青蒿琥酯協(xié)同5-氟尿嘧啶殺傷胰腺癌細(xì)胞及機制研究

華宏軍 葉曉華 陳 媛 陳燕萍

胰腺癌被稱為“癌中之王”，是一種惡性程度很高而且在所有惡性腫瘤中預(yù)后最差的腫瘤。由于胰腺癌的早期確診率很低且腫瘤擴散很快，因此胰腺癌的手術(shù)成功率很低，五年生存率不足1%[1]。對于胰腺癌患者而言，系統(tǒng)性化療是不可或缺的治療方案[2]。5-氟尿嘧啶是一種嘧啶類廣譜抗腫瘤藥物，能抑制腫瘤細(xì)胞中的胸腺嘧啶核苷酸合成酶，從而干擾DNA合成，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。臨床上用于消化道腫瘤、乳腺癌、卵巢癌等多種惡性腫瘤的治療[3-4]。然而5-氟尿嘧啶的長期大劑量使用會造成患者較大的毒副反應(yīng)。本研究探討青蒿琥酯對5-氟尿嘧啶抗胰腺癌的協(xié)同作用及機制。

1 材料與方法

1.1 細(xì)胞培養(yǎng) 人胰腺癌細(xì)胞系Capan-2購于美國模式培養(yǎng)物保存中心(ATCC)，培養(yǎng)在含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基中，在37°C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)并通入5%CO2。細(xì)胞每2～3天傳代1次，傳代時，用胰酶消化液使細(xì)胞進(jìn)入懸浮狀態(tài)并用DMEM培養(yǎng)基洗滌2次，將細(xì)胞懸液按1:3稀釋后傳代。

1.2 試 劑 5-氟尿嘧啶（批號559911）、青蒿琥酯（批號 A3731）、噻唑藍(lán)（MTT）（批號 M2128）和凋亡檢測試劑盒（批號APOAF）購于德國Sigma-Aldrich。Survivin（批號 2808）、細(xì)胞色素 C（批號 4280）、凋亡誘導(dǎo)因子（批號5318）和GAPDH抗體（批號5174）購于美國Cell Signaling。線粒體分離試劑盒（批號C3106）和JC-1（批號C2005）購于碧云天生物科技有限公司。ECL顯色試劑盒（批號32106）購于美國Pierce。Lipofectamine2000（批號 11668019）購于美國Invitrogen。

1.3 Survivin基因強制過表達(dá)和轉(zhuǎn)染 將Survivin基因的開放閱讀框架序列經(jīng)PCR擴增后以分子克隆的方法與pcDNA3.1連接后構(gòu)建成Survivin重組質(zhì)粒。Capan-2細(xì)胞接種在6孔板中孵育過夜使之貼壁。將Survivin重組質(zhì)粒（終濃度為 2μg/mL）用Lipofectamine2000進(jìn)行包裹后將其加入到無血清培養(yǎng)基進(jìn)行混合。將貼壁的Capan-2細(xì)胞置于該無血清培養(yǎng)基孵育6h，之后棄去無血清培養(yǎng)基加入新鮮的含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基中培養(yǎng)24h。收集細(xì)胞用于后續(xù)實驗。對照細(xì)胞為Lipofectamine2000（含空質(zhì)粒，終濃度為 2μg/mL）孵育 6h。

1.4 細(xì)胞活力抑制率檢測 將Capan-2細(xì)胞按5×103/孔接種在96孔板上孵育過夜，使之貼壁進(jìn)行分組實驗。實驗分為對照組（空質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞不加藥物培養(yǎng)48h）、青蒿琥酯組（空質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞加入10μg/mL青蒿琥酯培養(yǎng)48h）、5-氟尿嘧啶組（空質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞加入5μmol/L 5-氟尿嘧啶培養(yǎng)48h）、5-氟尿嘧啶+青蒿琥酯組（空質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞加入5μmol/L 5-氟尿嘧啶和10μg/mL青蒿琥酯培養(yǎng)48h）和5-氟尿嘧啶+青蒿琥酯+Survivin質(zhì)粒組（Survivin質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞加入5μmol/L 5-氟尿嘧啶和10μg/mL青蒿琥酯培養(yǎng)48h）。分組培養(yǎng)完畢后在每個培養(yǎng)孔中加入0.1mg MTT并將細(xì)胞繼續(xù)置于37°C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4h。小心吸走孔內(nèi)培養(yǎng)基，加入100μL二甲亞砜，充分震蕩混勻后在570nm波長下測定OD值。細(xì)胞活力抑制率=（OD對照組-OD藥物處理組）/OD對照組×100%。

1.5 線粒體膜電位測定 按1.4所述進(jìn)行分組培養(yǎng)后收集細(xì)胞，用生理鹽水洗滌2次，加入終濃度為2μg/mL的JC-1染料孵育Capan-2細(xì)胞。20min后，再用生理鹽水將Capan-2細(xì)胞洗滌3次，之后采用流式細(xì)胞術(shù)檢測JC-1發(fā)出的紅色熒光，紅色熒光強度越強，則表示線粒體膜電位越高[5]。

1.6 線粒體分離 按1.4所述進(jìn)行分組培養(yǎng)后收集細(xì)胞，用生理鹽水洗滌2次，再使用線粒體分離試劑盒按說明所示步驟分離移除Capan-2細(xì)胞中的線粒體，收集無線粒體的細(xì)胞質(zhì)用以檢測其中的細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子。無線粒體的細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子蛋白水平越高，則說明線粒體的細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子的釋放水平越高。

1.7 Western Blot試驗 按1.4所述進(jìn)行分組培養(yǎng)后收集細(xì)胞，用生理鹽水洗滌2次，用蛋白提取液提取Capan-2細(xì)胞中的總蛋白質(zhì)。將等量的總蛋白質(zhì)或1.6所述所得樣品用10%SDS-PAGE進(jìn)行電泳分離。分離完畢后通過電轉(zhuǎn)方法將蛋白質(zhì)從分離膠上轉(zhuǎn)到PVDF膜上。用5%脫脂奶粉對PVDF進(jìn)行封閉孵育2h，之后再將PVDF膜用Survivin、細(xì)胞色素C、凋亡誘導(dǎo)因子和GAPDH抗體進(jìn)行孵育過夜。一抗孵育完畢后的PVDF膜再用帶辣根過氧化物酶的二抗孵育2h，蛋白條帶用ECL試劑盒顯色發(fā)光。

1.8 細(xì)胞凋亡試驗 按1.4所述進(jìn)行分組培養(yǎng)后收集細(xì)胞，用生理鹽水洗滌2次，按照凋亡檢測試劑盒說明書步驟用Annexin-V和碘化丙啶（PI）對細(xì)胞進(jìn)行染色孵育20min。之后采用流式細(xì)胞術(shù)檢測Capan-2細(xì)胞的凋亡，凋亡率用Annexin-V陽性細(xì)胞數(shù)占總細(xì)胞數(shù)的百分比表示。

2 結(jié) 果

2.1 青蒿琥酯對5-氟尿嘧啶有協(xié)同抗胰腺癌活性MTT實驗結(jié)果顯示，青蒿琥酯單獨處理僅能輕微抑制Capan-2細(xì)胞的細(xì)胞活力，然而將其與5-氟尿嘧啶進(jìn)行聯(lián)合處理可有效提高5-氟尿嘧啶對Capan-2細(xì)胞的殺傷活性（表1）。另外，流式細(xì)胞實驗結(jié)果顯示，5-氟尿嘧啶+青蒿琥組Capan-2細(xì)胞的凋亡率顯著高于5-氟尿嘧啶組（表1）。結(jié)果表明青蒿琥酯對5-氟尿嘧啶有協(xié)同抗胰腺癌活性。

2.2 青蒿琥酯通過對Survivin表達(dá)的抑制發(fā)揮對5-氟尿嘧啶的協(xié)同作用 Western Blot實驗結(jié)果顯示，青蒿琥酯能明顯抑制Capan-2細(xì)胞中Survivin的表達(dá)水平（圖1），表明Survivin是青蒿琥酯的作用靶點。另外，轉(zhuǎn)染Survivin表達(dá)質(zhì)粒能使Capan-2細(xì)胞中的Survivin發(fā)生強制過表達(dá)，廢除青蒿琥酯對Survivin的抑制（圖1）。MTT和流式細(xì)胞實驗結(jié)果顯示轉(zhuǎn)染Survivin表達(dá)質(zhì)粒后，青蒿琥酯對5-氟尿嘧啶的協(xié)同作用受到明顯抑制，兩者聯(lián)合引起的細(xì)胞活力抑制和細(xì)胞凋亡明顯減弱（表1）。結(jié)果表明青蒿琥酯是通過抑制Capan-2細(xì)胞Survivin表達(dá)提高其對5-氟尿嘧啶的敏感性。

2.3 青蒿琥酯促進(jìn)5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的線粒體途徑凋亡 流式細(xì)胞實驗結(jié)果顯示青蒿琥酯能明顯促進(jìn)5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的Capan-2細(xì)胞線粒體的失能，明顯降低其線粒體膜電位（圖2）。Western Blot實驗結(jié)果顯示，青蒿琥酯能明顯促進(jìn)5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的Capan-2細(xì)胞的細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子從線粒體中釋放到細(xì)胞質(zhì)中（圖1）。然而，當(dāng)在Capan-2細(xì)胞中轉(zhuǎn)染Survivin質(zhì)粒使其強制表達(dá)后，青蒿琥酯對5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的線粒體途徑凋亡的促進(jìn)作用明顯減弱（圖1～2）。結(jié)果表明在胰腺癌細(xì)胞中，青蒿琥酯輔助治療能通過抑制Survivin表達(dá)促進(jìn)5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)的線粒體途徑凋亡。

圖1 青蒿琥酯、5-氟尿嘧啶和Survivin質(zhì)粒處理對Capan-2細(xì)胞Survivin表達(dá)水平及細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子釋放水平的影響

圖2 青蒿琥酯、5-氟尿嘧啶和Survivin質(zhì)粒處理對Capan-2細(xì)胞線粒體膜電位的影響

3 討論

5-氟尿嘧啶是臨床上治療胰腺癌的重要化療藥物，然而胰腺癌細(xì)胞對5-氟尿嘧啶的化療抵抗性是目前亟待解決的課題。研究[6-7]發(fā)現(xiàn)，將化療藥物與一些天然藥物活性成分進(jìn)行聯(lián)合治療能降低腫瘤細(xì)胞對化療藥物的抵抗性，有效提高化療藥物的療效，因此本研究探討是否可能通過天然藥物聯(lián)合治療途徑提高5-氟尿嘧啶對胰腺癌細(xì)胞的殺傷活性。

表1 青蒿琥酯、5-氟尿嘧啶對Capan-2細(xì)胞活力抑制率和凋亡率的影響（%，±s）

表1 青蒿琥酯、5-氟尿嘧啶對Capan-2細(xì)胞活力抑制率和凋亡率的影響（%，±s）

注：與 5-氟尿嘧啶組比較，*P＜0.05；與青蒿琥組比較，△P＜0.05；與 5-氟尿嘧啶+青蒿琥組比較，▲P＜0.05

孔數(shù) 細(xì)胞活力抑制率組別對照組青蒿琥組5-氟尿嘧啶組5-氟尿嘧啶+青蒿琥組5-氟尿嘧啶+青蒿琥+Survivin質(zhì)粒組33333 0 7.1±0.7 20.7±2.1 68.5±5.9*△26.8±2.5▲凋亡率1.8±0.2 5.4±0.6 11.3±1.5 37.9±3.2*△14.5±1.7▲

青蒿琥酯是提取自菊科植物黃花蒿葉的天然活性成分，臨床主要用于瘧疾的治療。然而近期的研究[8-9]發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯除抗瘧作用外，還具有一定的抗腫瘤活性，青蒿琥酯是否對胰腺癌的5-氟尿嘧啶化療有輔助治療作用，至今仍不清楚。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯能明顯增強5-氟尿嘧啶對胰腺癌細(xì)胞的殺傷活性（P＜0.05），表明青蒿琥酯可以作為輔助治療藥物降低胰腺癌對5-氟尿嘧啶的抵抗性，增強其療效。

Survivin是新發(fā)現(xiàn)的抗凋亡蛋白家族成員，在腫瘤細(xì)胞中對線粒體途徑凋亡起負(fù)向調(diào)節(jié)作用。研究[10-12]發(fā)現(xiàn)Survivin在多種腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，并且Survivin表達(dá)水平越高，腫瘤患者的預(yù)后越差，病程進(jìn)展越快。此外，Survivin的過表達(dá)還會造成腫瘤的化療抵抗[13]，因此Survivin可作為腫瘤治療的潛在靶點。本研究結(jié)果表明，青蒿琥酯能明顯抑制胰腺癌細(xì)胞中Survivin蛋白的表達(dá)水平，從而減弱了胰腺癌細(xì)胞對凋亡信號的抵抗性。在青蒿琥酯的協(xié)同作用下，胰腺癌細(xì)胞中抗凋亡蛋白Survivin表達(dá)減少，使5-氟尿嘧啶依賴的凋亡信號更易使胰腺癌細(xì)胞進(jìn)入線粒體途徑的凋亡，表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞線粒體膜電位的顯著下降，線粒體失能，從而使細(xì)胞色素C和凋亡誘導(dǎo)因子等凋亡活性分子[14-15]從線粒體中釋放到細(xì)胞質(zhì)中，誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞發(fā)生凋亡性死亡。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示青蒿琥酯能通過抑制Survivin的表達(dá)協(xié)同5-氟尿嘧啶殺傷胰腺癌細(xì)胞。