雷曉紅,高樹(shù)麗,岳云霄,史存真
1.平頂山市第一人民醫(yī)院藥學(xué)部,平頂山 467000;2.平頂山市第一人民醫(yī)院藥學(xué)部藥劑科,平頂山 467000;3.平頂山市第一人民醫(yī)院藥學(xué)部臨床藥學(xué)室,平頂山 467000;4.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科,鄭州 450000
惡性淋巴瘤是指發(fā)生于淋巴結(jié)、具有較高異質(zhì)性的腫瘤,最為常見(jiàn)的是非霍奇金淋巴瘤(non-hodgkin lymphoma,NHL)。B 細(xì)胞淋巴瘤(B cell lymphoma,BCL)病例約占NHL 總病例數(shù)的80%[1]。目前,針對(duì)BCL的治療主要是環(huán)磷酰胺、阿霉素、長(zhǎng)春新堿、強(qiáng)的松和抗CD20利妥昔單抗靶向藥物的綜合治療[2]。
黃芩苷(baicalin,C21H18O11)是從唇形科植物黃芩(Scutellaria baicalensisGeorigi)的干燥根中提取的一種黃酮類化合物,具有抗病毒[3]、抗炎[4]、抗過(guò)敏[5]、抗氧化[6]、抗腫瘤[7]的作用以及對(duì)免疫系統(tǒng)[8]、神經(jīng)系統(tǒng)[9]的保護(hù)等作用。
PI3K-Akt-m TOR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,該信號(hào)通路激活可維持細(xì)胞存活,是腫瘤細(xì)胞抵抗凋亡的重要機(jī)制之一[10]。本文探究黃芩苷對(duì)淋巴瘤細(xì)胞增殖的抑制作用,并基于PI3KAkt-m TOR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路考察其作用機(jī)制。
流式細(xì)胞儀(美國(guó)Becton,Dickinson and Company公司);TE77XP 型半干轉(zhuǎn)膜儀系統(tǒng)(美國(guó)Hoefer公司);DYY-1C 型凝膠成像系統(tǒng)(北京六一生物科技有限公司);熒光顯微鏡(日本Nikon 公司);Power Pack HV 型電泳儀(美國(guó)Bio-Rad公司);倒置相差顯微鏡(德國(guó)Leica公司);Cytopro離心涂片機(jī)(美國(guó)ELITech Group公司);低溫型高速離心機(jī)(美國(guó)Beckman Coulter公司)。
十二烷基磺酸鈉(sodium dodecyl sulfonate,SDS)、三乙醇胺緩沖鹽水溶液(tris buffered saline,Tris)(p H 8.8與p H 6.8)、質(zhì)量濃度300 mg·L-1聚丙烯酰胺、10×電泳液、ECL 發(fā)光顯影液、50×TAE和TUNEL細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒(編號(hào)C1062M)均購(gòu)自碧云天生物技術(shù)有限公司;PARP 抗體、LC3抗體均購(gòu)自Cell Signaling Technology 公司;Hoechst 33258購(gòu)自碧云天生物技術(shù)有限公司;FITC-Annexin V/PI雙染試劑盒購(gòu)自南京凱基生物科技發(fā)展有限公司;p-PI3K、p-Akt、p-m TOR 抗體(一抗)均購(gòu)自英國(guó)Abcam 公 司;LC3 抗 體(美 國(guó)Cell Signaling Technology公司);標(biāo)記HRP 的GAPDH 抗體、DC蛋白測(cè)定試劑盒和PVDF 膜均購(gòu)自美國(guó)Sigma-Aldrich公司;胰蛋白酶細(xì)胞消化液、RIPA 裂解液、PMSF均購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;HRP-兔二抗及鼠二抗、Dylight 488-兔二抗均購(gòu)自美國(guó)Earthox Life Sciences公司。
黃芩苷(質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%,貨號(hào)A0016),購(gòu)自成都曼思特生物科技有限公司,用DMSO 配制成質(zhì)量濃度為80 g·L-1的儲(chǔ)備液,-20℃密閉儲(chǔ)存。
人Burkitt淋巴瘤細(xì)胞系Raji細(xì)胞株購(gòu)自美國(guó)ATCC公司,并由平頂山市第一人民醫(yī)院細(xì)胞室傳代培養(yǎng)。Raji細(xì)胞在含有體積分?jǐn)?shù)10%胎牛血清(Hyclone)和抗生素的RPMI-1640培養(yǎng)基中培養(yǎng),并置于37℃、體積分?jǐn)?shù)為5%的二氧化碳培養(yǎng)箱中孵育。
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的淋巴癌Raji細(xì)胞接種于96孔板中,待細(xì)胞貼壁后分別加入終質(zhì)量濃度為0、50、100、200、400、800μg·m L-1的黃芩苷處理。將細(xì)胞置于37℃、體積分?jǐn)?shù)為5%的二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后,用CCK-8試劑盒檢測(cè)細(xì)胞毒性,用酶標(biāo)儀檢測(cè)450 nm 處的吸光度。抑制率=[1-(實(shí)驗(yàn)組A值-空白組A值)/(對(duì)照組A值-空白組A值)]×100%。
將密度約為2.0×105個(gè)m L-1、處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的淋巴瘤Raji細(xì)胞懸液均勻加入12孔板中,待細(xì)胞貼壁后分別加入終質(zhì)量濃度為0、100、200、400μg·m L-1的黃芩苷進(jìn)行孵育處理。分別于孵育8、12、24 h 進(jìn)行臺(tái)盼藍(lán)染色,用細(xì)胞計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),每組細(xì)胞平行計(jì)數(shù)5次,取平均數(shù)繪制生長(zhǎng)曲線。
將密度約為1.5×106個(gè)·m L-1、處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的淋巴瘤Raji細(xì)胞懸液均勻加入6 孔板,置于細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育至細(xì)胞貼壁,用不同質(zhì)量濃度的黃芩苷處理。孵育24 h后,收集上清液及用不含EDTA的胰酶消化的細(xì)胞以1 000 r·min-1離心5 min(離心半徑為7.5 cm),棄去上清液。用預(yù)冷的PBS輕輕重懸細(xì)胞洗滌,并轉(zhuǎn)移至已滅菌的1.5 m L 試管中,以12 000 r·min-1離心15 min(離心半徑為6 cm)。再次用預(yù)冷的PBS輕輕重懸細(xì)胞進(jìn)行洗滌,每管樣品加入300μL 已稀釋好的1×binding buffer,輕輕重懸。每管樣品加入3μL Annexin V-FITC 進(jìn)行標(biāo)記,輕輕混勻后,室溫避光孵育15 min;之后加入3μL PI染色,于冰浴中輕輕吹打均勻,5 min后用流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況并計(jì)算凋亡率。
用細(xì)胞離心涂片機(jī)將經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理的Raji細(xì)胞接種于載玻片上,并用質(zhì)量濃度為40 g·L-1的多聚甲醛進(jìn)行固定。在含質(zhì)量濃度為2 g·L-1的Triton X-100的PBS中透化后,在質(zhì)量濃度為30 g·L-1BSA 的PBS中室溫封閉,用PBS漂洗3次,每次5 min,進(jìn)行DAPI染色,并用蓋玻片封片。在熒光顯微鏡下觀察DAPI染色后細(xì)胞的凋亡形態(tài)并拍照。
用細(xì)胞離心涂片機(jī)將經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理的Raji細(xì)胞接種在載玻片上,并用質(zhì)量濃度為40 g·L-1的多聚甲醛固定。在含質(zhì)量濃度為2 g·L-1的Triton X-100的PBS中透化后,在質(zhì)量濃度為30 g·L-1BSA 的PBS中室溫封閉,用PBS漂洗3次,每次5 min,加入LC3一抗,4℃過(guò)夜。再用PBS漂洗3次,每次5 min,Dylight 488-兔二抗室溫避光孵育1.5 h。于激光共聚焦顯微鏡下觀察細(xì)胞自噬體的形成情況并拍照。
提取經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理的Raji細(xì)胞的蛋白質(zhì)樣品,并計(jì)算各樣品中蛋白的含量,用SDSSPAGE凝膠電泳分離蛋白質(zhì),用半干轉(zhuǎn)膜儀進(jìn)行轉(zhuǎn)膜。用質(zhì)量濃度為50 g·L-1的脫脂牛奶在低速搖床上封閉1 h,用PBS洗膜3次,每次10 min。用一抗進(jìn)行封閉,一抗的比例分別為p-PI3K(1∶1 000)、p-Akt(1∶1 000)、p-m TOR(1∶1 000)、LC3-Ⅰ(1∶1 500)
和LC3-Ⅱ(1∶1 500),置于4℃孵育過(guò)夜。次日用PBST 在搖床上洗膜3次,每次10 min。加入與一抗種屬相對(duì)應(yīng)的HRP標(biāo)記的二抗,在低速搖床上室溫孵育1 h。用PBST 洗膜3次,方法同上。加入ECL發(fā)光、顯色,以GAPDH 作為內(nèi)參,用Image Pro Plus軟件分析蛋白條帶。
用Graphpad Prism7.0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(±s)表示,多組間比較用單因素方差分析,進(jìn)一步兩兩比較用LSD-t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
用不同質(zhì)量濃度的黃芩苷處理Raji細(xì)胞后24 h,各組之間進(jìn)行細(xì)胞抑制率比較,結(jié)果見(jiàn)圖1A。與質(zhì)量濃度0μg·m L-1比較,經(jīng)質(zhì)量濃度50、100、200、400、800μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞抑制率顯著升高。將各組數(shù)據(jù)進(jìn)一步兩兩比較,結(jié)果顯示,各組間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
臺(tái)盼藍(lán)染色結(jié)果見(jiàn)圖1B。用不同質(zhì)量濃度的黃芩苷處理24 h后統(tǒng)計(jì)各組活細(xì)胞數(shù),與經(jīng)質(zhì)量濃度為0μg·m L-1的黃芩苷處理的細(xì)胞比較,經(jīng)質(zhì)量濃度為50、100、200、400、800μg·m L-1的黃芩苷處理的細(xì)胞抑制率顯著升高。進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的兩兩比較,結(jié)果顯示,各組間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
圖1 黃芩苷對(duì)Raji細(xì)胞增殖的影響Fig.1 Inhibitory effects of baicalin on Raji cells
通過(guò)分析以上數(shù)據(jù)可知,用黃芩苷處理Raji細(xì)胞24 h后,IC50值為379.67μg·m L-1,黃芩苷在質(zhì)量濃度為100~400μg·m L-1時(shí)就能顯著抑制Raji細(xì)胞的增殖。因此,后續(xù)實(shí)驗(yàn)選取質(zhì)量濃度梯度為0、100、200、400μg·m L-1的黃芩苷,來(lái)探究其對(duì)細(xì)胞凋亡和自噬過(guò)程的作用機(jī)制。
Annexin V/FITC-PI雙染法流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。不同質(zhì)量濃度黃芩苷作用于Raji細(xì)胞24 h后,隨著黃芩苷質(zhì)量濃度的升高,Raji細(xì)胞的凋亡率逐漸上升。與用質(zhì)量濃度為0μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞比較,用質(zhì)量濃度為100、200、400μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞凋亡率顯著上升。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的兩兩比較,結(jié)果顯示,各組間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
圖2 不同質(zhì)量濃度黃芩苷對(duì)Raji細(xì)胞凋亡的影響Fig.2 Effect of baicalin on the apoptosis of Raji cells with different mass concentration of baicalin
經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理后Raji細(xì)胞的細(xì)胞核發(fā)生形態(tài)變化,結(jié)果見(jiàn)圖3。經(jīng)質(zhì)量濃度為0μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞,細(xì)胞核結(jié)構(gòu)完整,呈均勻的卵圓形,無(wú)細(xì)胞核皺縮的現(xiàn)象;隨黃芩苷質(zhì)量濃度的升高(黃芩苷質(zhì)量濃度為100、200、400μg·m L-1),細(xì)胞核發(fā)生變形、皺縮,甚至破裂的現(xiàn)象,說(shuō)明黃芩苷能夠誘導(dǎo)Raji細(xì)胞發(fā)生凋亡。
圖3 不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理后Raji細(xì)胞核形態(tài)的變化Fig.3 Morphological changes of Raji cell nucleus after treatment with different mass concentration of baicalin
為了檢測(cè)Raji細(xì)胞凋亡過(guò)程中是否形成自噬體,用免疫熒光實(shí)驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)源LC3,結(jié)果顯示,經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理的細(xì)胞,自噬體的分布呈現(xiàn)顯著差異。經(jīng)質(zhì)量濃度為0μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞,呈現(xiàn)相對(duì)均勻的彌漫性熒光,經(jīng)100、200、400μg·m L-1黃芩苷處理的Raji細(xì)胞呈現(xiàn)斑點(diǎn)狀熒光,結(jié)果見(jiàn)圖4,表明LC3在自噬體中發(fā)生了再分配。
圖4 不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理后Raji細(xì)胞內(nèi)自噬體的分布情況Fig.4 Distribution of autophagosomes in Raji cells after treatment with different mass concentration of baicalin
為了檢測(cè)黃芩苷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡情況,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理后Raji細(xì)胞PI3K、Akt和m TOR 的表達(dá)水平,及其相關(guān)磷酸化蛋白p-PI3K、p-Akt和p-m TOR 的表達(dá)水平,結(jié)果見(jiàn)圖5。與經(jīng)質(zhì)量濃度為0μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞比較,經(jīng)質(zhì)量濃度100、200、400μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞PI3K、Akt和m TOR 的蛋白表達(dá)水平無(wú)差異,p-PI3K、p-Akt和p-m TOR 的表達(dá)量顯著升高,p62蛋白的表達(dá)量顯著降低。
圖5 不同質(zhì)量濃度黃芩苷對(duì)Raji細(xì)胞相關(guān)蛋白表達(dá)量的影響Fig.5 Effect of baicalin on the expression of related proteins in Raji cells with different mass concentration of baicalin
為了檢測(cè)自噬在黃芩苷誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡中的作用,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理后的Raji細(xì)胞中自噬相關(guān)因子LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ和p62蛋白的表達(dá)水平,結(jié)果見(jiàn)圖6。與經(jīng)質(zhì)量濃度0μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞比較,經(jīng)質(zhì)量濃度100、200、400μg·m L-1黃芩苷處理的細(xì)胞LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ的表達(dá)水平顯著升高,p62蛋白的表達(dá)量顯著降低。
圖6 不同質(zhì)量濃度黃芩苷對(duì)Raji細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白表達(dá)的影響Fig.6 Effects of baicalin on protein expression in Raji cells related to autophagy with different mass concentration of baicalin
天然中藥是近現(xiàn)代治療腫瘤的寶貴資源,經(jīng)其提取的化合物的抗腫瘤作用也被越來(lái)越多的發(fā)現(xiàn)[11]。黃芩苷是具有顯著活性的黃酮類化合物,目前已證明其對(duì)某些腫瘤具有治療作用[12],然而其在淋巴瘤治療中的作用尚未見(jiàn)報(bào)道。
本研究揭示了黃芩苷通過(guò)調(diào)控PI3K-Aktm TOR 通路,誘導(dǎo)淋巴瘤Raji細(xì)胞凋亡和自噬體的發(fā)生,進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞凋亡及自噬的過(guò)程。
細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬是細(xì)胞中2種主要的程序性死亡,在某些條件的作用下,二者能夠共同作用,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[13]。誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬的發(fā)生一直是治療血液性惡性腫瘤的重要策略。用CCK-8法和臺(tái)盼藍(lán)染色法對(duì)經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理的Raji細(xì)胞進(jìn)行染色,結(jié)果表明,黃芩苷對(duì)淋巴瘤Raji細(xì)胞的增殖具有顯著的抑制作用,且在質(zhì)量濃度為100~400μg·m L-1時(shí)抑制作用明顯,故選取質(zhì)量濃度梯度為0、100、200、400μg·m L-1進(jìn)行后續(xù)研究。Annexin V-FITC/PI雙染法流式細(xì)胞術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,黃芩苷能夠有效誘導(dǎo)Raji細(xì)胞的凋亡。細(xì)胞凋亡過(guò)程涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等,并伴隨凋亡小體的生成和細(xì)胞核的皺縮等表現(xiàn)。DAPI染色結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)黃芩苷處理24 h的Raji細(xì)胞,其細(xì)胞核發(fā)生明顯的變形和皺縮。為探究Raji細(xì)胞凋亡過(guò)程中是否發(fā)生自噬,進(jìn)行了內(nèi)源LC3免疫熒光檢測(cè)。自噬死亡,即Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡,通常以自噬體的出現(xiàn)為典型特征。無(wú)自噬發(fā)生時(shí),LC3 融合蛋白彌散在細(xì)胞質(zhì)中;自噬發(fā)生時(shí),LC3融合蛋白轉(zhuǎn)位至自噬體膜,在熒光顯微鏡下呈現(xiàn)出許多明亮的綠色熒光斑點(diǎn),一個(gè)斑點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)自噬體,因此可以通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)自噬活性的高低[14]。結(jié)果顯示,隨著黃芩苷質(zhì)量濃度逐漸增大,顯微鏡下Raji細(xì)胞狀態(tài)由彌漫性熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榘唿c(diǎn)狀熒光,表明黃芩苷能夠有效誘導(dǎo)Raji細(xì)胞發(fā)生自噬。
為探究黃芩苷抑制Raji細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡的機(jī)制,用Western blot檢測(cè)相關(guān)通路蛋白的表達(dá)情況。PI3K-Akt-m TOR 作為腫瘤細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一,與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展關(guān)系密切,在多種惡性腫瘤中都可以檢測(cè)到PI3K-Akt-m TOR 信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)異常,表明該通路在腫瘤治療中扮演重要的角色[15]。PI3K 作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,能夠激活人體細(xì)胞膜上的磷脂酰肌醇,參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能。PI3K 磷酸化的最佳靶點(diǎn)是Akt,磷酸化的PI3K 即p-PI3K 將信號(hào)傳遞給Akt后,激活A(yù)kt,使Akt磷酸化為p-Akt。一方面p-Akt可以通過(guò)其他途徑抑制細(xì)胞凋亡,另一方面其可直接激活m TOR,使后者的活性增加,進(jìn)而導(dǎo)致其發(fā)生磷酸化最終對(duì)細(xì)胞凋亡產(chǎn)生抑制作用[16]。Western blot結(jié)果顯示,黃芩苷處理24 h后,Raji細(xì)胞內(nèi)PI3K、p-PI3K 和Akt蛋白的表達(dá)水平無(wú)明顯變 化,p-Akt、m TOR 和p-m TOR 蛋白的表達(dá)水平顯著降低,表明黃芩苷能夠抑制PI3KAkt-m TOR 通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),降低其對(duì)于凋亡的抑制作用,進(jìn)而達(dá)到誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。
為進(jìn)一步探究自噬在由黃芩苷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中的作用,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了經(jīng)不同質(zhì)量濃度黃芩苷處理后的Raji細(xì)胞中自噬相關(guān)因子LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ和p62蛋白的表達(dá)水平。LC3 是一種自噬體標(biāo)志蛋白,其存在2 種可相互轉(zhuǎn)化的形式,即LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)可溶形式為L(zhǎng)C3-Ⅰ,LC3-Ⅰ經(jīng)剪切和修飾,轉(zhuǎn)變?yōu)槲挥诎麅?nèi)自噬體膜上的膜結(jié)合形式的LC3-Ⅱ。LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ隨自噬體膜的增多而增多。因此,可通過(guò)Western blot檢測(cè)LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ的表達(dá)水平,進(jìn)而判斷細(xì)胞的自噬活性[17]。p62 是一種泛素結(jié)合蛋白,它能與LC3直接作用,參與自噬過(guò)程并被降解。p62蛋白的水平與自噬的活性成反比,在自噬被抑制時(shí),p62蛋白的表達(dá)水平升高,因此,p62蛋白的表達(dá)水平可反映自噬活性的強(qiáng)弱[18]。Western blot結(jié)果顯示,黃芩苷能夠顯著提高LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ的表達(dá)水平,顯著降低p62的表達(dá)水平,表明黃芩苷能夠通過(guò)提高LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ的表達(dá)水平,抑制p62的表達(dá),從而提高自噬的活性,減弱溶酶體的降解作用,進(jìn)而誘導(dǎo)Raji細(xì)胞自噬的發(fā)生。
綜上所述,黃芩苷能夠誘導(dǎo)Raji淋巴癌細(xì)胞凋亡和自噬的發(fā)生,其可能通過(guò)下調(diào)PI3K-Akt-m TOR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)水平發(fā)揮作用。