五味子乙素通過Wnt/β-catenin 信號通路抑制膀胱癌增殖、遷移和侵襲

向玲寶，朱 奕，左 玲，劉宏偉

（1.廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院泌尿外科研究室，廣東 湛江 524001；2.廣東醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院中醫(yī)科，廣東 湛江 524003）

根據(jù)組織學類型進行分型，膀胱癌可分為鱗癌、尿路上皮癌和腺癌等［1］，其中90%以上為尿路上皮癌。膀胱尿路上皮癌中約75%為非肌層浸潤性，25%為肌層浸潤性或轉(zhuǎn)移性［2］。2020 年全球癌癥數(shù)據(jù)顯示，膀胱癌占全球癌癥診斷的3%，占男性癌癥診斷的4.4%［3］。在我國，男性膀胱癌發(fā)病率為女性的3.8 倍，男性死亡率為女性的4 倍，是威脅我國居民健康的主要惡性腫瘤之一［4］。對于非肌層浸潤性膀胱癌的治療主要采用經(jīng)尿道膀胱腫瘤電切術(shù)，術(shù)后輔以膀胱內(nèi)化療藥物或卡介苗灌注，但術(shù)后具有較高的復發(fā)率。對于肌層浸潤性膀胱癌，主要采用根治性膀胱切除、化療、放療等綜合治療措施，但術(shù)后2 年內(nèi)有約50%的患者出現(xiàn)復發(fā)［5］。對于不能耐受手術(shù)或者轉(zhuǎn)移性膀胱癌者可行靜脈化療或者免疫治療，療效仍不滿意，并且靜脈化療會引起消化道反應、白細胞降低等不良反應，免疫治療亦可出現(xiàn)免疫相關(guān)不良反應，如瘙癢、疲乏、惡心、無力、皮疹、發(fā)熱等［6］?？傮w而言膀胱癌的治療方案仍需要進一步優(yōu)化，亟需探討療效滿意且不良反應較低的潛在抗癌藥物，因此將目光投向植物來源的中藥單體，目前有大量研究發(fā)現(xiàn)植物來源的中藥單體在腫瘤抑制方面發(fā)揮著重要的作用。

五味子作為中醫(yī)臨床常用藥材，是木蘭科五味子 屬 植 物 的 干 燥 成 熟 果 實［7］。五 味 子 乙 素 （Schisandra B）是中藥北五味子中一種活性單體，研究表明，五味子乙素表現(xiàn)出抗炎、抗氧化等廣泛的藥理作用［8］。近年來發(fā)現(xiàn)，五味子乙素能夠發(fā)揮抗腫瘤作用，齊玲等［9］發(fā)現(xiàn)五味子乙素聯(lián)合γ-分泌酶抑制劑可以抑制人膠質(zhì)瘤增殖。彭朝陽等［10］發(fā)現(xiàn)五味子乙素可降低細胞侵襲能力、減少新生血管生成、誘導肝癌細胞凋亡。NASSER 等［11］發(fā)現(xiàn)五味子乙素可以有效抑制前列腺癌細胞的增殖，且具有濃度依賴性。然而，五味子乙素在膀胱癌的作用尚未闡明。本研究擬通過體外實驗探討五味子乙素對膀胱癌細胞增殖、遷移、侵襲的影響及分子機制，為膀胱治療提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

人膀胱尿路上皮癌T24 和UM-UC-3 細胞株均從中國科學院細胞庫（上海）購入；胎牛血清、DMEM 培養(yǎng)基及RPMI-1640 培養(yǎng)基購自Gibco 公司；五 味 子 乙 素（貨 號200648-190901，CAS 號61281-37-6，檢測純度≥99%）購自江蘇永健醫(yī)藥科技有限公司；Cell Counting Kit 試劑盒購自DOJINDO 公司；基質(zhì)膠購買于Sigma 公司（貨號E0282）；BCA 蛋白質(zhì)定量檢測試劑盒購自生工生物工程（上海）股份有限公司；c-myc（貨號10828-1-AP）、β-catenin 抗體（貨號66009-1-Ig）和GAPDH（貨號10494-1-AP）抗體購自Proteintech 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 細胞培養(yǎng) T24 和UM-UC-3 細胞分別培養(yǎng)于含有10% 胎牛血清、1% 青霉素/鏈霉素的RPMI-1640 和DMEM 培 養(yǎng) 基，置 于37 °C 的 恒 溫 培 養(yǎng)箱（含5% 濃度CO2）中培養(yǎng)。

1.2.2 五味子乙素對膀胱癌細胞半數(shù)抑制濃度的確定 將T24 和UM-UC-3 細胞消化重懸，按照每孔1 × 103個細胞的密度接種于96 孔板。24 h 后吸掉 培 養(yǎng) 基，分 別 加 入0.5、1、5、10、20、40、80、160 μmol/L 濃度的五味子乙素，每個濃度設3 個復孔，藥物作用48 h，在每孔中加入10 μL CCK-8 溶液，孵育2 h 后使用酶標儀測定在450 nm 波長下的OD值。以細胞存活率作為縱坐標，以log（藥物濃度）作為橫坐標，繪制濃度效應曲線，確定半數(shù)抑制濃度（IC50）。

1.2.3 CCK-8 法檢測五味子乙素對細胞活力的影響 將T24 和UM-UC-3 細胞消化重懸并計數(shù)，將細胞接種于96 孔板中，每孔1 × 103個細胞。24 h后棄舊培養(yǎng)基，分別用不同濃度的五味子乙素溶液（0、20、40、80 μmol/L）處理，于加藥后24、48、72 h向每孔加入10 μL CCK-8 溶液，孵育2 h 后使用酶標儀在450 nm 波長下測定樣品的OD 值。將0 μmol/L 組的細胞活力定義為100%，細胞活力計算公式為：細胞活力=（實驗組OD 值-培養(yǎng)基OD 值）/（對照組OD 值-培養(yǎng)基OD 值）×100%。

1.2.4 Transwell 遷移實驗檢測五味子乙素對細胞遷移能力的影響 取對數(shù)生長的T24 和UM-UC-3細胞，胰蛋白酶消化后離心，用不含血清的培養(yǎng)基重懸并計數(shù)。取600 μL 含20%血清濃度的完全培養(yǎng)基加入24 孔板下室，Transwell 小室內(nèi)加入200 μL 細胞懸液，每個小室含8 × 104個細胞，置于37°C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。Transwell 小室采用多聚甲醛固定、結(jié)晶紫溶液染色各30 min。流動自來水沖洗小室側(cè)壁多余結(jié)晶紫溶液，待其自然晾干后于顯微鏡下隨機選取3 個視野進行拍照并統(tǒng)計穿膜細胞數(shù)目。

1.2.5 劃痕實驗檢測五味子乙素對細胞劃痕愈合率的影響 取對數(shù)生長期T24 和UM-UC-3 細胞，在6 孔板中接種細胞，每孔3×105個細胞。待細胞貼壁長滿整個孔板后用200 μL 無菌移液槍頭用力垂直劃線，用PBS 清洗2 次。分別加入 0、20、40、80 μmol/L 濃度的五味子乙素溶液，用無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)培養(yǎng)24 h。分別在細胞劃痕后0 h 和24 h 拍照。劃痕愈合率＝（0 h 劃痕寬度—24 h 劃痕寬度）/ 0 h劃痕寬度×100%。

1.2.6 Transwell 侵襲實驗檢測五味子乙素對細胞侵襲能力的影響 按照基質(zhì)膠∶培養(yǎng)基=1∶5 的比例在冰上進行稀釋，小室內(nèi)鋪入50 μL 的基質(zhì)膠稀釋液并放置3～4 h 使之凝固。用胰酶消化對數(shù)生長期的T24 和UM-UC-3 細胞，離心、重懸細胞計數(shù)，在6 孔板每個孔中加入完全培養(yǎng)基2 mL（含2×105個細胞），24 h 后采用不同濃度的五味子乙素（0、20、40、80 μmol/L）處理，24 h 后消化細胞，離心后用無血清培養(yǎng)基重懸并計數(shù)。取200 μL 細胞懸液加入Transwell 小室內(nèi)，取600 μL 完全培養(yǎng)基加入24 孔板內(nèi)，放在37 °C 培養(yǎng)箱中孵育24 h。將Transwell小室用4%多聚甲醛液中固定、0.1%結(jié)晶紫染色，自來水流水沖洗小室外多余結(jié)晶紫染液，用棉簽將小室內(nèi)面的細胞擦掉，待其自然晾干后顯微鏡下觀察并隨機選取3 個不同視野拍照，統(tǒng)計細胞數(shù)目，計算平均值。

1.2.7 Western blot 檢測五味子乙素對Wnt/β-catenin 通路相關(guān)蛋白表達的影響 在膀胱癌細胞中分別加入0、20、40、80 μmol/L 濃度的五味子乙素，48 h 后吸掉培養(yǎng)基，用PBS 清洗后用RIPA 裂解液裂解30 min，細胞刮刀刮取細胞收集至離心管，離心后提取總蛋白。蛋白濃度采用BCA 法進行測定，配制SDS-PAGE 凝膠，將30 μg 蛋白質(zhì)樣品加入至每個孔中，恒壓電泳2 h。恒流電轉(zhuǎn)2 h 將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到PVDF 膜，然后在室溫下用含5%脫脂奶粉的TBST 溶液浸泡PVDF 膜1 h，分別將一抗β-catenin（1∶5 000）、c-myc（1∶2 000）和GAPDH（1∶10 000）加入到相應的PVDF 膜上，置于4°C 冰箱內(nèi)過夜。次日用TBST 溶液清洗PVDF 膜3 次，室溫下孵育相應的二抗1 h，TBST 清洗3 次，每次10min，然后利用化學發(fā)光法進行曝光并采集圖片。

1.3 統(tǒng)計學方法

采 用Graphpad Prism7.0、Image J 以 及SPSS 20.0 軟件進行分析，計量資料采用均數(shù)±標準差表示，多組間的比較采用單因素方差分析，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，P＜0.05 表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 五味子乙素對膀胱癌細胞半數(shù)抑制濃度的確定

分別用0.5、1、5、10、20、40、80、160 μmol/L 濃度的五味子乙素處理膀胱癌T24 和UM-UC-3 細胞48 h，濃度效應曲線顯示40 μmol/L 的濃度最接近半數(shù)抑制濃度（圖1），后續(xù)實驗采用20、40、80 μmol/L 三個濃度。

圖1 五味子乙素對膀胱癌T24 和UM-UC-3 細胞作用濃度的確定Fig 1 Determination of the concentration of Schisandra B on bladder cancer T24 and UM-UC-3 cells

2.2 五味子乙素對膀胱癌細胞活力的影響

與0 μmol/L 濃度組比較，五味子乙素干預T24和UM-UC-3 細胞24、48、72 h 后細胞活力下降，隨著五味子乙素濃度和孵育時間的增加，T24 和UM-UC-3 細胞的活力逐漸下降，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），表明五味子乙素明顯抑制T24 和UM-UC-3 細胞的增殖，呈時間和劑量依賴性。結(jié)果見圖2、表1 和表2。

表1 不同濃度五味子乙素作用不同時間對T24 細胞活力的影響（n=3，±s）Tab 1 Effects of different concentrations of Schisandra B on the viability of T24 cells at different time points （n=3，±s）

表1 不同濃度五味子乙素作用不同時間對T24 細胞活力的影響（n=3，±s）Tab 1 Effects of different concentrations of Schisandra B on the viability of T24 cells at different time points （n=3，±s）

藥物濃度0 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L 80 μmol/L F P 24 h 100 92.33±4.16 76.33±4.58 53.03±5.29 83.926＜0.001 48 h 100 80.67±4.04 60.67±4.51 39.67±5.03 139.362＜0.001 72 h 100 72.33±4.93 46.33±5.51 26.67±3.51 229.652＜0.001 15.661 41.354 23.761 0.004＜0.001 0.001 FP

表2 不同濃度五味子乙素作用不同時間對UM-UC-3 細胞活力的影響（n=3，±s）Tab 2 Effects of different concentrations of Schisandra B on the viability of UM-UC-3 cells at different time points（n=3，±s）

表2 不同濃度五味子乙素作用不同時間對UM-UC-3 細胞活力的影響（n=3，±s）Tab 2 Effects of different concentrations of Schisandra B on the viability of UM-UC-3 cells at different time points（n=3，±s）

藥物濃度0 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L 80 μmol/L F P 24 h 100 89.33±3.51 74.00±5.29 60.00±3.00 74.622＜0.001 48 h 100 77.00±4.36 57.33±4.73 39.33±3.51 152.039＜0.001 72 h 100 61.00±6.56 46.33±5.03 30.67±4.51 119.424＜0.001 24.435 23.079 49.056 0.001 0.002＜0.001 FP

圖2 五味子乙素對膀胱癌T24 和UM-UC-3 細胞活力的影響Fig 2 Effects of Schisandra B on the viability of bladder cancer T24 and UM-UC-3 cells

2.3 五味子乙素對膀胱癌細胞遷移能力的影響

與0 μmol/L 濃度組比較，不同濃度的五味子乙素 作 用T24 和UM-UC-3 細 胞24 h，Transwell 遷 移實驗表明隨著五味子乙素濃度增加，T24 和UM-UC-3 細胞遷移數(shù)目逐漸降低，差異有統(tǒng)計學意 義（P＜0.05）。劃 痕 實 驗 結(jié) 果 顯 示，T24 和UM-UC-3 細胞劃痕愈合率隨著五味子乙素濃度的增加而呈現(xiàn)遞減趨勢，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結(jié)果見圖3、表3。

表3 五味子乙素對T24 和UM-UC-3 細胞遷移的影響（n=3，±s）Tab 3 Effects of Schisandra B on migration of T24 and UM-UC-3 cells（n=3，±s）

表3 五味子乙素對T24 和UM-UC-3 細胞遷移的影響（n=3，±s）Tab 3 Effects of Schisandra B on migration of T24 and UM-UC-3 cells（n=3，±s）

注：與0 μmol/L 組比較，*P＜0.05；與20 μmol/L 組比較，#P＜0.05；與40 μmol/L 組比較，ΔP＜0.05。

藥物濃度T24 UM-UC-3遷移細胞數(shù)（個）劃痕愈合率（%）遷移細胞數(shù)（個）劃痕愈合率（%）359.30±22.74 284.00±6.56*164.70±5.51*#143.00±11.36*#Δ 173.638＜0.001 0 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L 80 μmol/L FP 73.79±4.83 45.22±2.49*30.31±2.84*#18.95±1.36*#Δ 171.234＜0.001 436.70±14.05 160.30±8.02*94.67±4.51*#72.00±3.00*#Δ 1164.274＜0.001 63.99±4.15 49.01±2.27*41.22±2.80*#31.94±1.76*#Δ 66.351＜0.001

圖3 五味子乙素對膀胱癌T24 和UM-UC-3 細胞遷移的影響Fig 3 Effects of Schisandra B on migration ability of bladder cancer T24 and UM-UC-3 cells

2.4 五味子乙素對膀胱癌細胞侵襲能力的影響

Transwell 侵 襲 實 驗 數(shù) 據(jù) 顯 示，與0 μmol/L 濃度組比較，T24 和UM-UC-3 細胞的侵襲能力隨著五味子乙素濃度增大而降低，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結(jié)果見圖4、表4。

圖4 五味子乙素對膀胱癌T24 和UM-UC-3 細胞侵襲能力的影響Fig 4 Effects of Schisandra B on the invasion ability of bladder cancer T24 and UM-UC-3 cells

表4 五味子乙素對T24和UM-UC-3細胞侵襲的影響（n=3，±s）Tab 4 Effects of Schisandra B on the invasion of T24 and UM-UC-3 cells （n=3，±s）

表4 五味子乙素對T24和UM-UC-3細胞侵襲的影響（n=3，±s）Tab 4 Effects of Schisandra B on the invasion of T24 and UM-UC-3 cells （n=3，±s）

注：*與0 μmol/L 組比較，P＜0.05；#與20 μmol/L 組比較，P＜0.05；Δ與40 μmol/L 組比較，P＜0.05

UM-UC-3 侵襲細胞數(shù)（個）藥物濃度T24 侵襲細胞數(shù)（個）414.00±13.53 285.70±14.29*211.00±8.54*#150.00±4.58*#Δ 322.180＜0.001 0 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L 80 μmol/L FP 298.70±9.51 199.30±6.03*162.70±7.51*#94.33±6.03*#Δ 397.359＜0.001

2.5 五味子乙素對Wnt/β-catenin 信號通路相關(guān)蛋白的影響

Western blot 結(jié) 果 顯 示，與0 μmol/L 濃 度 組 比較，隨著五味子乙素濃度增加，β-catenin 和c-myc 蛋白表達呈遞減趨勢，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結(jié)果見圖5、表5。

表5 五味子乙素對T24 和UM-UC-3 細胞β-catenin 和c-myc 蛋白的影響（n=3，±s）Tab 5 Effects of Schisandra B on the expression of β-catenin and c-myc proteins in T24 and UM-UC-3 cells （n=3，±s）

表5 五味子乙素對T24 和UM-UC-3 細胞β-catenin 和c-myc 蛋白的影響（n=3，±s）Tab 5 Effects of Schisandra B on the expression of β-catenin and c-myc proteins in T24 and UM-UC-3 cells （n=3，±s）

注：與0 μmol/L 組比較，*P＜0.05；與20 μmol/L 組比較，#P＜0.05；與40 μmol/L 組比較，ΔP＜0.05。

藥物濃度T24 UM-UC-3 c-myc β-catenin c-myc β-catenin 0 μmol/L 20 μmol/L 40 μmol/L 80 μmol/L 1.00±0.03 0.81±0.02*0.64±0.03*#0.43±0.02*#Δ 286.949＜0.001 FP 1.00±0.04 0.65±0.03*0.45±0.01*#0.35±0.04*#Δ 223.680＜0.001 1.00±0.07 0.73±0.03*0.55±0.03*#0.47±0.01*#Δ 104.349＜0.001 1.00±0.06 0.75±0.00*0.53±0.02*#0.45±0.01*#Δ 186.971＜0.001

圖5 五味子乙素處理后T24 和UM-UC-3 細胞內(nèi)β-catenin 和c-myc 蛋白變化Fig 5 protein changes of β-catenin and c-myc in T24 and UM-UC-3 cells after treatment with Schisandra B

3 討論

隨著我國人口結(jié)構(gòu)老齡化，膀胱癌的發(fā)生率和死亡率逐年增加［12］。膀胱癌是起源于尿路上皮的異質(zhì)性腫瘤，熒光或窄譜光引導下經(jīng)尿道膀胱腫瘤切除術(shù)能同時兼顧診斷和治療非肌層浸潤性膀胱癌［5］，采用根治性膀胱切除術(shù)并聯(lián)合盆腔淋巴結(jié)清掃治療肌層浸潤性膀胱癌，能有效降低腫瘤局部復發(fā)或遠處轉(zhuǎn)移的幾率，改善患者預后［13］。但由于手術(shù)風險高、創(chuàng)傷大，以及術(shù)后生活質(zhì)量差等原因，部分患者拒絕行根治性膀胱切除術(shù)，需要尋求新的治療方法。

此前有研究表明五味子乙素具有抑制腫瘤細胞增殖的作用，趙煒等［14］發(fā)現(xiàn)五味子乙素具有較好的抗乳腺癌作用，張卉等［15］發(fā)現(xiàn)五味子乙素可以有效抑制甲狀腺癌的增殖，Jiang 等［16］發(fā)現(xiàn)五味子乙素可以抑制膠質(zhì)瘤轉(zhuǎn)移，然而在膀胱癌中的作用尚不清楚。本研究CCK-8 實驗提示五味子乙素呈時間和劑量依賴性抑制膀胱癌細胞的增殖。Transwell 遷移和劃痕實驗的結(jié)果均顯示五味子乙素能夠抑制膀胱癌細胞的遷移能力，隨著五味子乙素濃度的增加，膀胱癌細胞在處理24 h 后的遷移距離和細胞數(shù)目受到更大程度的抑制。Transwell 侵襲實驗結(jié)果表明細胞的穿膜比例與五味子乙素的濃度呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，五味子乙素濃度越高，穿過基膜的細胞比例越少，表明五味子乙素能夠抑制膀胱癌細胞的侵襲能力。此外，有研究指出五味子乙素通過Wnt/β-catenin 信號通路途徑抑制人胰腺癌細胞增殖和侵襲［17］，并且也通過介導該信號通路誘導胰腺癌細胞及乳腺癌細胞的凋亡［17，18］。Wnt/β-catenin信號通路異常激活與惡性腫瘤的發(fā)生、不良預后等密切相關(guān)，當胞質(zhì)中β-catenin 分子累積到一定程度便可轉(zhuǎn)移至細胞核內(nèi)。在細胞核中β-catenin 與LEF/TCF 轉(zhuǎn)錄因子家族結(jié)合進而啟動下游c-myc等原癌基因的轉(zhuǎn)錄而促進細胞的增殖、遷移與侵襲［19］。C-myc 是 原 癌 基 因MYC 編 碼 的 轉(zhuǎn) 錄 因 子，是Wnt/β-catenin 信號通路途徑的核心分子之一［20］，其在膀胱癌中過表達并參與調(diào)控膀胱癌細胞的增殖與侵襲［21］。本團隊前期研究發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號通路激活促進膀胱癌的增殖和侵襲［22］。據(jù)此本研究探索五味子乙素是否通過Wnt/β-catenin 信號通路途徑抑制膀胱癌的增殖、遷移和侵襲，本研究采用western-blot 檢測了Wnt/β-catenin 信號通路中的關(guān)鍵分子β-catenin 以及下游靶基因c-myc 蛋白的表達，結(jié)果表明隨著五味子乙素濃度的增加，β-catenin 和c-myc 蛋白的相對表達量呈現(xiàn)遞減趨勢，說明五味子乙素通過降低β-catenin 和c-myc 蛋白的表達抑制Wnt/β-catenin 信號通路的激活，從而抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲。

綜上所述，本研究表明五味子乙素能夠抑制膀胱癌細胞的的增殖、遷移、侵襲能力。此外還發(fā)現(xiàn)五味子乙素能降低β-catenin 和c-myc 蛋白的表達，說明其通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路的激活而發(fā)揮膀胱癌抑癌作用，其深入機制有待進一步探討。