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摘要:研究下瘀血湯對肝癌細胞的作用以及對 Nanog信號通路的影響。方法:將 HepG2細胞分為空白血清組、低劑 量含藥血清組、中劑量含藥血清組;高劑量含藥血清組,通過 MTT、流式細胞儀、Transwell測肝癌細胞增殖、凋亡及侵襲情 況,實時 PCR、蛋白質印跡法測 NanogmRNA、Bcl 2、胱天蛋白酶 3水平。結果:空白血清組肝癌細胞的 OD值及侵襲數量 高于中劑量、高劑量含藥血清組(P<0 05),肝癌細胞凋亡率低于低劑量、中劑量、高劑量含藥血清組(P<0 05),高劑量 含藥血清組肝癌細胞 OD值及侵襲數量最少、凋亡最高;空白血清組肝癌細胞中 NanogmRNA及 Bcl 2蛋白表達高于低劑 量、中劑量、高劑量含藥血清組(P<0 05),胱天蛋白酶 3的蛋白表達水平低于低劑量、中劑量、高劑量含藥血清組(P< 0 05),與低劑量、中劑量劑量含藥血清組比較,高劑量含藥血清組肝癌細胞中 NanogmRNA及 Bcl 2蛋白表達明顯降低 (P<0 05),胱天蛋白酶 3蛋白表達顯著升高(P<0 05)。結論:下瘀血湯通可抑制肝癌細胞的活性及其侵襲力、促進癌 細胞的凋亡,其作用機制可能調控與 Nanog信號通路,從而促進胱天蛋白酶 3的表達、抑制 Bcl 2水平有關。
關鍵詞 :下瘀血湯;肝癌細胞;Nanog信號通路;肝癌細胞活性;肝癌細胞凋亡;肝癌細胞侵襲;B細胞淋巴瘤 2;胱天蛋白酶 3
肝癌是一種發生在肝臟的惡性腫瘤,其發病率 較高,致死人數較多。據相關數據統計表明,世界上 每年約 60萬人患肝癌,在我國,患有肝癌的人數占 全世界的 50%之多[ 1 2] 。早期肝癌患者無明顯的癥 狀,患者在檢查時多為中晚期,因此導致肝癌晚期患 者在 5年內的生存率僅有 5%[ 3 4] 。對于癌癥的治 療,我國目前主要以手術以及化療為主,但化療的耐 藥性較強,使得患者在的預后達不到理想目標。近 年來,中藥在臨床上對于治療肝癌具有一定的優勢, 中藥中下瘀血湯最早用于婦女產后淤血等,根據近 年來的實驗研究發現,下瘀血湯可抗肝纖維化、防治 肝硬化[ 5 6] 。下瘀血湯由生大黃、桃仁、錎蟲等多為中藥組成,周岱翰教授運用下瘀血湯治療肝癌積累 了豐富經驗[ 7] 。Nanog(胚胎干細胞轉錄因子)是一 種與干細胞特性相關的轉錄因子,近年來研究表明, 癌細胞中的干細胞樣特性(為高表達干細胞相關基 因特征)與腫瘤的惡性發展及預后聯系密切,因此 Nanog在腫瘤中的作用引起了醫學界的重視[ 8 9] 。 至今,在前列腺癌等多種癌癥中均發現 Nanog的表 達異常,在 肺 癌 細 胞 體 內 成 瘤 的 過 程 中 也 發 現 Nanog的異常表達[ 10 11] ,但對于癌細胞活性的具體 作用機制目前為止尚不明確,因此本研究探討下瘀 血湯對肝癌細胞的作用及對 Nanog的影響。
1 材料與方法
1 .1 材料
1 .1 .1 動物 選取 10只 6~8周齡健康 SD大鼠, 雄性,體質量(0 12±0 02)kg,購自上海西唐生物公 司(動物合格證號:粵檢證字第 95A08號)。常規飼 養,自由飲食飲水,飼養 1周后進行實驗。人肝癌細 胞 HepG2來自廣州吉妮歐公司,置于 37℃、5%的 CO2培養箱內培養 4h,待細胞完全貼壁后,更換培 養液(10%胎牛血清杜爾貝科改良伊格爾培養基 (Dulbecco′smodifiedEagleMedium,DMEM)),待細 胞融合度到 80%~90%時,傳代,吸棄培養基,磷酸 鹽緩沖液(Phosphate BufferedSaline,PBS)沖洗 3次, 胰蛋白酶(0 25%)消化,完全培養基中斷。將剩余 貼壁細 胞 吹 打 脫 落,收 集 細 胞 懸 液 至 離 心 管 中 (15mL)離心 5min,離心半徑 8cm,1500r/min。 去上清液,重懸,按 1∶3比例接種到新的培養瓶,作 好標記,繼續培養。取 3~5代細胞用于實驗。本研 究已通過南方醫科大學珠江醫院醫學倫理委員批準 (倫理審批號:2017 074)。 1. 1. 2 藥物 下瘀血湯:生大黃(四川商宇藥業公 司,批號:074180801),桃仁(上海哈靈公司,批號: 120953 200705),錎 蟲 (廣 東 三 藍 公 司,批 號: Z19991101),由南方醫科大學珠江醫院中藥制劑室 煎制,濃度為每毫升含生藥量 0 4g。 1 .1. 3 試劑與儀器 DMEM培養液(上海吉諾生物 公司,貨號:CM0104),胎牛血清(杭州沃豐生物公 司,貨號:SFBE),酶標儀(上海閃譜科技公司,型號: ReadMax1900),流式細胞儀(賽默飛世爾科技生命 科學產品,型號:AttuneNxT),胰蛋白酶(上海實維 儀器技術公司,型號:9002 07 7)。
1. 2 方法
1. 2 .1 分組與含藥血清制備 將培養的人肝癌細 胞 HepG2采用數字隨機法分為空白血清組、低劑量含藥血清組、中劑量含藥血清組、高劑量含藥血清 組。10只大鼠采用數字隨機法分為正常組及下瘀 血湯湯組,常規喂養,下瘀血湯組灌服(22 15g/kg) 水煎濃縮液,正常組給予同等劑量蒸餾水灌胃,2 次/d,共干預 1周,最后一次灌胃 2h后,正常組及 下瘀血湯組大鼠均戊巴比妥麻醉(3%),心臟取血, 分離血清,-20℃保存備用。 1. 2 .2 下瘀血湯干預方法 空白血清組:正常細胞 在 150μL10%大鼠空白血清培養基 +13 5mL無 血清培養基;低劑量含藥血清組:正常細胞在 75μL 2 5%大鼠下瘀血湯含藥血清 +75μL7 5%大鼠空 白血清培養基 +13 5mL無血清培養基;中劑量含 藥血清組:正常細胞在 75μL5%大鼠下瘀血湯含藥 血清 +75μL5%大鼠空白血清培養基 +13 5mL無 血清培養基;高劑量含藥血清組:正常細胞在150μL 10%大鼠下瘀血湯含藥血清 +13 5mL無血清培 養基。 1. 2. 3 檢測指標與方法 1 .2 .3. 1 MTT檢測各組肝癌細胞活性 將各組癌 細胞(3×103個/孔)接種到 96孔板中,貼壁后饑餓 24h,待細胞的密度培養到 50%時,更換培養基,加 入 MTT于 37 5℃,5%CO2下培養,4h后離棄上清 液,加入 DMSO,采用酶標儀于 490nm波長下測定 光密度 OD值。 1 .2. 3 .2 實時 PCR檢測各組 Nanog的表達 用 Tr izol裂解各組 HepG2細胞,提取 RNA并逆轉錄,將 逆轉后所得的 cDNA進行熒光反應實驗。擴增條件 為,94℃預變性 5min后,94℃ 30s,55℃ 30s, 72℃ 1min,共 35cycle,72℃延長 10min,以甘油 醛 3 磷酸脫氫酶(Glyceraldehyde 3 phosphateDehy drogenase,G3PDH)為內參。引物序列見表 1。1 .2. 3 .3 蛋白質印跡法檢測 Bcl 2、胱天蛋白酶 3 的表達 將 HepG2細胞細胞進行裂解并提取核蛋 白,并對核蛋白的濃度進行測量,分裝后,保存在零 下 20℃的環境中。將提取出的蛋白溶液和緩沖溶 液進行混均,按照 4∶1的比例進行電泳。后將蛋白 樣品(50μm)轉移聚偏二氟乙烯(Polyvinylidenefluo ride,PVDF)膜上,脫脂奶粉封閉 1h。加入 1抗按1∶100稀釋后孵育過夜,TTBS漂洗 3次,10min/次, 最后加入 2抗對溶液稀釋,常溫封閉。取出 PVDF 膜,漂洗 1次/隔 10min,共 3次,二氨基聯苯胺(3, 3′ diaminobenzidine,DAB)顯色后照相,后計算其蛋 白表達含量。 1. 2. 3 .4 流失細胞儀檢測各組肝癌細胞的凋亡情 況 收集細胞(2×105/孔)接種于 6孔板中,胰蛋白 酶消化,完全培養基終止;PBS清洗,進行細胞計數, 1250r/min,離心半徑 8cm,離心 6min,棄上清,混 入 500μLBindingBuffer(結合緩沖液)重懸。加入 5μLAnnexinV FITC混勻、10μL碘化丙啶(Propid iumIodide,PI)混勻,室溫避光孵育 5~15min,隨即 進行流式細胞儀檢測。 1 .2 .3 .5 Transwell法檢測各組肝癌細胞的侵襲力 各組 MCF 7細胞接種與 6孔板中,將 50mg/L 的基質膠稀釋后加入小室上層,37℃下呈凝膠狀 態,細胞數目為 1×105/mL,上室中加入細胞懸液, 下室中加入少量胎牛血清培養基,37 5℃,培養2d, 取出 培 養 基,拭 去 殘 留 細 胞,現 配 結 晶 紫,每 孔 500μL,將小室放入,25℃染色 30min,PBS清洗 1 次,晾干。顯微鏡觀察每個樣本連續選 5清晰視野 進行數量統計,然后計算器平均數。
1 .3 統計學方法
采用 SPSS21 0統計軟件進行 數據分析,采用單因素方差分析或重復測量方差分 析,計量資料采用均數 ±標準差(珋x±s)表示,以 P< 0 05為差異有統計學意義。
2 結果
2 .1 肝癌細胞活性比較
4組肝癌細胞 OD值隨著 時間的延長均有所增加,空白血清組與低劑量含藥 血清組在不同時間點的細胞活性均較為接近(P>005)空白血清組在 24h、48h、72h時 OD值均高于 中劑量、高 劑 量 含 藥 血 清 組,差 異 有 統 計 學 意 義 (P<001),低劑量含藥血清組、中劑量含藥血清 組、高劑量含藥血清組任意 2組比較,差異有統計學 意義(P<0 01)。見表 2。
2 .2 肝癌細胞中 NanogmRNA的表達結果比較
空白血清組肝癌細胞中NanogmRNA的水平高于低劑量、中劑量、高劑量含藥血清組,差異有統計 學意義(P<001),低劑量含藥血清組、中劑量含藥 血清組、高劑量含藥血清組任意 2組肝癌細胞中 NanogmRNA的水平比較,差異有統計學意義(P<0 01)。見表 3。
2 .3 肝癌細胞中 Bcl2
胱天蛋白酶 3蛋白表達結 果比較 空白血清組肝癌細胞中 Bcl2的蛋白表達 水平高于低劑量、中劑量、高劑量含藥血清組(P<001),胱天蛋白酶 3的蛋白表達水平低于低劑量、 中劑量、高劑量含藥血清組(P<001);低劑量、中 劑量、高劑量含藥血清組 3組肝癌細胞中 Bcl 2、胱 天蛋白酶 3蛋白任意 2組比較,差異均有統計學意 義(P<001)。見圖 1、表 4。
2. 4 肝癌細胞凋亡率比較
空白組肝癌細胞凋亡 最少,隨著藥物劑量的增加肝癌細胞凋亡增加,Q2 與 Q4相加顯示肝癌細胞凋亡數量。見圖 2。空白 血清組肝癌細胞凋亡率與低劑量含藥血清組比較明 顯降低(P<0 01),中劑量含藥血清組肝癌細胞凋 亡率高于低劑量含藥血清組(P<0 01),與中劑量 含藥血清組比較,高劑量含藥血清組肝癌細胞凋亡 率顯著升高(P<0 01)。見表 5。
2. 5 肝癌細胞侵襲能力比較
空白血清組肝癌細 胞的侵襲數量高于低劑量含藥血清組(P<001), 中劑量含藥血清組肝癌細胞的侵襲數量低于低劑量 含藥血清組(P<0 01),高劑量含藥血清組肝癌細 胞的侵襲數量最少,顯著低于其他 3組(P<0 01)。 見圖 3、表 6。
3 討論
研究發現誘發肝癌因素有多種,如病毒性肝炎、 酒精性肝病等,患有乙肝、肝硬化患者肝癌發病率較 高[ 12] 。肝癌干細胞是肝癌的起始細胞,是一種具有 很強的增殖分化能力的細胞,目前 Nanog是肝癌干 細胞的標志物,其對于干細胞的增殖分化等具有一 定的調控作用[ 13] ,有關研究發現,肝癌干細胞的增 殖分化越強時,Nanog的表達水平越高,但目前為止 未發現有何中藥物可調控其的表達,本研究探討藥 物對 Nanog的影響以及對肝癌細胞的作用。 圖 3 Transwell法檢測各組肝癌細胞侵襲力 (結晶紫染色,×400) 表 6 各組細胞凋亡率比較(珋x±s,%) 組別 細胞凋亡率 空白血清組 82 35±7 26 低劑量含藥血清組 75 18±6 75中劑量含藥血清組 6223±582高劑量含藥血清組 5427±6 57注:與空白血清組比較,P<0 01;與低劑量含藥血清組比 較,P<0 01;與中劑量含藥血清組比較,P<0 01 下瘀血湯中大黃具有清瘀熱、活血化瘀等作用, 其性寒,藥性沉穩;桃仁具有去除瘀血的功效,善于 破除血滯[ 14] ;下瘀血湯中大黃的有效成分大黃素根 據多種研究證實可阻礙多種腫瘤細胞的分化及增 殖。根據相關研究表明,下瘀血湯中的桃仁可抗血 栓、抗腫瘤等作用;土鱉蟲可破血逐瘀消積,具有促 進胃癌等癌細胞凋亡等作用。在耿燕楠[ 15] 研究下 瘀血湯對胃癌細胞的實驗中表明,其可促進胃癌細 胞的凋亡并抑制其生長。根據張浩等[ 16] 研究發現, 下瘀血湯通過下調核仁紡錘相關蛋白 1(Nucleolar Spindle associatedProtein1,Nusap1)的表達進而阻 礙肝癌細胞的增殖,同時又促使肝癌細胞凋亡加速。 本研究的結果與上述研究結果相似。 肝癌干細胞具有自我復制、多項分化及自我增 殖的功能,在體外特定條件下培養可抑制其分化, Nanog可通過結合靶基因調控區,可有效的抑制其 分化基因的表達[ 17] 。Nanog在肝癌細胞中水平生 升高是由于 Nanog具有自我分化分能力,在受到刺 激后表達增高可影響癌細胞發展進程,使其分化增 加,導致癌癥惡化。曾金敏等[ 18] 研究 Nanog對膀胱 癌作用機制中發現,Nanog被沉默后基質金屬蛋白 酶 2、基質金屬蛋白酶 9的表達降低,且侵入到襯墊 ?6372? WORLDCHINESEMEDICINE October.2022,Vol.17,No.19膜外側的 T24細胞減少,其癌細胞侵襲力降低。楊 曉文等[ 19] 對肝癌細胞的研究中提出,下調 Nanog的 水平,可抑制癌細胞的增殖。本研究與上述研究結 果相似,因此本研究認為,下瘀血湯可能是通過下調 Nanog水平減少癌細胞的活性。 Bcl 2(B細胞淋巴瘤 2)是凋亡抑制的標志物, 可聚集機體內突變的物質,促使癌細胞發生發展, Bcl 2可通過 P27來抑制細胞周期 G1/S轉換,具有 抑制細胞凋亡的作用[ 20] 。劉曉宇和張紅[ 21] 研究半 邊蓮煎劑對肝癌的作用及對肝癌中 P27及 Bcl 2的 影響時發現,半邊蓮煎劑可以抑制肝癌的發展,其作 用機制可能與半邊蓮抑制劑減弱了 Bcl 2的表達、 提高了 P27的表達有關。大黃是下瘀血湯中的一味 中藥材。孫瑋[ 22] 研究乳腺癌的研究中提出,大黃可 降低 Bcl 2的水平,促進癌細胞的凋亡。 胱天蛋白酶 3是由多腺苷二磷酸核糖聚合酶 及 APD 核糖組成細胞凋亡的執行蛋白酶,是一種凋 亡信號蛋白,對于細胞凋亡凋亡有正向促進作用,當 細胞凋亡時,多腺苷二磷酸核糖聚合酶的聯系被切 斷,使鋅指結構與催化區域分離,導致功能發揮異 常,加劇凋亡[ 23] 。孫媛和李青山[ 24] 等通過沙利度 胺聯合葉酸、氟尿嘧啶、奧沙利鉑(FolinicAcidFlu orouracilOxaliplatin,FOLFOX)促進了肝癌細胞凋亡 的研究發現,其作用機制與激活胱天蛋白酶 3信號 通路有關。根據耿燕楠[ 15] 的研究表明,下瘀血湯對 于胃癌裸鼠移植瘤生長抑制作用的研究發現,下瘀 血湯對胃癌裸鼠異種移植瘤的抑制率為 365%,其 機制與調控胱天蛋白酶 3、Bcl 2蛋白表達有關,這與 本研究結果相似,說明下瘀血湯促進肝癌細胞凋亡可 能與下調 Bcl2、提高胱天蛋白酶 3的表達有關。 綜上所述,下瘀血湯通可抑制肝癌細胞的活性 及其侵襲能力、促進癌細胞的凋亡,其作用機制可能 調控與 Nanog信號通路,從而促進胱天蛋白酶 3的 表達、抑制 Bcl 2水平有關。
作者:莫國臻 黃關璇 石宇昕 吳秀芹 曹傳輝 單位:南方醫科大學珠江醫院