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    蒜素抑制人甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞生長(zhǎng)的作用及機(jī)制

    2019-04-04 01:03:52翟健韓曉晨閆金銀
    關(guān)鍵詞:乳頭狀培養(yǎng)基意義

    翟健 韓曉晨 閆金銀

    [摘要] 目的 探討蒜素(Allicin)抑制人甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞生長(zhǎng)的作用及機(jī)制。方法 將培養(yǎng)的TPC-1細(xì)胞分為對(duì)照組和不同濃度(10、20、30、40、50 μg/mL)Allicin處理組。四甲基偶氮噻唑藍(lán)(MTT)法測(cè)定不同濃度的Allicin處理24、48、72 h對(duì)TPC-1細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用。倒置顯微鏡和掃描電鏡觀察Allicin處理前后細(xì)胞形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)的變化。流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)Allicin對(duì)細(xì)胞周期的影響。免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)檢測(cè)Allicin作用細(xì)胞后凋亡蛋白Bax和抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)的變化。 結(jié)果 與對(duì)照組比較,不同濃度的Allicin均可抑制TPC-1細(xì)胞的生長(zhǎng),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05);Allicin對(duì)細(xì)胞的抑制率與時(shí)間和濃度兩大要素相關(guān)。隨著Allicin濃度的增加,G2/M期細(xì)胞所占比例明顯升高,G0/G1期細(xì)胞所占比例降低,除對(duì)照組與10 μg/mL Allicin組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P > 0.05),其他相鄰濃度組兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05)。與對(duì)照組比較,各濃度Allicin處理組細(xì)胞內(nèi)的Bcl-2表達(dá)量均降低,Bax表達(dá)量均升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05);各相鄰濃度Allicin處理組Bcl-2及Bax表達(dá)量比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05)。 結(jié)論 Allicin具有抑制甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞生長(zhǎng)的作用,其機(jī)制可能與Allicin抑制細(xì)胞增殖,下調(diào)Bcl-2表達(dá),上調(diào)Bax表達(dá)從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有關(guān)。

    [關(guān)鍵詞] 蒜素;甲狀腺乳頭狀癌;細(xì)胞周期;Bcl-2;Bax

    [中圖分類(lèi)號(hào)] R736.1? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-7210(2019)02(a)-0013-05

    [Abstract] Objective To investigate the effect and mechanism of Allicin inhibition on the growth of human thyroid papillary carcinoma TPC-1 cells. Methods The cultured TPC-1 cells were divided into the control group and the Allicin treatment groups with different concentrations (10, 20, 30, 40, 50 μg/mL). Methylthiazoletrazolium (MTT) method was used to determine the inhibitory effect of different concentrations of Allicin treatment on the growth of TPC-1 cells at 24, 48, 72 h. Inverted microscope and scanning electron microscope were used to observe the change of cell morphology and ultrastructure after treatment by Allicin. Flow cytometry was used to test the effects of Allicin on cell cycle. Immunocytochemical technique was used to detect the effects on expression of intracellular apoptotic protein Bax and anti-apoptotic protein Bcl-2 after treatment by Allicin. Results Compared with the control group, different concentrations of Allicin could inhibit the growth of TPC-1 cells, the differences were statistically significant (P < 0.05); the inhibition rate of Allicin on cells was related to time and concentration. With the increase of Allicin concentration, the proportion of G2/M phase cells was significantly increased, while that of G0/G1 phase cells was decreased. All pairwise comparison of adjacent concentration groups showed statistically significant differences (P < 0.05) except the control group and 10 μg/mL Allicin group (P > 0.05). Compared with the control group, the intracellular Bcl-2 expression was decreased and Bax expression was increased in every concentration of Allicin treatment group, the differences were statistically significant (P < 0.05); the expression levels of Bcl-2 and Bax in Allicin treatment groups with different adjacent concentrations were compared, the differences were statistically significant (P < 0.05). Conclusion Allicin can inhibit the growth of TPC-1 cells of papillary thyroid cancer, and its mechanism may be related to inhibition of cell proliferation by Allicin and the induction of apoptosis by down-regulating Bcl-2 and up-regulating Bax.

    [Key words] Allicin; Papillary thyroid carcinoma; Cell cycle; Bcl-2; Bax

    甲狀腺癌是一種常見(jiàn)的惡性腫瘤,在我國(guó)發(fā)病率逐年上升,尤其是在我國(guó)沿海地區(qū)發(fā)病率增長(zhǎng)速度更快,女性因受到雌激素的影響,發(fā)病率也明顯高于男性[1-2]。甲狀腺癌類(lèi)型包括未分化癌、乳頭狀癌、濾泡狀癌、髓樣癌。其中乳頭狀癌最為常見(jiàn),惡性度較低,預(yù)后較好。當(dāng)前醫(yī)學(xué)界對(duì)于甲狀腺癌的主要治療方式為手術(shù)切除,患者術(shù)后需要服用相關(guān)藥物來(lái)完成輔助治療,但臨床治療結(jié)果表明部分甲狀腺乳頭狀癌在病情發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)失分化,生長(zhǎng)速率加快,進(jìn)而出現(xiàn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移等特征,從而影響患者的愈后。因此,尋找新的安全、有效的輔助療法,對(duì)提升甲狀腺乳頭狀癌的臨床治療效果,同時(shí)保證患者的生存質(zhì)量,減少患者痛苦具有重要意義。蒜素(Allicin)是蔥科蔥屬植物大蒜的鱗莖(大蒜頭)中提取的具有生物活性的有機(jī)硫化合物的總稱(chēng),Allicin是一種天然抗菌、抗感染成分,可有效提高人體免疫力,防治心血管疾病及腫瘤[3-5]。本研究通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)探尋Allicin抗甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞的作用及可能機(jī)制,為其在臨床的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品提供進(jìn)一步的理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 儀器與試劑

    人甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞株TPC-1(百恩維生物科技有限公司);Allicin(北京世紀(jì)奧科生物技術(shù)有限公司);兔抗人Bax/Bcl-2單克隆抗體、二抗(抗兔)以及DAB顯色試劑(生工生物工程股份有限公司);四甲基偶氮唑藍(lán)(MTT)試劑盒(上海碧云天生物技術(shù)有限公司);FC酶標(biāo)儀(美國(guó)熱電公司);BX53顯微鏡(日本奧林巴斯公司);FACSCalibur流式細(xì)胞儀(美國(guó)BD公司)。

    1.2 方法

    1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)? 人甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞于含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基、37℃飽和濕度恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。

    1.2.2 MTT法檢測(cè)細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率? 收集對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期TPC-1細(xì)胞以4×104個(gè)/mL的密度接種到96孔板,200 μL/孔,待細(xì)胞貼壁后換液,每孔分別加入200 μL含不同濃度(0、10、20、30、40、50 μg/mL)Allicin的培養(yǎng)基,以含0 μg/mL Allicin的培養(yǎng)基作為對(duì)照組,以其他濃度作為實(shí)驗(yàn)組,同時(shí)設(shè)置空白組(不加細(xì)胞),針對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組每個(gè)濃度設(shè)置5個(gè)平行孔。37℃、5%CO2飽和濕度的培育箱中分別孵育24、48、72 h后向每孔中添加濃度為5 mg/mL的MTT 20 μL,在添加完成之后繼續(xù)培養(yǎng)4 h,隨后用吸量管吸去各孔培養(yǎng)基,每孔加入DMSO 150 μL,震蕩溶解10 min,在酶標(biāo)儀上檢測(cè)吸光度值(A)(波長(zhǎng)570 nm)并根據(jù)結(jié)果計(jì)算每組細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率,其計(jì)算公式為:(1-實(shí)驗(yàn)組A/對(duì)照組A)×100%,每組試驗(yàn)均重復(fù)3次。

    1.2.3 細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察? 細(xì)胞常規(guī)傳代培養(yǎng)至貼壁后換液,分別加入含不同濃度Allicin的培養(yǎng)基,對(duì)照組(0 μg/mL),實(shí)驗(yàn)組(30 μg/mL),孵箱中培養(yǎng)48 h后倒置顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)變化,收集細(xì)胞經(jīng)2.5%戊二醛固定后OTO法處理,酒精脫水,在臨界點(diǎn)處進(jìn)行真空噴鍍,隨后用電鏡對(duì)細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行觀察。

    1.2.4 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞周期? TPC-1細(xì)胞接種在培養(yǎng)瓶中,培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期時(shí)換液,分別給予含不同濃度(0、10、20、30、40、50 μg/mL)Allicin的培養(yǎng)基,以含0 μg/mL Allicin的培養(yǎng)基作為對(duì)照組,以其他濃度作為實(shí)驗(yàn)組,培養(yǎng)48 h后1000 r/min離心5 min收集細(xì)胞(離心半徑13.5 cm),冷PBS洗滌,洗滌完成后進(jìn)行離心處理,75%乙醇-20℃固定24 h后2000 r/min離心5 min(離心半徑13.5 cm)去固定液,冷PBS重懸洗滌細(xì)胞1000 r/min離心5 min(離心半徑13.5 cm)收集細(xì)胞,分別加入RNase和PI染料重懸,細(xì)胞懸液用300目濾網(wǎng)過(guò)濾,用流式細(xì)胞儀對(duì)處理完成的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞周期檢測(cè)。

    1.2.5 免疫細(xì)胞化學(xué)方法檢測(cè)細(xì)胞蛋白表達(dá)情況? 細(xì)胞爬片后分別給予含不同濃度(0、10、20、30、40、50 μg/mL)Allicin的培養(yǎng)基,以含0 μg/mL Allicin的培養(yǎng)基作為對(duì)照組,以其他濃度作為實(shí)驗(yàn)組,孵箱中培養(yǎng)48 h后應(yīng)用免疫細(xì)胞化學(xué)方法檢測(cè)細(xì)胞中Bcl-2和Bax蛋白表達(dá)情況,應(yīng)用IPP軟件分析Bcl-2和Bax的IOD值。

    1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

    用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,兩組間比較采用t檢驗(yàn),多組間比較采用方差分析。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    2 結(jié)果

    2.1 Allicin對(duì)TPC-1細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

    MTT結(jié)果顯示,不同濃度Allicin均可抑制人體甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞增殖,同一時(shí)間點(diǎn)相鄰濃度組比較以及組內(nèi)相鄰時(shí)間點(diǎn)比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05);Allicin對(duì)細(xì)胞的抑制率與時(shí)間和濃度兩大要素相關(guān)。見(jiàn)表1。

    2.2 Allicin對(duì)細(xì)胞形態(tài)的影響

    對(duì)照組細(xì)胞緊密排列,貼壁生長(zhǎng),外形為不規(guī)則的多邊形,細(xì)胞膜光滑且輪廓清晰,細(xì)胞大小均一,具有良好的透光性,細(xì)胞活性良好,未見(jiàn)大量死亡細(xì)胞,生長(zhǎng)狀態(tài)良好。實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞皺縮、體積變小、輪廓模糊,細(xì)胞間隙大且細(xì)胞透光度有所下降,通過(guò)顯微鏡觀察可見(jiàn)大量無(wú)活性細(xì)胞,細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)較差。見(jiàn)圖1。

    2.3 Allicin對(duì)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

    對(duì)照組細(xì)胞呈現(xiàn)多邊形,細(xì)胞膜上可見(jiàn)大量微絨毛緊密排列,細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器形態(tài)完好,線粒體結(jié)構(gòu)清晰,內(nèi)部無(wú)空泡。細(xì)胞核漿均較大,核仁形態(tài)正常,細(xì)胞內(nèi)染色質(zhì)均勻分布,且時(shí)而可見(jiàn)多個(gè)核仁,細(xì)胞形態(tài)正常。實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞體積變小,胞漿有所降低,細(xì)胞表面微絨毛減少,在細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)空泡,細(xì)胞核膜呈現(xiàn)內(nèi)陷狀,核質(zhì)比降低,細(xì)胞染色質(zhì)分布不規(guī)則,呈固縮樣改變,部分細(xì)胞可見(jiàn)胞核的碎裂和溶解,可見(jiàn)細(xì)胞凋亡樣改變。見(jiàn)圖2。

    2.4 Allicin對(duì)TPC-1細(xì)胞周期變化的影響

    實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞基因表達(dá)出現(xiàn)紊亂,G2/M期細(xì)胞占比隨Allicin濃度提升而明顯升高,G0/G1期細(xì)胞占比隨Allicin濃度升高而逐漸降低,除對(duì)照組(0 μg/mL Allicin)與10 μg/mL Allicin組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P > 0.05),其他相鄰濃度組兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05)。見(jiàn)圖3、表2。

    2.5 Allicin對(duì)Bcl-2和Bax在細(xì)胞中表達(dá)的影響

    對(duì)照組與各實(shí)驗(yàn)組中均有Bcl-2蛋白和Bax蛋白表達(dá),對(duì)圖片進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn),隨著Allicin濃度增加,Bcl-2表達(dá)量降低,而B(niǎo)ax表達(dá)量增加。與對(duì)照組比較,各濃度Allicin處理組細(xì)胞內(nèi)的Bcl-2表達(dá)量均降低,Bax表達(dá)量均升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05);各相鄰濃度Allicin處理組Bcl-2及Bax表達(dá)量比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05)。見(jiàn)表3、圖4(封四)。

    3 討論

    Allicin是蔥科蔥屬植物大蒜的鱗莖(大蒜頭)中提取的具有生物活性的有機(jī)硫化合物的總稱(chēng),作為一種天然源特性的藥物,Allicin具有抵抗細(xì)菌感染,防治心血管相關(guān)疾患,防治多種腫瘤,提高機(jī)體免疫功能等功效[3-5]。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn)該活性物在乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌、卵巢癌等多種常見(jiàn)惡性腫瘤臨床治療中有明顯效果[6-8]。本研究通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)探尋Allicin抗甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞的作用及可能機(jī)制,為其在臨床的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品提供進(jìn)一步理論依據(jù)。

    顯微鏡下觀察顯示,人體甲狀腺乳頭狀癌TPC-1細(xì)胞具有多形性,胞膜光滑,細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰,具有良好透光性,細(xì)胞膜表面微絨毛較多,各細(xì)胞器清晰可見(jiàn),且時(shí)而可見(jiàn)多個(gè)核仁。Allicin處理組可見(jiàn)細(xì)胞體積變小,胞漿有所降低,細(xì)胞表面微絨毛較處理前減少,在細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)空泡,細(xì)胞核膜呈現(xiàn)內(nèi)陷狀,核質(zhì)比降低,細(xì)胞染色質(zhì)分布不規(guī)則,呈固縮樣改變,部分細(xì)胞可見(jiàn)胞核的碎裂和溶解,可見(jiàn)細(xì)胞凋亡樣改變。以上結(jié)果與Zhang等[9]研究Allicin抗胃癌效果和譚祺媛[10]在Allicin抗結(jié)腸癌中觀察到的結(jié)果一致。由此可見(jiàn),Allicin除了能誘導(dǎo)胃癌、結(jié)腸癌等惡性腫瘤細(xì)胞的凋亡,同時(shí)也可有效促進(jìn)TPC-1細(xì)胞出現(xiàn)凋亡。

    實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞基因表達(dá)出現(xiàn)紊亂,G2/M期細(xì)胞占比隨Allicin濃度提升而明顯升高,G0/G1期細(xì)胞占比隨Allicin濃度升高而逐漸降低,除對(duì)照組與10 μg/mL Allicin組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P = 0.443),其他相鄰濃度組兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05);與對(duì)照組比較,各濃度Allicin處理組細(xì)胞內(nèi)的Bcl-2表達(dá)量均降低,Bax表達(dá)量均升高,各相鄰濃度Allicin處理組Bcl-2及Bax表達(dá)量比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P < 0.05),呈劑量依賴(lài)性。但目前,造成G2/M期阻滯的具體機(jī)制并不完全清楚,Xiao等[11]研究結(jié)論指出,造成肺癌細(xì)胞G2/M期的阻滯與Allicin抑制了細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)的表達(dá)有關(guān)。Kelkel等[12]研究發(fā)現(xiàn)Allicin作用后B細(xì)胞淋巴瘤微管蛋白解聚紡錘體微管形成過(guò)程受阻,有效阻止了細(xì)胞增殖過(guò)程。此研究結(jié)果從理論上證實(shí)了Allicin可以抑制TPC-1增殖,進(jìn)而達(dá)到一定抗癌效果,為未來(lái)的甲狀腺乳頭狀癌的臨床治療以及其他惡性腫瘤治療提供了理論依據(jù)。

    免疫細(xì)胞化學(xué)結(jié)果顯示,對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組中Bcl-2和Bax蛋白均有表達(dá),但隨著Allicin濃度升高,Bcl-2表達(dá)量降低,Bax表達(dá)量增加。許多研究已證實(shí)Bcl-2蛋白表達(dá)具有控制細(xì)胞凋亡的作用[13-14],Bcl-2蛋白有兩類(lèi):一類(lèi)為控制凋亡作用蛋白,如Bcl-XL、Bcl-W等;另一類(lèi)具有促進(jìn)凋亡作用,如Bax、Bcl-Xs、Bid等[15]。研究表明,當(dāng)Bcl-2表達(dá)量小于Bax,則兩者共同作用形成同源二聚體,從而降低線粒體膜電位,提高線粒體的通透能力,促進(jìn)細(xì)胞色素C釋放[16-18],進(jìn)而激活Caspase-9和Caspase-3,引起細(xì)胞凋亡[19-20]。本研究結(jié)果提示Allicin可通過(guò)線粒體途徑促進(jìn)TPC-1細(xì)胞凋亡。

    綜上所述,Allicin作用于TPC-1細(xì)胞可抑制其增殖,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,從而達(dá)到治療甲狀腺癌的目的,提示Allicin可能成為甲狀腺癌手術(shù)和放化療治療之外的一種新的輔助性治療手段,值得進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和臨床研究。

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    (收稿日期:2018-09-04? 本文編輯:羅喬荔)

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