)自美國(guó)Cell Signaling公司;單克隆抗體β-actin、羊抗兔IgG-HRP標(biāo)記二抗購(gòu)自武漢博士德生物工程有限公司。CO2培養(yǎng)箱(3110水套系列,美國(guó),Thermo Scientific公司),多功能酶標(biāo)儀(Infinite?F500,瑞士,Tecan公司),垂直電泳系統(tǒng)(Powerpac通用,美國(guó),Bio-Rad公司),電轉(zhuǎn)膜系統(tǒng)(170-4070,美國(guó),Bio-Rad公司),透射電子顯微鏡(JEM-1230,日本,日本電子株式會(huì)社),Odyssey紅外成像系統(tǒng)(Odyssey?CLx,美國(guó),LICOR公司)。

    1.2方法

    1.2.1細(xì)胞培養(yǎng)與分組人卵巢癌A2780細(xì)胞株和A2780/DDP細(xì)胞株均用含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基在37℃、5%CO2恒溫細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。為維持A2780/DDP細(xì)胞株的耐藥性,細(xì)胞傳代時(shí)采用含順鉑的培養(yǎng)基[順鉑濃度1 μg/mL)培養(yǎng)。光學(xué)顯微鏡下觀察細(xì)胞生長(zhǎng)狀況,每2~3天換液1次,待細(xì)胞貼壁70%~80%時(shí),進(jìn)行傳代。設(shè)空白對(duì)照組(0 μg/mL)和藥物組[順鉑(5 μg/mL),3-MA(1 mmol/L),3-MA(1 mmol/L)&順鉑(5 μg/mL),Baf A1(2 nmol/L),Baf A1(2 nmol/L)&順鉑(5 μg/mL)]。

    1.2.2 MTT法檢測(cè)順鉑作用下卵巢癌細(xì)胞的增殖率取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞A2780和A2780/DDP分別接種于96孔板中(8×103/孔),次日待貼壁后加入不同濃度的順鉑培養(yǎng)液(0、1、2、4、8、16 μg/mL)。作用48 h后,棄去上清液,每孔加入20 μL MTT(5 mg/mL),37℃、5%CO2恒溫細(xì)胞培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)4 h后棄上清液。每孔加入150 μL DMSO,振搖10 min后將96孔板置于Infinite?F500多功能酶標(biāo)儀中于490 nm處測(cè)定各孔光密度值,并根據(jù)公式計(jì)算順鉑作用下的細(xì)胞相對(duì)增殖率:細(xì)胞相對(duì)增殖率=(OD加藥組-OD空白組)/(OD對(duì)照組-OD空白組)×100%。

    1.2.3透射電鏡檢測(cè)順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞自噬JEM-1230透射電鏡觀測(cè)自噬小體形成是細(xì)胞發(fā)生自噬的金標(biāo)準(zhǔn)。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞A2780和A2780/DDP,常規(guī)消化離心,傳代(細(xì)胞密度為1×107/瓶)。細(xì)胞貼壁后,棄去培養(yǎng)液,然后換為含5 μg/mL順鉑的培養(yǎng)液,于37℃、5%CO2孵箱中培養(yǎng),培養(yǎng)24 h后,常規(guī)消化,1500 r/min離心15 min,收集細(xì)胞沉淀,棄上清,加入2%戊二醛固定,0~4℃下固定過(guò)夜。送樣檢測(cè)。

    1.2.4 Western blot法檢測(cè)順鉑誘導(dǎo)的自噬蛋白與凋亡蛋白的表達(dá)收集各組細(xì)胞,離心棄去上清液,加入含蛋白酶抑制劑的細(xì)胞裂解液100 μL,冰上裂解后于4℃,12 000 r/min離心20 min。配制不同濃度的BSA標(biāo)準(zhǔn)液繪制蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線,并對(duì)蛋白樣品進(jìn)行定量。采用12%的十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)進(jìn)行蛋白分離,通過(guò)濕法轉(zhuǎn)膜將蛋白轉(zhuǎn)移至NC膜上,5%去脂奶粉室溫封閉1 h,加入TBST潤(rùn)洗3次,加入一抗(LC3,PARP)4℃過(guò)夜后,TBST潤(rùn)洗3次后加入二抗(1︰20 000),室溫下振搖孵育1 h,TBST潤(rùn)洗3次后,Odyssey?CLx掃膜儀掃膜。以β-actin為內(nèi)參,計(jì)算各蛋白的相對(duì)含量。

    1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

    采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)量資料數(shù)據(jù)多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    2 結(jié)果

    2.1順鉑對(duì)人卵巢癌細(xì)胞A2780及其耐藥株A2780/ DDP增殖的作用

    順鉑抑制人卵巢癌細(xì)胞A2780及其耐藥株A2780/DDP增殖,且這種抑制作用具有濃度依賴性。根據(jù)GraphPadPrism5軟件計(jì)算不同濃度順鉑(0~16μg/mL)作用人卵巢癌細(xì)胞(A2780和A2780/DDP)48 h的半數(shù)抑制濃度(IC50)。順鉑敏感細(xì)胞株A2780的IC50A2780=2.52 μg/mL,順鉑耐藥細(xì)胞株A2780/DDP的IC50A2780/DDP=13.61 μg/mL,故順鉑耐藥細(xì)胞相對(duì)敏感細(xì)胞的耐藥系數(shù)RI=IC50A2780/DDP/IC50A2780=5.4,提示A2780/ DDP較A2780對(duì)順鉑不敏感。見(jiàn)圖1。

    圖1 不同濃度順鉑對(duì)A2780和A2780/DDP細(xì)胞增殖的影響

    2.2順鉑誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞A2780及其耐藥株A2780/DDP自噬

    5 μg/mL順鉑作用人卵巢癌細(xì)胞A2780及其耐藥株A2780/DDP 24 h后,通過(guò)透射電鏡觀察分析,人卵巢癌細(xì)胞A2780及其耐藥株A2780/DDP中均出現(xiàn)自噬小體,但是在耐藥株A2780/DDP中的自噬小體數(shù)目明顯多于敏感株A2780,且在空白對(duì)照中發(fā)現(xiàn),順鉑耐藥株A2780/DDP中的自噬小體數(shù)目遠(yuǎn)多于A2780空白對(duì)照中的自噬小體數(shù)目(圖2A)。Western blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,順鉑作用細(xì)胞后,敏感株A2780和耐藥株A2780/DDP中LC3-Ⅱ水平均升高,且相對(duì)敏感株A2780,耐藥株A2780/DDP中LC3-Ⅱ呈現(xiàn)高表達(dá)(圖2B)。進(jìn)一步提示卵巢癌細(xì)胞的耐藥可能與細(xì)胞自噬有關(guān)。

    圖2 順鉑誘導(dǎo)細(xì)胞自噬

    2.3自噬抑制劑對(duì)順鉑誘導(dǎo)自噬蛋白LC3-Ⅱ表達(dá)的影響

    為明確順鉑對(duì)耐藥株A2780/DDP中自噬的誘導(dǎo)作用,應(yīng)用溶酶體抑制劑Baf A1,阻斷自噬體和溶酶體的結(jié)合,通過(guò)Western blot法檢測(cè)LC3-Ⅱ的水平,分析A2780/DDP中的自噬流。Western blot結(jié)果顯示,Baf A1處理A2780/DDP后,經(jīng)順鉑處理的較未經(jīng)順鉑處理的A2780/DDP中LC3-Ⅱ表達(dá)明顯增加(P<0.01)(圖3A),提示順鉑可以誘導(dǎo)A2780/DDP中自噬體的形成。為進(jìn)一步驗(yàn)證順鉑誘導(dǎo)的自噬是否可以被自噬抑制劑3-MA阻斷,實(shí)驗(yàn)嘗試順鉑(5 μg/mL)作用人卵巢癌順鉑敏感細(xì)胞A2780 24 h,比較同時(shí)加入3-MA(1 mmol/L)或不加3-MA,細(xì)胞中LC3-Ⅱ水平的變化。Western blot結(jié)果顯示,順鉑與3-MA同時(shí)作用卵巢癌細(xì)胞株后,細(xì)胞中LC3-Ⅱ水平大大降低(P<0.01)(圖3B),提示3-MA可以抑制順鉑誘導(dǎo)的卵巢癌細(xì)胞中的自噬。

    圖3 Western blot檢測(cè)自噬抑制劑對(duì)順鉑誘導(dǎo)自噬蛋白LC3-Ⅱ表達(dá)的影響

    2.4自噬抑制劑對(duì)順鉑誘導(dǎo)A2780和A2780/DDP中凋亡蛋白Cleaved-PARP表達(dá)的影響及3-MA和順鉑對(duì)A2780/DDP增殖的影響

    順鉑誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞敏感株A2780凋亡,3-MA同時(shí)作用時(shí),其對(duì)耐藥株A2780/DDP的凋亡誘導(dǎo)能力明顯增加,同時(shí)使A2780/DDP對(duì)順鉑敏感性增加。Western blot檢測(cè)結(jié)果顯示,順鉑可以誘導(dǎo)人卵巢癌順鉑敏感株A2780中Cleaved-PARP水平升高,但對(duì)其耐藥株A2780/DDP作用時(shí)影響不大(圖4A)。然而,當(dāng)3-MA與順鉑同時(shí)作用人卵巢癌細(xì)胞時(shí)(圖4B),耐藥株A2780/DDP中的Cleaved-PARP表達(dá)水平顯著升高(P<0.01),同時(shí)耐藥株細(xì)胞增殖力受到順鉑明顯抑制(圖5)。提示自噬抑制劑3-MA可以促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞凋亡,且增加順鉑耐藥株對(duì)順鉑的敏感性。

    圖4 Western blot檢測(cè)自噬抑制劑對(duì)順鉑誘導(dǎo)A2780和A2780/DDP中凋亡蛋白Cleaved-PARP表達(dá)的影響

    圖53 -MA和順鉑對(duì)A2780/DDP增殖的影響

    3 討論

    順鉑及其鉑類抗腫瘤藥物是治療卵巢癌的一線化療藥物,但是大多數(shù)卵巢癌患者最終都會(huì)出現(xiàn)順鉑耐藥而導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā),因此解決順鉑的耐藥問(wèn)題是臨床治療卵巢癌的關(guān)鍵點(diǎn)。最近幾十年的研究中,自噬在卵巢癌中的作用引起越來(lái)越多的關(guān)注[12-13]。自噬不僅在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著關(guān)鍵作用,在腫瘤的藥物治療中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用[14-15]。Liu等[16]研究表明自噬激活劑(雷帕霉素聯(lián)合三氧化二砷)可以抑制卵巢癌細(xì)胞增殖;有研究發(fā)現(xiàn),抑制自噬可以增加卵巢癌細(xì)胞的敏感性[17-18]。

    本研究結(jié)果顯示,順鉑作用卵巢癌細(xì)胞后,順鉑敏感株及耐藥株中自噬體增加,自噬相關(guān)蛋白LC3-Ⅱ水平升高,為進(jìn)一步證實(shí)LC3-Ⅱ升高的同時(shí)伴隨順鉑誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞A2780,A2780/DDP發(fā)生自噬的過(guò)程,實(shí)驗(yàn)分別使用溶酶體抑制劑Baf A1和自噬抑制劑3-MA抑制順鉑耐藥株A2780/DDP中自噬體和溶酶體融合形成自噬溶酶體或抑制自噬體的形成。結(jié)果顯示Baf A1與順鉑同時(shí)作用時(shí),卵巢癌細(xì)胞株中自噬體的堆積程度加大,即順鉑可以誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞A2780及其耐藥株A2780/DDP發(fā)生自噬,同時(shí)這種作用可以被3-MA阻斷。

    大量文獻(xiàn)表明自噬可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[19-20],本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),A2780/DDP中自噬體明顯增多,自噬相關(guān)蛋白LC3-Ⅱ表達(dá)水平較順鉑敏感株A2780顯著升高。但是順鉑對(duì)其誘導(dǎo)凋亡能力較弱,表現(xiàn)為順鉑單獨(dú)作用A2780/DDP時(shí),凋亡蛋白PARP幾乎不裂解,PARP是細(xì)胞凋亡核心成員半胱天冬酶(caspase)的切割底物,在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)自噬抑制劑3-MA阻斷順鉑誘導(dǎo)自噬后,順鉑誘導(dǎo)A2780/ DDP凋亡的能力顯著提高,且A2780/DDP對(duì)順鉑的敏感性增加。因此,順鉑作用A2780/DDP時(shí),自噬與凋亡是兩種相互拮抗的通路,同時(shí)調(diào)節(jié)著卵巢癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。其中自噬是促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞耐藥的因素,而且可以削弱順鉑對(duì)卵巢癌耐藥細(xì)胞的殺傷力。

    卵巢癌的順鉑耐藥性是臨床亟待解決的問(wèn)題,體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明抑制細(xì)胞自噬可以增加卵巢癌順鉑耐藥株A2780/DDP對(duì)順鉑的敏感性。因此,以細(xì)胞自噬作為治療卵巢癌復(fù)發(fā)與耐藥的靶點(diǎn)可以為克服卵巢癌順鉑耐藥帶來(lái)新的希望。

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    Cell autophagy promotes ovarian cancer cells resistance to Cisplatin

    ZHU Xingmei1,2WU Lin3ZHANG Yuan3YAO Yang1CHENG Biping1ZHANG Dan2
    1.Department of the Key Laboratory,the First Affiliated Hospital,Xi'an Medical College,Shaanxi Province,Xi'an 710077,China;2.Department of Chinese Medicine Chemistry,Shaanxi University of Chinese Medicine,Shaanxi Province,Xixian New Area712046,China;3.Department of Biochemistry and Molecular Biology,the Fourth Military Medical University,Shaanxi Province,Xi'an710032,China

    R965

    A

    1674-4721(2016)09(a)-0012-05

    2016-06-03本文編輯:任念)

    陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目(14JK1633);陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2013JC2-21);陜西中醫(yī)藥大學(xué)校級(jí)基金項(xiàng)目(2015QN18)。

    朱星枚(1981.6-),女,博士;研究方向:腫瘤藥理學(xué)。

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