蘆丁對(duì)人肺癌A549/DDP細(xì)胞耐藥性的逆轉(zhuǎn)作用及其機(jī)制

孔祥虎 李志欣 房麗君 焦建峰

(包頭市腫瘤醫(yī)院，包頭 014030)

肺癌是威脅我國(guó)居民健康的主要惡性腫瘤之一。我國(guó)每年新增肺癌患者約733.3萬(wàn)例，每年死于肺癌者達(dá)610.2萬(wàn)例，發(fā)病率和死亡率居惡性腫瘤譜第一位[1]。由于多數(shù)肺癌患者在確診時(shí)已為晚期，失去了手術(shù)治療的最佳時(shí)機(jī)，放療和化療成為主要的治療手段。盡管大多數(shù)肺癌患者對(duì)初始化療敏感，但化療耐藥性的產(chǎn)生是其療效下降的主要原因[2]。因此，如何逆轉(zhuǎn)化療耐藥性成為肺癌治療中亟待解決的問(wèn)題之一。蘆丁(Rutin,RT)，又名蕓香苷，是從蕓香葉中提取的一種黃酮苷類化合物。近年來(lái)研究顯示，可通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，以及逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥性發(fā)揮抗腫瘤活性[3-7]。但目前國(guó)內(nèi)外尚未見RT對(duì)肺癌順鉑(Cisplatin,DDP)耐藥性的逆轉(zhuǎn)作用的報(bào)道。本研究擬通過(guò)分子生物學(xué)方法探究RT對(duì)人肺癌A549/DDP細(xì)胞順鉑耐藥性的影響及其分子機(jī)制。本研究有望為RT治療肺癌奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1材料 人肺癌細(xì)胞A549和順鉑耐藥株A549/DDP購(gòu)自中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所細(xì)胞資源中心；RT(100 mg/支，純度>97.1%)、IκB激酶(IκB kinase，IKK)抑制劑IKK16(10 mg/支，純度>99%)和DDP(50 mg/支，純度>99%)購(gòu)自美國(guó)Selleck公司；胎牛血清和RPMI-1640培養(yǎng)液購(gòu)自美國(guó)Hyclone公司；CCK-8試劑盒購(gòu)自武漢博士德生物公司；Annexin V-FITC凋亡檢測(cè)試劑盒購(gòu)自南京凱基生物科技發(fā)展有限公司；Trizol試劑、RIPA裂解液和ECL化學(xué)發(fā)光試劑盒購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司；實(shí)時(shí)定量PCR反應(yīng)(RT-PCR)試劑盒購(gòu)自大連寶生物公司；兔抗人IKKα、p-IKKα(Ser176)、p65、p-p65(Ser536)、多藥耐藥相關(guān)蛋白1(Multidrug resistance associated protein 1,MRP1)、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶-π(Glutathione S transferase-π,GST-π)、β-actin單克隆抗體和辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記山羊抗兔IgG購(gòu)自美國(guó)Abcam公司。

1.2方法

1.2.1細(xì)胞培養(yǎng) A549細(xì)胞用含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)液，A549/DDP細(xì)胞用含10%胎牛血清和1 mg/L DDP的RPMI1640培養(yǎng)液，在37℃、5%CO2條件下培養(yǎng)；當(dāng)細(xì)胞覆蓋率達(dá)到80%時(shí)，用0.25%的胰蛋白酶消化，按1∶3的比例傳代。

1.2.2CCK-8法檢測(cè)細(xì)胞活力 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期A549細(xì)胞和A549/DDP細(xì)胞，以每孔5 000個(gè)接種于96孔板；常規(guī)培養(yǎng)24 h后，實(shí)驗(yàn)孔分別加入100 μl含不同濃度RT和/或DDP的細(xì)胞培養(yǎng)液，同時(shí)設(shè)調(diào)零孔和對(duì)照孔，每組設(shè)5個(gè)復(fù)孔；培養(yǎng)48 h后，每孔加入10 μl CCK-8溶液，37℃孵育1 h，用酶標(biāo)儀于450 nm波長(zhǎng)處檢測(cè)吸光度A值；計(jì)算細(xì)胞活力細(xì)胞活力=[(實(shí)驗(yàn)組A值-調(diào)零組A值)/(對(duì)照組A值-調(diào)零組A值)]×100%；使用SPSS16.0軟件的Probit回歸模型計(jì)算藥物的半數(shù)抑制濃度(Half maximal inhibitory concentration,IC50)，并計(jì)算出耐藥倍數(shù)與逆轉(zhuǎn)倍數(shù)。耐藥倍數(shù)=耐藥細(xì)胞IC50/敏感細(xì)胞IC50，逆轉(zhuǎn)倍數(shù)=耐藥細(xì)胞IC50/RT作用下IC50。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3藥物聯(lián)合應(yīng)用評(píng)價(jià) 采用Chou-Talalay中效分析法對(duì)CCK-8法檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析；中效方程式為：Fa/Fu=(D/Dm)m，其中Fa為抑制率，F(xiàn)u=1-Fa，D為藥物濃度，Dm為中效濃度，m為中效曲線斜率；依據(jù)中效方程式計(jì)算不同效應(yīng)的藥物聯(lián)合指數(shù)(Combination index，CI)，CI=(D1/DX1)+(D2/DX2)，其中DX1、DX2為兩藥單用產(chǎn)生X效應(yīng)時(shí)各自所需濃度，D1、D2為兩藥聯(lián)用產(chǎn)生X效應(yīng)時(shí)各自所需濃度；應(yīng)用CompuSyn 1.0軟件計(jì)算出不同F(xiàn)a下的CI值，并繪制出Fa-CI曲線，若CI<1，認(rèn)為兩藥為協(xié)同作用，CI=1為相加作用，CI>1為拮抗作用。

1.2.4流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期A549/DDP細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)分為4組：對(duì)照組、RT組、DDP組、RT+DDP組，其中RT和DDP的終濃度分別為40 μmol/L和8 μmol/L；藥物作用48 h后，收集各組細(xì)胞，PBS洗滌2次，先加入200 μl結(jié)合緩沖液重懸細(xì)胞，再加入5 μl Annexin V-FITC和10 μl PI染色液，輕輕混勻，室溫避光反應(yīng)15 min，用流式細(xì)胞儀分析檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.5Western blot印跡法檢測(cè)蛋白水平 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期A549/DDP細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)分為4組：對(duì)照組、RT組、IKK16組、RT+IKK16組，其中RT和IKK16的終濃度分別為40 μmol/L和8 μmol/L；藥物作用48 h后，收集各組細(xì)胞，用RIPA裂解細(xì)胞提取總蛋白，用紫外分光光度法測(cè)定蛋白質(zhì)濃度，取25 μg蛋白樣品進(jìn)行SDS-PAGE電泳并轉(zhuǎn)移至PVDF膜，用5%脫脂奶粉封閉1 h，加入一抗(1∶1 000稀釋)，4℃孵育過(guò)夜；TBST洗膜3次，加入二抗(1∶2 000稀釋)，室溫下孵育1 h；TBST洗膜3次，加入ECL進(jìn)行發(fā)光反應(yīng)，暗室X膠片顯影，拍照，使用Image J1.45s軟件進(jìn)行灰度分析。以目標(biāo)蛋白與內(nèi)參β-actin的灰度比作為目標(biāo)蛋白的相對(duì)表達(dá)水平。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.6RT-PCR檢測(cè)mRNA水平 細(xì)胞處理同1.2.5，收集各組細(xì)胞，用Trizol試劑提取總RNA，取2 μg總RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，反轉(zhuǎn)錄條件：42℃ 60 min，70℃ 15 min。取2 μl上述反應(yīng)液進(jìn)行PCR，PCR反應(yīng)條件：94℃ 1 min；94℃ 30 s，60℃ 30 s，72℃ 1 min，32個(gè)循環(huán)。MRP1上游引物：5′-TGCTCACTTTCTGGCTGGTA-3′，下游引物：5′-TAGGGT-CGTGGATGGTTTCC-3′；GST-π上游引物：5′-CTTGGGCTCTATGGGAAGGA-3′，下游引物：5′-GACAGCAGGGTCTCAAAAGG-3′；GAPDH上游引物：5′-AAGGGTCATCATCTCTGCCC-3′，下游引物：5′-ATCCACAGTCTTCTGGGTGG-3′。取5 μl擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳，紫外燈下拍照，用ImageJ1.45s軟件進(jìn)行灰度分析，以目的產(chǎn)物與內(nèi)參GAPDH的灰度值比值表示目的基因mRNA的相對(duì)表達(dá)水平。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果

2.1細(xì)胞活力的變化 如圖1A所示，與對(duì)照組相比，2～16 μmol/L DDP組A549細(xì)胞活力均顯著下降(P<0.05)，且隨著DDP劑量的增加呈下降趨勢(shì)，IC50為4.95 μmol/L。如圖1B所示，與對(duì)照組相比，不同劑量DDP組或RT組A549/DDP細(xì)胞活力均顯著下降(P<0.05)，且隨著DDP或RT劑量的增加逐漸下降，IC50分別為37.08 μmol/L和524.40 μmol/L；當(dāng)兩種藥物按1∶10聯(lián)合作用時(shí)，A549/DDP細(xì)胞活力顯著低于相同濃度的DDP組(P<0.05)，藥物聯(lián)合的IC50為175.39 μmol/L，其中DDP和RT的濃度分別為15.94 μmol/L和159.45 μmol/L。由此可知，A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP的耐藥倍數(shù)為7.49，而RT提高A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP的敏感性，逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為2.33。

2.2DDP與RT聯(lián)合效應(yīng)分析 采用Chou-Talalay中效分析法依據(jù)CCK-8法檢測(cè)結(jié)果計(jì)算出不同F(xiàn)a下的CI值，并繪制出Fa-CI曲線。如圖2所示，當(dāng)Fa>0.09時(shí)，CI<1，兩藥合用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。這表明RT可協(xié)同增強(qiáng)DDP對(duì)A549/DDP細(xì)胞的抑制作用。

圖1 DDP和RT對(duì)A549和A549/DDP細(xì)胞活力的影響Fig.1 Effect of DDP and RT on cell viability in A549 and A549/DDP cellsNote: A.A549 cells;B.A549/DDP cells;*.P<0.05 versus DDP 0 μmol/L group;#.P<0.05 versus DDP group at the same concentration.

圖2 藥物聯(lián)合指數(shù)(CI)與抑制率(Fa)曲線圖Fig.2 Graph of CI and fraction affected (Fa)Note: CI>1 stands for antagonistic effect;CI<1 stands for synergistic effect.

2.3DDP與RT對(duì)A549/DDP細(xì)胞凋亡的影響 如圖3所示，與對(duì)照組相比，RT組細(xì)胞凋亡率的變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，而DDP組和RT+DDP組細(xì)胞凋亡率均顯著升高(P<0.05)；同時(shí)，RT+DDP組細(xì)胞凋亡率顯著高于DDP組(P<0.05)。

2.4RT對(duì)IKKα和p65蛋白磷酸化的影響 如圖4所示，與對(duì)照組相比，RT組、IKK16組和RT+IKK16組細(xì)胞中IKKα和p65蛋白磷酸化水平顯著降低(P<0.05)；同時(shí)，RT+IKK16組細(xì)胞中IKKα和p65蛋白磷酸化水平顯著低于RT組(P<0.05)。

圖3 DDP和RT對(duì)A549/DDP細(xì)胞凋亡的影響Fig.3 Effect of DDP and RT on apoptosis in A549/DDP cellsNote: A.Apoptosis detection;B.Statistical analysis.*.P<0.05 versus control group;#.P<0.05 versus DDP group.

圖4 RT對(duì)A549/DDP細(xì)胞IKKα和p65蛋白磷酸化的影響Fig.4 Effect of RT on phosphorylation of IKKα and p65 in A549/DDP cellsNote: A.Western blot assay;B.Statistical analysis.*.P<0.05 versus control group;#.P<0.05 versus RT group.

圖5 RT對(duì)A549/DDP細(xì)胞MRP1和GST-π蛋白表達(dá)的影響Fig.5 Effect of RT on protein levels of MRP1 and GST-π in A549/DDP cellsNote: A.Western blot assay;B.Statistical analysis.*.P<0.05 versus control group;#.P<0.05 versus RT group.

圖6 RT對(duì)A549/DDP細(xì)胞MRP1和GST-π的mRNA表達(dá)水平的影響Fig.6 Effect of RT on mRNA levels of MRP1 and GST-π in A549/DDP cellsNote: A.RT-PCR assay;B.Statistical analysis.*.P<0.05 versus control group;#.P<0.05 versus RT group.

2.5RT對(duì)MRP1和GST-π蛋白表達(dá)的影響 如圖5所示，與對(duì)照組相比，RT組、IKK16組和RT+IKK16組細(xì)胞中MRP1和GST-π蛋白表達(dá)水平顯著降低(P<0.05)；同時(shí)，RT+IKK16組細(xì)胞中MRP1和GST-π蛋白表達(dá)水平顯著低于RT組(P<0.05)。

2.6RT對(duì)MRP1和GST-π的mRNA表達(dá)水平的影響 如圖6所示，與對(duì)照組相比，RT組、IKK16組和RT+IKK16組細(xì)胞中MRP1和GST-π的mRNA表達(dá)水平顯著降低(P<0.05)；同時(shí)，RT+IKK16組細(xì)胞中MRP1和GST-π的mRNA表達(dá)水平顯著低于RT組(P<0.05)。

3 討論

RT是廣泛存在于多種植物包括蕓香、番茄、蕎麥、煙草和連翹等的一種黃酮醇配糖體，具有抗炎、抗病毒、抗氧化和降血壓等藥理作用[8-10]。近年來(lái)，RT的抗腫瘤作用逐漸受到關(guān)注。Nafees等[3]研究證實(shí)，RT可通過(guò)下調(diào)Bcl-2/Bax蛋白比值以及激活p38信號(hào)通路誘導(dǎo)結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞凋亡。Elsayed等[5]研究表明，RT通過(guò)下調(diào)c-Met蛋白磷酸化水平抑制乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。RT還可通過(guò)抑制P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)表達(dá)逆轉(zhuǎn)乳腺癌MCF-7/耐阿霉素(Adriamycin，ADR)細(xì)胞耐藥性[11]。本研究顯示，RT可與DDP協(xié)同抑制A549/DDP細(xì)胞活力，并增強(qiáng)DDP誘導(dǎo)的A549/DDP細(xì)胞凋亡，這表明RT可逆轉(zhuǎn)A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP的耐藥性。

腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物積累量的減少是耐藥性產(chǎn)生的重要原因之一，而化療藥物外排主要由ATP 結(jié)合盒(ATP-binding cassette,ABC)轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)。DDP在細(xì)胞質(zhì)中水解后容易與胞內(nèi)含硫分子結(jié)合形成復(fù)合物，該復(fù)合物可由MRP1(即ABCC1)泵出腫瘤細(xì)胞，導(dǎo)致DDP耐藥性的產(chǎn)生[12]。Lan等[13]研究證實(shí)，外源性谷胱甘肽(Glutathione,GSH)可通過(guò)抑制MRP1和GST-π表達(dá)提高肺癌A549細(xì)胞對(duì)DDP的敏感性。Fang等[14]研究顯示，抑制STAT3活化可下調(diào)MRP1和P-gp表達(dá)以逆轉(zhuǎn)A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP的耐藥性。本研究顯示，RT和IKK16均可下調(diào)MRP1的mRNA和蛋白表達(dá)水平，且兩者聯(lián)用時(shí)抑制作用增強(qiáng)。上述研究表明，MRP1表達(dá)量升高與肺癌細(xì)胞DDP耐藥性的產(chǎn)生關(guān)系密切，而RT可通過(guò)抑制IKKα/p65信號(hào)通路下調(diào)MRP1表達(dá)。

GST-π可催化GSH與DDP的結(jié)合反應(yīng)，這使得DDP無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞核與靶點(diǎn)DNA結(jié)合，從而產(chǎn)生DDP耐藥性[15]。Zhao等[16]研究顯示，上調(diào)GST-π表達(dá)可降低宮頸癌SiHa細(xì)胞對(duì)DDP的敏感性。Lin等[17]研究證實(shí)，敲除GST-π可抑制肺癌A549/DDP細(xì)胞增殖和遷移，并逆轉(zhuǎn)其DDP耐藥性。本研究顯示，RT和IKK16均可抑制GST-π蛋白和mRNA的表達(dá)，且兩者聯(lián)用時(shí)抑制作用更強(qiáng)。這表明，RT可通過(guò)抑制IKKα/p65信號(hào)通路下調(diào)GST-π表達(dá)，由此逆轉(zhuǎn)A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP的耐藥性。

由p50和p65形成的異型二聚體是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中最常見的NF-κB蛋白。在細(xì)胞質(zhì)中，NF-κB通常與IκB結(jié)合而以無(wú)活性狀態(tài)存在?；罨腎KKα可磷酸化IκB導(dǎo)致其降解，同時(shí)磷酸化p65促進(jìn)其進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而調(diào)控靶基因的表達(dá)[18]。Ma等[19]研究顯示，抑制NF-κB信號(hào)通路可下調(diào)MRP1和P-gp蛋白表達(dá)，從而增強(qiáng)人T淋巴瘤Jurkat和HuT-78細(xì)胞對(duì)DDP的敏感性。敲除p65會(huì)導(dǎo)致乳腺癌阿霉素(Doxorubicin,Dox)耐藥株MCF-7/Dox細(xì)胞中MDR1和P-gp蛋白表達(dá)水平降低[20]。Zhou等[21]研究證實(shí)，抑制NF-κB信號(hào)通路可通過(guò)下調(diào)MRP1和GST-π蛋白表達(dá)逆轉(zhuǎn)A549/DDP細(xì)胞對(duì)DDP的耐藥性。本研究表明，抑制IKKα/p65信號(hào)通路可在轉(zhuǎn)錄水平抑制A549/DDP細(xì)胞中MRP1和GST-π表達(dá)。

綜上所述，RT可在體外增強(qiáng)DDP對(duì)人肺癌A549/DDP細(xì)胞的毒性作用，這可能與其抑制IKKα和p65蛋白磷酸化，進(jìn)而下調(diào)MRP1和GST-π的mRNA和蛋白表達(dá)水平有關(guān)。