郭忠聰,楊宇婷,王智賢,龔 純*
(1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科,湖南 長沙 410007;2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)研究生院,湖南 長沙 410208)
結(jié)直腸癌(colorectal cancer)指發(fā)生在結(jié)腸及直腸部位的惡性腫瘤,是全球第三大惡性腫瘤,其嚴重威脅著人類生命健康。 飲食結(jié)構(gòu)改變、肥胖、吸煙等均是導(dǎo)致結(jié)直腸癌發(fā)生的不利因素[1]。 近年來,隨著生活方式及飲食結(jié)構(gòu)的改變,我國結(jié)直腸癌發(fā)病率急劇上升[2]。 目前,結(jié)直腸癌的治療方法以手術(shù)切除為主,但術(shù)后總的5 年生存率只有50%左右[3]。 多數(shù)導(dǎo)致結(jié)直腸癌患者的死亡原因主要是由結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移引起,隨著腫瘤病情的進展,在50%的結(jié)直腸癌患者中都會發(fā)生肝轉(zhuǎn)移,發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌患者中位生存期僅為6~12 個月。因此,研究結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移發(fā)生、發(fā)展的機制及有效防治方法意義深遠[4-5]。
中醫(yī)藥防治疾病重視整體觀念,由多味中藥配伍而成的中藥復(fù)方可通過多個環(huán)節(jié)起效,可在改善腫瘤患者的臨床證候、提高放化療敏感性、降低放化療不良反應(yīng)、調(diào)節(jié)機體免疫力、降低復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移率等方面發(fā)揮重要作用。 近年來湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科在臨床實踐中運用抗癌防移片防治常見惡性腫瘤的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移,收到了滿意的臨床療效。前期臨床研究顯示,抗癌防移片聯(lián)合化療不僅可提高結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的疾病緩解率,還可降低Ⅲ期結(jié)腸癌術(shù)后患者的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移率[6-10]。 前期實驗顯示,抗癌防移片可降低結(jié)直腸癌模型小鼠肝轉(zhuǎn)移發(fā)生率,通過抑制血清肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor, HGF)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的表達,抑制血管新生,從而抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移[11]。本研究擬在前期證實抗癌防移片可降低結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移率的基礎(chǔ)上,以結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移裸鼠模型為對象,圍繞炎性微環(huán)境相關(guān)因子,以癌基因蛋白質(zhì)p65、信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transduction and activator of transcription 3,STAT3)、腫 瘤 壞 死 因 子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)為切入點,研究抗癌防移片抗結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的可能機制,為中醫(yī)藥防治結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移提供更多的科學(xué)依據(jù)。
選擇SPF 級別的BALB/c 小鼠共40 只,體質(zhì)量18~22 g,6~8 周齡。 購自湖南斯萊克景達實驗動物有限公司。 動物許可證號:SCXK(湘)2016-0002;實驗單位使用許可證號:SYXK(湘)2015-0003。 飼養(yǎng)環(huán)境:溫濕度適宜、人工12 h 晝/夜循環(huán)照明的SPF級動物房。 動物實驗倫理批號:ZYFY20190920。
抗癌防移片系三湘名醫(yī)經(jīng)驗方(由紅參、半枝蓮、黃芪、薏苡仁、姜黃、女貞子、墨旱蓮、莪術(shù)、九香蟲、枸杞子、白術(shù)、湘曲等組成,湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥劑科生產(chǎn),批號:040106)。奧沙利鉑甘露醇注射液(L-OHP),規(guī)格:100 mL∶0.1 g,商品名:艾恒,購自江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司,產(chǎn)品批號:國藥準字H20050962。 氟尿嘧啶注射液(5-Fu),規(guī)格:10 mL,0.25 g,購自天津金耀藥業(yè)有限公司,國藥準字H12020959。 亞葉酸鈣注射液(calcium folinate in jection, CF),規(guī)格:10 mL:0.1 g(以亞葉酸計),購自 江 蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司,國藥準字H20000584。
快速金B(yǎng)CA 蛋白測定試劑盒(皮諾飛生物公司,批號:P0009);5×蛋白上樣緩沖液(皮諾飛生物公司,批號:PN0033);磷酸化蛋白酶抑制劑(Servicebio公司, 批號:G2007);BCA 蛋白定量檢測試劑盒(Service bio 公司,批號:G2026);RIPA 裂解液(皮諾飛生物公司,批號:P0005);磷酸化蛋白酶抑制劑(皮諾飛生物公司,批號:P0007);蛋白酶抑制劑(Beyotime,批號:P1030);PVDF膜(MILLIPORE 公司,批號:IPVH00010);小鼠TNF-α 酶聯(lián)免疫吸附測定試劑盒(伊萊瑞特,批號:E-EL-M3063);小鼠白介素6(IL-6)酶聯(lián)免疫吸附測定試劑盒(伊萊瑞特,批號:E-EL-M0044c)。
高速組織研磨儀(Jingxin 公司,型號:JXFSTPRP-48);高速離心機(科析儀器有限公司,型號:TGL-16);臺式冷凍離心機(SCILOGEX 公司,型號:CF1524R);電磁爐(SUPOR 公司,型號:C22-IH69E5);電泳電源(型號:164-5070)、轉(zhuǎn)膜槽(型號:170-3930);電泳槽(型號:165-8001)均購自BIO-RAD 公司;數(shù)顯鐘擺搖床(Servicebio 公司,型號:DS-S100);暗匣(廣東粵華醫(yī)療器械廠有限公司,型號:AX-Ⅱ;FlexStation);多 功 能 酶 標 儀(Molecular Devices 公司,型號:Flexstation3);離心機(湖南湘儀儀器有限公司,型號:H1650-W)。
BALB/C-nu/nu 雄性裸鼠飼養(yǎng)于溫濕度適宜、人工12 h 晝/夜循環(huán)照明的SPF 級動物房,適應(yīng)性飼養(yǎng)1 周后,按隨機分配的原則分為模型組、陽性對照組、中藥低劑量組、中藥中劑量組、中藥高劑量組、中西藥組(中藥+陽性對照藥)。 小鼠均用1%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)腹腔注射麻醉后,于背側(cè)中部、左側(cè)腋中線與腋后線間,取1 cm 左右縱形切口進腹,暴露脾臟,于脾臟下極貼近脾包膜沿脾臟縱軸向上進針,注入敲除NF-κB p65、STAT3 表達的CT26 細胞懸液0.2 mL,退針后立即用蘸有絡(luò)合碘的消毒棉簽輕壓針眼數(shù)秒,查看無出血后,將脾臟放回原位,依次間斷縫合腹膜、皮膚,關(guān)腹[12-13]。
將造模后的BALB/c 小鼠按隨機原則進行分配,每組5 只。 模型組裸鼠以0.5 mL 生理鹽水灌胃,1 次/d;陽性對照組根據(jù)《CSCO 結(jié)直腸癌診療指南(2022)》選擇晚期結(jié)直腸癌一線治療方案,具體藥物為:L-OHP、5-Fu、CF,劑量L-OHP 1 mg、5-Fu 4 mg、CF 0.4 mg,腹 腔 注 射,1 次/周;中藥低劑量組、中藥中劑量組、中藥高劑量組裸鼠以抗癌防移片中藥混懸液灌胃,劑量分別相當于60 kg 成人等效劑量的1、3、5 倍,分別為1、3、5 g/mL 抗癌防移片混懸液,1 次/d;中西藥組裸鼠以5 g/mL 抗癌防移片中藥混懸液灌胃,1 次/d,并聯(lián)合L-OHP 1 mg、5-Fu 4 mg、CF 0.4 mg 腹腔注射,1 次/周。 所有組別連續(xù)給藥3周。
2.3.1 一般情況觀察 給藥過程中每日定時觀察小鼠狀態(tài),包括精神、飲食、活動、皮毛、排泄物以及腹部。每隔3 天稱量并記錄小鼠體質(zhì)量,各組小鼠灌胃3 周治療結(jié)束后,進行采血工作等相關(guān)工作后,處死小鼠,立即解剖觀察腹腔內(nèi)情況,包括肝臟轉(zhuǎn)移和其他臟器受累情況,腹腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況,有無血性腹水。 測量肝臟重量,將肝轉(zhuǎn)移癌組織切下進行稱重,計算癌重/肝重比和抑瘤率。 抑瘤率=(1-治療組平均瘤重/對照組平均瘤重)×100%。
2.3.2 肝臟組織的病理學(xué)檢測 剖腹觀察并記錄各組小鼠肝臟成瘤情況,摘取肝臟,稱重,進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。首先用多聚甲醛對肝臟組織進行固定包埋,流水沖洗組織中殘存的多聚甲醛,組織轉(zhuǎn)入脫水機中進行梯度乙醇脫水,徹底脫水后浸入無水乙醇,浸蠟包埋。將組織切成厚度為4 μm 的切片,通過展片、撈片、烤片、脫蠟、乙醇浸入等HE 染色程序,采用中性樹膠封片,在光鏡下觀察、拍照,得到相應(yīng)的圖片進行分析。
2.3.4 Western bolt 實驗檢測P65 及STAT3 蛋白表達 首先針對進行蛋白提取,用PBS 緩沖液沖洗組織塊,加入組織蛋白提取試劑,充分勻漿后,在4 ℃12 000 r/min 離心15 min,收集總蛋白溶液。 總蛋白溶液變性,向每個樣品的總蛋白溶液中加入5×loading buffer 上樣緩沖液,加熱,離心,渦旋混勻后再離心。 配制分離膠、濃縮膠后立即灌膠;玻璃板固定好后加入預(yù)先配制好的分離膠。 待膠凝固后,加入濃縮膠并插入梳子,待膠再次凝固后輕輕拔出梳子。處理好的各組蛋白樣品并開始電泳。PVDF 膜于甲醇中活化1 min,分離膠,加入預(yù)冷的轉(zhuǎn)膜液,設(shè)定電流為250 mA,于冰浴中轉(zhuǎn)膜1 h。 封閉:將PVDF 膜放入適量5%脫脂奶粉中,于脫色搖床上振蕩封閉1 h。 經(jīng)過一抗孵育、二抗孵育。 滴加新鮮配制的ECL 混合溶液到膜的蛋白面?zhèn)龋l(fā)光檢測。根據(jù)不同的光強度調(diào)整曝光條件,顯影、定影。 采用AlphaEaseFC 軟件處理系統(tǒng)分析目標帶的光密度值。
2.3.5 ELISA 法檢測血清中TNF-α 蛋白濃度 將樣本血清3000 r/min 離心10 min,取上清檢測。 設(shè)置空白孔、標準孔、待測樣品孔。 分別于各空中按實驗規(guī)定加入樣品稀釋液100 μL。 覆膜,37 ℃孵育90 min。將孔內(nèi)液體丟棄,甩干,不用洗板,每孔中加入生物素化抗體工作液100 μL,將覆膜蓋上酶標板,37 ℃溫育1 h。將剩余液體丟棄,洗板3 次,每次浸泡30 s,大約350 μL/孔,最后用吸水紙將孔內(nèi)液體擦干。 每孔加入酶結(jié)合物工作液100 μL,覆膜蓋上,37 ℃溫育30 min。 將孔內(nèi)液體丟棄,甩干,洗板5 次。 將顯色劑(TMB)加入每個孔中約90 μL,將覆膜蓋上酶標37 ℃避光孵育15 min。 每孔加入終止液終止反應(yīng),在450 nm 波長下用酶標儀測量各孔的光密度即OD 值。
實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0 軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。 計量資料以“±s”表示,數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布及方差齊性時,兩組間比較采用獨立樣本t 檢驗,多組間比較采用單因素方差分析,多重比較采用LSD 法;數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布但方差不齊時,兩組間比較用Satterthwaite 近似T 檢驗,多組間比較采用近似T 檢驗Welch 法;數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布,則采用非參數(shù)檢驗。計數(shù)資料以例數(shù)或百分率表示,組間比較采用χ2檢驗。 均以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
模型組小鼠活動度最低, 進食量最少, 四肢消瘦,腹水嚴重;陽性對照組小鼠活動度低,但進食情況較模型組好,依然存在腹水情況;中藥低劑量組小鼠活動度差,進食情況差,存在大量腹水情況;中藥中劑量組小鼠活動度一般,進食量中等,有較多腹水;中藥高劑量組小鼠活動度良好,進食情況良好,無腹水;中西藥組小鼠活動度可,進食情況良好,無腹水。給藥前及給藥后1 周,各組間比較體質(zhì)量無明顯差異(P>0.05);給藥后3 周,與模型組比較,中藥高劑量組、中西藥組、陽性對照組小鼠的體質(zhì)量差異明顯(P<0.05)。 詳見表1。
表1 各組小鼠體質(zhì)量變化情況(g,±s,n=5)
表1 各組小鼠體質(zhì)量變化情況(g,±s,n=5)
注:與模型組比較,*P<0.05;與中藥低劑量組比較,△P<0.05。
給藥3 周11.02±3.50 25.92±2.09*△11.96±3.52 14.03±4.54 25.29±4.61*△26.69±1.90*△組別模型組陽性對照組中藥低劑量組中藥中劑量組中藥高劑量組中西藥組給藥前19.98±5.62 20.18±4.14 20.39±2.06 20.04±3.67 19.85±6.96 20.21±1.97給藥1 周17.57±3.82 16.22±2.67 17.65±4.70 17.21±4.02 16.39±2.90 16.83±6.28給藥2 周13.29±4.25 17.47±2.05 13.84±1.94 15.39±3.89 17.49±5.76 18.08±4.30*△
與模型組相比,中藥高劑量組、中西藥組陽性對照組、肝組織瘤體重量明顯降低(P<0.05)。 詳見表2、圖1。
圖1 各組肝轉(zhuǎn)移瘤情況
表2 肝組織瘤體重量(g,±s)
表2 肝組織瘤體重量(g,±s)
注:與模型組比較,*P<0.05。
組別模型組陽性對照組中藥低劑量組中藥中劑量組中藥高劑量組中西藥組n 5 5 5 5 5 5瘤體重量2.8±0.25 1.00±0.23*1.54±0.24 1.24±0.23 1.46±0.23*0.96±0.21*
模型組肝臟組織上可見多個大小不等的結(jié)節(jié),HE 染色后在光鏡下觀察,肝臟細胞結(jié)構(gòu)排列無序,細胞大小不一,異型性明顯,細胞核增多,可見病理性核分裂,與腸上皮病灶形態(tài)類似。 與模型組比較,中藥高劑量組、中西藥組、陽性對照組小鼠肝臟組織結(jié)節(jié)明顯少于模型組,細胞排列整齊,結(jié)構(gòu)清晰,僅可見少許異型細胞。 詳見圖2。
圖2 各組小鼠灌胃3 周后肝臟組織的HE 染色(×100)
與模型組比較,中藥高劑量組、中西藥組、陽性對照組P65、STAT3 蛋白表達顯著降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);與陽性對照組比較,中西藥組P65、STAT3 蛋白表達顯著降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。 中藥低、中、高劑量組中P65 及STAT3 蛋白進行組間比較,呈劑量依賴相關(guān),差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。 詳見圖3、表3。
圖3 瘤組織中P65 和STAT3 蛋白表達灰度條帶
表3 各組P65、STAT3 蛋白表達水平(±s,n=5)
表3 各組P65、STAT3 蛋白表達水平(±s,n=5)
注:與模型組比較,*P<0.05;與陽性對照組比較,△P<0.05。
組別模型組陽性對照組中藥低劑量組中藥中劑量組中藥高劑量組中西藥組P65 3.77±0.56 1.06±0.36*3.15±0.29*△2.78±0.12 1.21±0.30*△0.62±0.16*△STAT3 2.79±0.67 0.68±0.28*2.75±0.23 1.82±0.19 0.64±0.08*0.28±0.07*△
與模型組相比,中藥低劑量組、中藥中劑量組以及中藥高劑量組的TNF-α 濃度含量呈下降趨勢,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。中藥低、中、高劑量組進行組間比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),與陽性對照組相比中西藥組,TNF-α 濃度降低,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。 詳見表4。
表4 各組TNF-α 濃度表達水平(pg/mL,±s,n=5)
表4 各組TNF-α 濃度表達水平(pg/mL,±s,n=5)
注:與模型組比較,*P<0.05;與陽性對照組比較,△P<0.05。
組別模型組陽性對照組中藥低劑量組中藥中劑量組中藥高劑量組中西藥組TNF-α 濃度223.574±15.253 93.657±10.273*208.452±12.354*△175.147±12.281*△68.382±13.607*△65.955±10.020*△
目前研究發(fā)現(xiàn),有兩種相對成熟的學(xué)說可以解釋為何結(jié)直腸癌較易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移:“種子-土壤”及“機械和解剖”學(xué)說。 “種子-土壤”學(xué)說認為腫瘤的轉(zhuǎn)移不僅取決于自身的繁殖、分裂、擴張能力,還取決于腫瘤細胞天生生長的“土壤”,即腫瘤微環(huán)境。腫瘤微環(huán)境中包含了一種重要的狀態(tài)即腫瘤炎性微環(huán)境[14]。腫瘤炎性微環(huán)境主要由巨噬細胞、中性粒細胞、淋巴細胞,及其分泌的細胞因子、趨化因子和生長因子等炎性介質(zhì)構(gòu)成[15]。 NF-κB 被認為是腫瘤炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器,在哺乳動物中,通常以P65/P50 二聚體的形式傳遞轉(zhuǎn)錄活性。 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3(STAT3)是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子,亦可通過磷酸化(p-STAT3)被激活,激活后的STAT3 可通過誘導(dǎo)細胞因子和趨化因子等的表達,在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。 不同細胞的活化、細胞因子水平的變化、炎性反應(yīng)失衡等導(dǎo)致肝臟轉(zhuǎn)移前微環(huán)境改變,是循環(huán)腫瘤細胞最終在肝臟定植、生長的關(guān)鍵[16-17]。 多種復(fù)雜類型細胞存在于人體肝臟內(nèi),其中的Kupffer 細胞本質(zhì)屬于巨噬細胞,其主要起到抗原呈遞的作用,IL-1、IL-6、P65、STAT3、TNF-α 等細胞因子在一定條件下可由Kupffer 細胞釋放從而影響肝臟微環(huán)境。 因此,炎性相關(guān)因子在肝臟轉(zhuǎn)移瘤的形成過程中可能扮演較重要的角色[18]。
結(jié)直腸癌發(fā)病機制復(fù)雜,涉及多條通路和多種基因的調(diào)控,這與中醫(yī)藥治療具有“多成分、多途徑、多靶點”等作用特點契合[25],因此,中醫(yī)藥在治療腫瘤方面的作用被越來越多的科研工作者所關(guān)注。在中醫(yī)中,結(jié)直腸癌屬于“腸覃”“臟毒”和“鎖肛痔”等病癥范圍。《醫(yī)宗金鑒·臟毒》中論述:“此病有內(nèi)外陰陽之別”說明結(jié)直腸癌的病因復(fù)雜,與飲食不節(jié)、邪毒內(nèi)侵、情志不遂、臟腑虛損等因素相關(guān),其局部以濕熱瘀毒為主屬實,全身氣血虧虛以脾腎為主屬虛,因此,正虛為本,濕熱瘀毒為標是結(jié)直腸癌發(fā)病的病機特點[19-20]??拱┓酪破等婷t(yī)經(jīng)驗方,主要由紅參、半枝蓮、黃芪、薏苡仁、姜黃、女貞子、墨旱蓮、莪術(shù)、九香蟲、枸杞子、白術(shù)、湘曲等中藥組成。方中以紅參為君,起到大補元氣、健脾益氣之功;半枝蓮為臣,奏清熱解毒、化瘀利尿之效;黃芪、白術(shù)、薏苡仁益氣健脾;湘曲消食健胃,女貞子、墨旱蓮、枸杞子滋補肝腎;莪術(shù)、九香蟲、姜黃行氣破血;全方合用,具有疏肝健脾、補腎益氣,化瘀解毒等功效。多年的臨床應(yīng)用顯示,抗癌防移片可降低結(jié)直腸癌患者術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移率。
本研究結(jié)果顯示,造模成功后,中藥高劑量組的小鼠的精神狀態(tài)、大便稀溏、腹水等一般情況有明顯改善,并且造模后小鼠體質(zhì)量增加。中藥高劑量組肝組織瘤體平均體質(zhì)量均低于模型組,一定程度上可抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移瘤的生長。 光鏡下觀察肝臟病理組織變化提示,與模型組比較,中藥高劑量組、中西藥組、陽性對照組小鼠組織細胞排列整齊,結(jié)構(gòu)清晰,僅可見少許異型細胞。抗癌防移片抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移,分子機制研究結(jié)果顯示,抗癌防移片可顯著抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移瘤組織中P65 和STAT3 的蛋白表達,同時也可顯著抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移瘤動物模型血清中外泌的TNF-α 蛋白濃度表達,上述結(jié)果證實了抗癌防移片抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的作用機制之一與調(diào)控NF-κB 和STAT3 信號通路的蛋白及基因表達相關(guān)。 本次動物實驗研究結(jié)果提示,抗癌防移片對預(yù)防結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移有一定的作用,其機制與抑制P65、STAT3、TNF-α 蛋白表達有一定的關(guān)系。 綜上所述,抗癌防移片可通過NF-κB 及STAT3 通路,發(fā)揮其抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移治療目的,為抗癌防移片治療結(jié)直腸癌的臨床應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)。