白藜蘆醇抑制PI3K/AKT通路誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌Ishikawa細(xì)胞自噬的作用研究

范懿雋，史于傳，李 君，董 振，詹 磊

子宮內(nèi)膜癌是女性生殖道三大惡性腫瘤之一，約占全部生殖道惡性腫瘤的20%～30%，2018年全球新發(fā)病例有38萬(wàn)例左右[1]。不同地區(qū)的發(fā)病率不同，但均隨著人口老齡化有逐步增加的趨勢(shì)[2]。外科手術(shù)結(jié)合放化療是目前最常見的子宮內(nèi)膜癌臨床治療方法，鉑類和紫杉醇聯(lián)合治療是一線化療方案[3]。但是，子宮內(nèi)膜癌尤其是晚期患者的諸多放化療并發(fā)癥以及不良預(yù)后嚴(yán)重困擾著臨床醫(yī)生，亟待尋找新的藥物和改良治療方法以提高患者的生存率。研究[4]發(fā)現(xiàn)，某些天然藥物能夠通過(guò)多種途徑如介導(dǎo)AMKP磷酸化增強(qiáng)等來(lái)調(diào)控子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞自噬，細(xì)胞自噬的增強(qiáng)能夠抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)并促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。白藜蘆醇是一種多酚，在葡萄和漿果等植物中自然產(chǎn)生。有研究[5]發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇在人體可發(fā)揮多種功能，如抗炎、改善葡萄糖代謝和提高胰島素敏感性等。它還具有心臟保護(hù)、神經(jīng)保護(hù)、抗血栓和抗癌作用。目前對(duì)于白藜蘆醇在子宮內(nèi)膜癌中的作用研究較少，該研究擬通過(guò)觀察其對(duì)于子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞自噬的調(diào)控作用，探討白藜蘆醇在子宮內(nèi)膜癌治療中的潛在價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 主要試劑白藜蘆醇購(gòu)于美國(guó)Sigma公司，Beclin1、LC3B、PI3K、P-PI3K、AKT和P-AKT抗體購(gòu)于美國(guó)Abcam公司，HRP標(biāo)記的二抗購(gòu)于美國(guó)Affinity公司，PVDF膜購(gòu)于上海Biosharp公司，ECL購(gòu)于美國(guó)Pierce公司、CCK-8試劑盒購(gòu)于日本Dojindo公司，高糖DMEM培養(yǎng)基和胎牛血清購(gòu)于美國(guó)Gibco公司，LC3 引物序列由南京金斯瑞生物科技有限公司合成，其它常規(guī)試劑購(gòu)于武漢博士德生物工程有限公司或美國(guó)Sigma公司。

1.2 細(xì)胞培養(yǎng)與分組人子宮內(nèi)膜癌Ishikawa細(xì)胞株(美國(guó)Sigma公司)由安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室保存，將細(xì)胞培養(yǎng)于含10%胎牛血清、1% 青-鏈霉素的DMEM培養(yǎng)基中，細(xì)胞在含有5% CO2、37 ℃、飽和濕度的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每3天換液1次。細(xì)胞消化處理并種植于6孔板中，待其生長(zhǎng)至70%～80%隨機(jī)分為對(duì)照組、白藜蘆醇組和白藜蘆醇+PI3K激動(dòng)劑(740Y-P)組，其中白藜蘆醇濃度為100 μmol/L。繼續(xù)培養(yǎng)24 h后進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)。

1.3 白黎蘆醇對(duì)Ishikawa細(xì)胞的增殖抑制作用本研究采用梯度濃度(0、25、50、100、200 μmol/L)的白藜蘆醇分別處理Ishikawa細(xì)胞24、48、72 h，通過(guò)CCK-8實(shí)驗(yàn)檢測(cè)白藜蘆醇對(duì)Ishikawa細(xì)胞增殖能力的影響。具體步驟如下：將0、25、50、100、200 μmol/L白藜蘆醇處理的Ishikawa細(xì)胞分別于24、48、72 h接種在96孔板中，每孔2×103個(gè)細(xì)胞，每組3個(gè)復(fù)孔，待細(xì)胞貼壁后每孔中加10 μl的CCK-8溶液，置于培養(yǎng)箱內(nèi)繼續(xù)孵育4 h，用酶標(biāo)儀測(cè)定450 mm處吸光度值表示各組細(xì)胞的增殖情況，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，以實(shí)驗(yàn)測(cè)得的均值為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.4 電鏡觀察自噬小體Ishikawa細(xì)胞接種于6孔板中，三組細(xì)胞處理后培養(yǎng)24 h，用細(xì)胞刮刀收集細(xì)胞樣本，經(jīng)過(guò)戊二醛鋨酸固定、梯度乙醇丙酮脫水、浸透、包埋、高溫聚合、修塊、半薄切片、染色、定位、超薄切片和醋酸鈾檸檬酸鉛染色等過(guò)程，將細(xì)胞樣本制作成為超薄切片，置于透射電子顯微鏡下，觀察細(xì)胞內(nèi)自噬體的變化并拍照記錄。

1.5 Western blot法使用RIPA裂解液裂解細(xì)胞，提取細(xì)胞總蛋白，使用BCA法測(cè)定蛋白濃度，配置10%或15%的10孔膠，每孔加入10 μl的樣，電泳、轉(zhuǎn)膜、5%的脫脂奶粉封閉，然后TBST洗膜3次，每次10 min。按說(shuō)明書孵一抗過(guò)夜，TBST洗膜3次，每次10 min，按說(shuō)明書孵二抗1 h，TBST清洗3次，每次10 min，ECL發(fā)光，顯影，以GAPDH為內(nèi)參，觀測(cè)各蛋白的相對(duì)表達(dá)量。

1.6 qRT-PCR法收集加藥培養(yǎng)后的細(xì)胞，按照說(shuō)明書使用TRIzol試劑提取細(xì)胞總RNA，測(cè)定RNA 濃度，再利用提取RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA。使用SYBR Green試劑盒開始qRT-PCR，每組樣本重復(fù)3次。GADPH 引物序列上游引物:5′-GGTTGAGCAGGTACTTT-3′，下游引物:5′-AGCAAGAGCACAAGAGGAAG-3′；Beclin1 引物序列上游引物:5′-AGCACCATGCAGGTGAGCTT-3′，下游引物:5′-TGACACGGTCCAGGATCTTG-3′；LC3 引物序列上游引物:5′-AGCAGCATCCAACCAAAATC-3′，下游引物:5′-CTGTGTCCGTTCACCAACAG-3′。

1.7 免疫熒光Ishikawa細(xì)胞接種于6孔板中，三組細(xì)胞處理后培養(yǎng)24 h，然后開始細(xì)胞爬片，接著使用丙酮固定，固定后用PBS洗滌2次，每次10 min，山羊血清封閉，滴加抗LC3抗體過(guò)夜孵育，PBS清洗后滴加熒光二抗，使用抗熒光淬滅劑固封，最后在激光共聚顯微鏡下攝片。

2 結(jié)果

2.1 白黎蘆醇抑制Ishikawa細(xì)胞增殖在50 μmol/L濃度的白藜蘆醇培養(yǎng)下，Ishikawa細(xì)胞的增殖能力與對(duì)照組相比下降(P<0.01)；100 μmol/L和200 μmol/L白藜蘆醇作用下的Ishikawa細(xì)胞增殖能力與同一時(shí)段50 μmol/L組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，但100 μmol/L和200 μmol/L白藜蘆醇對(duì)細(xì)胞的抑制作用比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；表明培養(yǎng)基中添加白藜蘆醇對(duì)Ishikawa細(xì)胞的增殖有抑制作用，并且在濃度為100 μmol/L培養(yǎng)24 h抑制率最高，經(jīng)計(jì)算白藜蘆醇的半數(shù)抑制濃度(the half maximal inhibitory concentration,IC50)為94.35 μmol/L，因此，本研究采用100 μmol/L的濃度培養(yǎng)細(xì)胞24 h用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。見圖1。

圖1 Ishikawa細(xì)胞白藜蘆醇作用敏感性檢測(cè)

2.2 白藜蘆醇處理可引起Ishikawa細(xì)胞自噬白藜蘆醇組細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)可見細(xì)胞核皺縮，胞質(zhì)可見自噬小體，小體內(nèi)包裹即將被降解的細(xì)胞器，而對(duì)照組未見細(xì)胞核皺縮和自噬小體。見圖2。

圖2 Ishikawa細(xì)胞超微結(jié)構(gòu) ×13 500

2.3 白藜蘆醇上調(diào)自噬相關(guān)蛋白Beclin1和LC3 mRNA水平與對(duì)照組比較，白藜蘆醇組Ishikawa細(xì)胞Beclin1(t=2.533,P<0.05)和LC3 mRNA水平升高(t=9.131,P<0.01)。見圖3。

圖3 兩組Beclin1與LC3 mRNA水平比較

2.4 白藜蘆醇上調(diào)自噬相關(guān)蛋白Beclin1和LC3-Ⅱ蛋白水平Wester blot檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組比較，白藜蘆醇組Ishikawa細(xì)胞Beclin1(t=6.258,P=0.003)和LC3-Ⅱ(t=7.489，P=0.002)蛋白水平也升高，見圖4。采用免疫熒光法檢測(cè)Ishikawa細(xì)胞LC3蛋白熒光強(qiáng)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇組Ishikawa細(xì)胞質(zhì)LC3蛋白紅色熒光強(qiáng)度強(qiáng)于對(duì)照組，見圖5。

圖4 兩組Beclin1與LC3-Ⅱ蛋白水平比較

圖5 兩組LC3-Ⅱ蛋白表達(dá)比較 ×400

2.5 白藜蘆醇下調(diào)P-PI3K和P-AKT蛋白水平Wester blot檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇組Ishikawa細(xì)胞P-PI3K(t=3.937，P=0.017)和P-AKT(t=3.502，P=0.025)蛋白水平低于對(duì)照組。見圖6。

圖6 兩組PI3K、P-PI3K、AKT和P-AKT 蛋白水平比較

2.6 740Y-P抑制白藜蘆醇誘導(dǎo)的自噬與白藜蘆醇組比較，白藜蘆醇+740Y-P組Ishikawa細(xì)胞Beclin1(t=8.439,P<0.001)和LC3 mRNA水平降低(t=7.860,P<0.01),見圖7。進(jìn)一步的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇+740Y-P組Ishikawa細(xì)胞Beclin1(t=6.817,P=0.002)和LC3-Ⅱ(t=7.846,P<0.01)蛋白水平也低于白藜蘆醇組，見圖8。白藜蘆醇組細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)可見細(xì)胞核皺縮，胞質(zhì)可見自噬小體，小

圖7 三組Beclin1與LC3 mRNA水平比較

圖8 三組Beclin1與LC3-Ⅱ蛋白水平比較

體內(nèi)包裹即將被降解的細(xì)胞器，而白藜蘆醇+740Y-P組未見細(xì)胞核皺縮和自噬小體，見圖9。采用免疫熒光法檢測(cè)Ishikawa細(xì)胞LC3蛋白熒光強(qiáng)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇組Ishikawa細(xì)胞質(zhì)LC3蛋白紅色熒光強(qiáng)度強(qiáng)于白藜蘆醇+740Y-P組，見圖10。

圖9 Ishikawa細(xì)胞超微結(jié)構(gòu) ×13 500

圖10 三組LC3-Ⅱ熒光水平比較 ×400

3 討論

子宮內(nèi)膜癌是女性生殖系統(tǒng)三大惡性腫瘤之一，肥胖、糖尿病、多囊卵巢綜合征、不孕、初潮年齡早和絕經(jīng)年齡晚是潛在的危險(xiǎn)因素。子宮內(nèi)膜癌的主要發(fā)病人群是圍絕經(jīng)期和絕經(jīng)后婦女[5]。因子宮內(nèi)膜癌篩查方法的局限性及部分患者癥狀易與圍絕經(jīng)期異常子宮出血相混淆，未及時(shí)就診導(dǎo)致在中晚期才被發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的外科手術(shù)結(jié)合放化療并不能滿足晚期患者治療的需要[1]。天然分子在癌癥化學(xué)療法中越來(lái)越受到關(guān)注，因其與靶位點(diǎn)的結(jié)合作用更強(qiáng)，對(duì)正常細(xì)胞的毒性更小[6]。

自噬是一種保護(hù)性的分解代謝過(guò)程，通過(guò)回收細(xì)胞器和大分子來(lái)維持細(xì)胞環(huán)境的穩(wěn)態(tài)[7]。在這個(gè)過(guò)程中，有缺陷或老化的細(xì)胞器和其他細(xì)胞質(zhì)成分被包裹在雙囊泡內(nèi)形成自噬體。自噬體與溶酶體融合，囊泡內(nèi)容物被溶酶體酶降解為氨基酸、脂類和碳水化合物。降解產(chǎn)物被重新利用產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器[8]。Beclin1是一種自噬形成過(guò)程中的信號(hào)蛋白，通過(guò)與第三類磷酸肌醇3激酶復(fù)合物的相互作用，在自噬體前體形成的過(guò)程中，發(fā)揮著巨大的作用[9]。LC3通常有LC3-Ⅰ和 LC3-Ⅱ兩種形式，可溶性的LC3-Ⅰ通過(guò)轉(zhuǎn)化形式LC3-Ⅱ來(lái)參與自噬囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的過(guò)程[10]。研究[11]表明，自噬在各種疾病的病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用，包括神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病、腫瘤、感染和免疫缺陷等。因此，將自噬作為治療靶點(diǎn)在多種疾病中具有潛在意義。重要的是，已有研究[12]表明自噬對(duì)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的生長(zhǎng)有抑制作用。因此，尋找促進(jìn)自噬水平的方法將有利于子宮內(nèi)膜癌治療。

作為一種抗毒素多酚，白藜蘆醇能夠參與多種生理和病理過(guò)程，有研究[13]表明白藜蘆醇可以抑制白血病的發(fā)生和發(fā)展，更重要的是，在有效的抗癌劑量下，白藜蘆醇對(duì)體內(nèi)外正常組織的細(xì)胞毒性作用很小，這反映了白藜蘆醇在癌癥治療中的潛在價(jià)值。然而白藜蘆醇對(duì)子宮內(nèi)膜癌是否有治療作用尚不明確。本研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可降低Ishikawa細(xì)胞的增殖速度，隨著白藜蘆醇濃度的增加和其作用時(shí)間的延長(zhǎng)，其對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)抑制作用也逐漸增加，說(shuō)明白藜蘆醇對(duì)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞具有殺傷效應(yīng)，且其作用呈現(xiàn)濃度與時(shí)間依賴性。通過(guò)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇組與對(duì)照組比較，細(xì)胞中自噬相關(guān)蛋白和其RNA 水平增加；通過(guò)細(xì)胞免疫熒光檢測(cè)，白藜蘆醇作用于Ishikawa細(xì)胞后，細(xì)胞核內(nèi)的LC3藍(lán)色熒光未見區(qū)別，而細(xì)胞質(zhì)LC3紅色熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，提示自噬可能參與了白藜蘆醇的抗腫瘤作用，作用靶點(diǎn)主要位于細(xì)胞質(zhì)。然而白藜蘆醇調(diào)控自噬的機(jī)制未明。有研究[14]表明，白藜蘆醇能夠通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞的增殖遷移等活動(dòng)進(jìn)行調(diào)控。PI3K/AKT信號(hào)通路作為調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的主要通路，其上調(diào)和下調(diào)對(duì)細(xì)胞的增殖等方面有著重要的意義。而且，PI3K/AKT信號(hào)通路的激活也會(huì)抑制自噬的發(fā)生[15-16]。因此，猜測(cè)在子宮內(nèi)膜癌中白藜蘆醇可能通過(guò)影響PI3K/AKT通路的激活調(diào)控自噬的水平進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤作用。通過(guò)加入白藜蘆醇的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較，白藜蘆醇作用于Ishikawa細(xì)胞后，細(xì)胞中P-PI3K和P-AKT蛋白水平下降，提示白藜蘆醇可以抑制PI3K/AKT信號(hào)通路的激活。聯(lián)合使用PI3K激動(dòng)劑(740Y-P)后發(fā)現(xiàn)，740Y-P能夠降低白藜蘆醇誘導(dǎo)的自噬作用，通過(guò)Western Blot 、qRT-PCR、免疫熒光和電鏡等實(shí)驗(yàn)方法對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。這說(shuō)明白藜蘆醇可以通過(guò)抑制PI3K/AKT通路的激活來(lái)誘導(dǎo)Ishikawa細(xì)胞的自噬，進(jìn)而抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖。

綜上所述，本研究證實(shí)白藜蘆醇通過(guò)抑制PI3K/AKT信號(hào)通路，促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞發(fā)生自噬，從而導(dǎo)致增殖抑制，給子宮內(nèi)膜癌治療提供了新的思路，未來(lái)可能成為子宮內(nèi)膜癌輔助治療的新藥物。