Guttiferone K誘導人前列腺癌LNCaP細胞G0/1期阻滯的作用研究＊

翟葳，馮極靈，席志超，譚紅勝＊＊

（1.上海中醫(yī)藥大學中藥學院上海201203；2.中藥創(chuàng)新藥物研發(fā)上海高校工程研究中心上海201203）

Guttiferone K誘導人前列腺癌LNCaP細胞G0/1期阻滯的作用研究＊

翟葳1，2，馮極靈1，2，席志超1，2，譚紅勝1，2＊＊

（1.上海中醫(yī)藥大學中藥學院上海201203；2.中藥創(chuàng)新藥物研發(fā)上海高校工程研究中心上海201203）

目的：本文主要觀察從云南藤黃Garcinia yunnanensis中提取分離得到的多環(huán)多異戊烯基間苯三酚（Polycyclic Polyprenylated Acylphoroglucinols，PPAPs）類化合物Guttiferone K（GUTK）對人前列腺癌LNCaP細胞增殖情況的影響。方法：取處于對數(shù)生長期的人前列腺癌LNCaP細胞，給予GUTK。采用MTT法檢測細胞增殖的情況；采用PI染色的流式分析法、BrdU法及免疫細胞化學法檢測細胞的周期分布；采用Western Blotting法檢測Cyclin A、p27和激酶相關(guān)蛋白-2（S-Phase Kinase-Associated Protein 2，SKP2）蛋白水平的變化。結(jié)果：GUTK呈時間和劑量依賴性地抑制人前列腺癌LNCaP細胞的增殖；GUTK能夠誘導人前列腺癌LNCaP細胞的G0/1期細胞周期阻滯；GUTK能夠下調(diào)人前列腺癌LNCaP細胞Cyclin A和SKP2蛋白的表達水平并上調(diào)p27蛋白的表達水平。結(jié)論：從云南藤黃中提取分離得到的化合物GUTK能夠通過誘導人前列腺癌LNCaP細胞G0/1期細胞阻滯來抑制細胞的增殖，具有潛在的抗腫瘤作用。

Guttiferone K細胞周期前列腺癌抗腫瘤作用

前列腺癌作為當今全球男性癌癥中發(fā)病率最高的癌癥[1,2]，因其發(fā)病率、死亡率高嚴重影響男性健康，亟需開發(fā)有效藥物來治療和控制病情。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，GUTK具有潛在的抑制前列腺癌復發(fā)的作用[3,4]，但對其是否有治療作用尚不清楚。本文擬在已有研究基礎(chǔ)上，進一步探究GUTK對于前列腺癌的藥效及作用機制。人前列腺癌細胞株——LNCaP，是由Horoszewicz等[5]從前列腺癌患者的淋巴轉(zhuǎn)移灶中分離得到的，它保留了早期前列腺癌對雄激素依賴的特征。本研究選用人前列腺癌LNCaP細胞，旨在重點關(guān)注GUTK對前列腺癌細胞增殖的影響，并對其作用機制做初步探索。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 細胞株

人前列腺癌LNCaP細胞購自美國ATCC細胞庫。培養(yǎng)基為RPMI1640（美國GIBCO公司）。

1.1.2 藥品與試劑

Guttiferone K（GUTK）為本課題組于云南藤黃中提取分離得到的化合物，純度為98%；MTT（3-（4,5-dimethyl-2-thiazolyl）-2,5-diphenyl-2-H-tetrazolium bromide）購自江蘇碧云天生物公司，二甲基亞砜（DMSO）購自美國Sigma-Aldrich公司（批號：D4540）；瓊脂糖和石蠟液購自美國Thermo公司（批號：111860、1210056）；BrdU購自德國BoehringerMannheim Biochemica公司；碘化丙啶（PI），蘇木素染料，甘油明膠封片液，RNase A，免疫染色封閉液和DAB顯色液購自江蘇碧云天生物公司；Cyclin A（ab185619）、SKP2（ab183039）、α-Tubulin（ab7291）和p27（ab32034）抗體均購自美國Abcam公司（批號：2011、GR97918-4、1912、0912）。

1.2 儀器

實驗儀器有：細胞培養(yǎng)箱（美國Themo公司，型號：3541），光學倒置顯微鏡（日本OLYMPUS公司，型號：CX21），離心機（美國Eppendorf公司，型號：5811），全波長酶標儀（美國Bio-Tek公司，型號：Synergy HTX），流式細胞儀（美國BD公司，型號：FACSCalibur）。

1.3 方法

1.3.1 應(yīng)用MTT法檢測GUTK對人前列腺癌LNCaP細胞增殖的影響

取對數(shù)期人前列腺癌LNCaP細胞，經(jīng)0.25%胰蛋白酶消化，以4×103/孔的細胞密度接種于96孔板內(nèi)，常規(guī)培養(yǎng)24 h，實驗組加入2.5-30.0μM濃度的GUTK，對照組加入最高濃度所對應(yīng)的DMSO（濃度＜0.5%），每組設(shè)6個平行復孔。常規(guī)培養(yǎng)24、48、72 h后，每孔加入MTT溶液（5mg·mL-1，溶于1%的PBS溶液）10μL，常規(guī)培養(yǎng)4 h，棄上清，每孔加入二甲亞砜150μL，振蕩。酶標儀以波長570 nm檢測每孔吸光度，以加入GUTK的濃度為橫坐標、以存活率（存活率=吸光度GUTK值/吸光度DMSO值×100）為縱坐標，繪制24、48、72 h人前列腺癌LNCaP細胞的生長曲線，計算IC50和IC75。

1.3.2 應(yīng)用PI染色的流式分析法檢測GUTK對細胞周期分布的影響

取對數(shù)期人前列腺癌LNCaP細胞，經(jīng)0.25%胰蛋白酶消化，接種于培養(yǎng)皿中。24 h后分別加入6μM GUTK、12μM GUTK和DMSO處理72 h；收集細胞，PBS重懸細胞，以體積PBS∶體積無水乙醇為3∶7的比例逐滴加入預冷的無水乙醇，固定細胞；用500μL含濃度為20μg·mL-1的PI和100μg·mL-1的RNase A的PBS重懸細胞，避光孵育，PBS重懸，流式細胞儀檢測，F(xiàn)lowJo軟件（8.1.1版本）分析GUTK對細胞周期分布的影響。

1.3.3 應(yīng)用BrdU法及免疫細胞化學法檢測GUTK對誘導人前列腺癌LNCaP細胞G0/1期細胞阻滯的影響

取對數(shù)期人前列腺癌LNCaP細胞，經(jīng)0.25%胰蛋白酶消化接種于6孔板內(nèi)，并同時分別給予6μM GUTK、12μM GUTK和DMSO處理細胞，每組平行兩個復孔，72 h后加入0.03μg·mL-1BrdU孵育8 h，收集細胞。以1mL 10%中性福爾馬林制細胞懸液，固定細胞；將1%瓊脂糖包裹的細胞沉淀，進行石蠟包埋，切片，脫蠟。孵育一抗室溫下1 h或者4℃過夜，TBS清洗，孵育二抗30min，TBS清洗，浸泡。按ABC法檢測，蘇木素襯染，脫水，封片。顯微鏡40×物鏡下觀察GUTK對誘導人前列腺癌LNCaP細胞的G0/1期細胞阻滯的影響。

1.3.4 Western Blotting檢測SKP2、Cyclin A和p27蛋白的表達

取對數(shù)期人前列腺癌LNCaP細胞，經(jīng)0.25%胰蛋白酶消化，接種于培養(yǎng)皿內(nèi)培養(yǎng)24 h后，分別加入6μM GUTK、12μMGUTK和DMSO處理72 h，收集細胞。使用RIPA細胞裂解液和蛋白酶抑制劑、磷酸酶抑制劑和PMSF按照100∶1∶1∶1混合均勻的混合液裂解細胞；BCA法測定蛋白濃度；30μg蛋白樣品與蛋白上樣緩沖液混合；樣品上樣、電泳、轉(zhuǎn)膜、封閉、孵育一抗及二抗；于膜上滴加ECL曝光液，置于成像儀內(nèi)曝光、攝片。

1.3.5 統(tǒng)計學分析

采用Excel2013軟件及SPSS 11.5統(tǒng)計軟件分析；數(shù)據(jù)以xˉ±s表示。用Students’t-test方法進行兩組間的比較，P＜0.05或P＜0.01為差異有顯著或極顯著統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 GUTK抑制人前列腺癌LNCaP細胞的增殖

采用MTT法檢測不同濃度的GUTK在體外分別作用LNCaP細胞24-72 h后對細胞存活率的影響，繪制人前列腺癌LNCaP細胞的生長曲線。結(jié)果如圖1所示，GUTK呈時間和劑量依賴性地抑制人前列腺癌LNCaP細胞的增殖。計算72 h的IC50、IC75分別為6μM和12μM，并以此濃度開展后續(xù)實驗。

2.2 GUTK誘導人前列腺癌LNCaP細胞發(fā)生G0/1期細胞阻滯

為驗證GUTK通過調(diào)節(jié)細胞周期進程從而發(fā)揮抑制前列腺癌LNCaP細胞增殖的作用，采用PI染色的流式細胞術(shù)觀察GUTK處理對人前列腺癌LNCaP細胞周期分布的影響，結(jié)果如圖2所示。分別用6μM GUTK、12μM GUTK和DMSO處理LNCaP細胞72 h，發(fā)現(xiàn)經(jīng)GUTK處理的實驗組處在S期和G2/M期的細胞數(shù)較DMSO組明顯降低（圖2A）。分別對處在不同時期的細胞比例進行統(tǒng)計，DMSO組與6、12μM GUTK組處在G0/1期的細胞比例分別為62%、77%和81%，與DMSO組對比具有顯著性差異，S期比例分別為20%、10%和12%，G2/M期比例分別為17%、11%和7%（圖2B）。以上結(jié)果表明，GUTK可以呈劑量依賴性地增加處于G0/1期的細胞，阻止細胞周期由G0/1期進入S期的進程，即GUTK有明顯誘導LNCaP細胞G0/1期阻滯的作用。

圖1 GUTK抑制人前列腺癌LNCaP細胞增殖的情況（MTT法）

圖2 GUTK對LNCaP細胞的細胞周期分布的影響（PI流式分析法）

2.3 BrdU法驗證GUTK抑制人前列腺癌LNCaP細胞由G0/1期進入S期

BrdU可以在DNA合成時競爭性替代堿基“T”，從而插入染色體，并通過免疫細胞化學的方法進行檢測分析。為了驗證GUTK具有誘導人前列腺癌LNCaP細胞G0/1期阻滯的作用，本文選擇BrdU法檢測經(jīng)GUTK作用后，人前列腺癌LNCaP細胞處于S期的比例。結(jié)果如圖3所示，與加入DMSO的對照組相比，加入6μM GUTK和12μM GUTK的LNCaP細胞處在S期的比例明顯減少，且加入GUTK的劑量越高，S期的細胞比例越低。說明GUTK可以劑量依賴性地阻礙人前列腺LNCaP細胞進入S期。

2.4 GUTK可下調(diào)人前列腺癌LNCaP細胞中Cyclin A和SKP2蛋白的表達水平，并上調(diào)p27蛋白的表達水平

Cyclin A為S期的特征性細胞周期蛋白，存在于細胞核中，其合成在細胞周期由G1進入S期時有明顯的增加，主要作用與DNA的復制有關(guān)[6]。S期細胞SKP2屬于泛素蛋白酶體系統(tǒng)的組成部分，通過特異性招募底物蛋白進行泛素化降解而參與細胞周期的調(diào)控。SKP2能通過調(diào)控抑癌基因p27的表達從而阻滯細胞周期于G1期[7]。p27是一種抑癌基因，對細胞周期起負調(diào)控作用，主要通過阻止細胞由G1期進入S期實現(xiàn)抑制腫瘤增殖的作用[8]。結(jié)果如圖4所示，與DMSO組相比，加入6μM和12μM GUTK處理72 h的樣品中，SKP2、Cyclin A蛋白的表達量顯著下降，而p27蛋白的表達量明顯升高。以上結(jié)果表明，GUTK通過下調(diào)SKP2和Cyclin A蛋白的表達量和上調(diào)p27蛋白的表達量來實現(xiàn)誘導LNCaP細胞的G0/1期阻滯的作用。

圖3 GUTK對人前列腺癌LNCaP細胞進入S期的影響（BrdU法）

3 討論

GUTK是從中國藤黃屬植物云南藤黃中提取分離得到的小分子化合物。本課題組前期已發(fā)表了GUTK抑制前列腺癌復發(fā)的研究[3,4]。GUTK能夠在靜止期前列腺癌細胞激活過程中抑制DNA的合成，并誘導細胞周期阻滯，延緩癌癥復發(fā)的進程。同時，GUTK能夠通過增加FBXW7蛋白的穩(wěn)定性來促進c-MYC在泛素-蛋白酶體途徑的降解，從而下調(diào)c-MYC蛋白的表達，降低GUTK抑制靜止期前列腺癌細胞重新激活的能力。此外體內(nèi)實驗表明，GUTK還能夠抑制靜止期前列腺癌細胞PC-3裸鼠皮下移植瘤的生長。綜上，GUTK具有潛在的抑制前列腺癌復發(fā)的作用。

本文進一步考察了GUTK對前列腺癌的治療作用。本研究首先采用MTT法確定了GUTK抑制人前列腺癌細胞增殖的作用，再以PI染色的流式分析法、BrdU法及免疫細胞化學法相互佐證確定GUTK對于細胞周期阻滯的作用，后用Western Blotting法檢測周期相關(guān)蛋白表達水平的變化，初步探究了GUTK的作用機理。以上實驗結(jié)果從細胞水平和蛋白水平驗證了GUTK能夠誘導前列腺癌LNCaP細胞發(fā)生G0/1期阻滯，進而抑制前列腺癌細胞增殖的作用。

目前本研究主要考察了GUTK抑制人前列腺癌的體外活性，而對GUTK在體內(nèi)是否可以有效的抑制前列腺癌還需要進行后續(xù)的研究。課題組在前期研究中已經(jīng)對GUTK的體內(nèi)抗腫瘤活性和毒性進行過一定的評價，可為本文的后續(xù)研究提供參考。根據(jù)已報道的研究結(jié)果，在人靜止期前列腺癌PC-3細胞形成的前列腺癌復發(fā)模型中[3]，預防性給予10mg·kg-1的GUTK可明顯抑制前列腺癌的復發(fā)，而不造成明顯毒性。該研究中GUTK體外所用濃度為13μM，與本文所用體外濃度相近。根據(jù)以上GUTK體內(nèi)的實驗結(jié)果推測，10mg·kg-1劑量的GUTK可能在安全無毒的情況下發(fā)揮其抗腫瘤作用。

目前針對前列腺癌的不同階段，臨床已有多種治療方案，但是每種治療方案均存在弊端，需要開發(fā)高效低毒的新型藥物。天然產(chǎn)物是先導化合物研發(fā)的重要來源之一，具有結(jié)構(gòu)新穎、低毒、高活性的特點。GUTK源自可食用的中國藤黃屬植物云南藤黃的果實，本研究發(fā)現(xiàn)GUTK可通過下調(diào)SKP2和Cyclin A蛋白的表達水平以及上調(diào)p27蛋白的表達水平誘導人前列腺癌LNCaP細胞發(fā)生G0/1期細胞周期阻滯，進而抑制人前列腺癌LNCaP細胞的增殖。結(jié)合前期研究和本文的結(jié)論，GUTK可能發(fā)揮預防和治療前列腺癌的雙重作用，有望開發(fā)成為前列腺癌的新型治療藥物。本研究的發(fā)現(xiàn)還將為GUTK作為安全低毒的細胞周期抑制劑與化療藥物聯(lián)用治療前列腺癌提供新的思路。后續(xù)研究將在本文結(jié)論的基礎(chǔ)上，對GUTK抑制前列腺癌細胞增殖的體內(nèi)藥效研究及作用機制做深入的研究，同時考慮將GUTK與化療藥物聯(lián)用，以尋求緩解耐藥性、增加化療藥效的高效前列腺癌治療方案。

圖4 GUTK作用后人前列腺癌LNCaP細胞中Cyclin A、SKP2和p27蛋白的表達水平

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Effectsof Guttiferone K on Inducing G0/1Arrestof Prostate Cancer LNCaPCells

ZhaiWei1,2,Feng Jiling1,2,XiZhichao1,2,Tan Hongsheng1,2
(1.SchoolofPharmacy,ShanghaiUniversity ofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203,China; 2.Engineering Research CenterofShanghaiCollegesforTCM New Drug Discovery,Shanghai201203,China)

This study aimed at investigating the effects of Guttiferone K(GUTK),a polycyclic polyprenylated acylphloroglucinols(PPAPs)compound isolated from Garcinia yunnanensis,on the cell proliferation of human prostatecancer LNCaP cell line.Human prostate cancer LNCaP cells in the period of logarithmic phasewere treated with GUTK. MTT assay was used to detect cell proliferation.Flow cytometry of propidium iodide(PI)staining,BrdU assay and immunocytochemistrywere adopted to analyze the cell cycle phase distribution.Protein levelsofCyclin A,p27 and SKP2 were detected by western blotting.The results showed that GUTK inhibited the proliferation and induced G0/1arrest of LNCaP cells in a time and dose dependentmanner.The protein levels of Cyclin A and SKP2 were decreased,while p27 was increased by GUTK in human prostate cancer LNCaP cells.Itwas concluded thatGUTK,a compound isolated from G.yunnanensis,presented the effect of inhibiting the cell proliferation by inducing G0/1arrest of human prostate cancer LNCaPcells,with potentialanti-prostate canceraction.

Guttiferone K,cell cycle,prostate cancer,anti-cancereffect

10.11842/wst.2017.02.008

R28

A

（責任編輯：朱黎婷，責任譯審：朱黎婷）

2017-02-20

修回日期：2017-02-20

＊中國博士后科學基金會第60批中國博士后科學基金面上項目（2016M601641）：藤黃屬PPAPs類化合物抑制前列腺癌復發(fā)的活性研究，負責人：席志超。

＊＊通訊作者：譚紅勝，副研究員，主要研究方向：中藥活性成分研究及中藥新藥研發(fā)。