吉林大学学报(医学版)  2019, Vol. 45 Issue (02): 234-238     DOI: 10.13481/j.1671-587x.20190204

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王云检, 张珉, 蒙博, 尤国华, 张璐阳
WANG Yunjian, ZHANG Min, MENG Bo, YOU Guohua, ZHANG Luyang
雷公藤甲素对裸鼠胰腺癌皮下移植瘤生长的抑制作用及其机制
Inhibitory effect of triptolide on growth of subcutaneous tumor of pancreatic cancer in nude mice and its mechanism
吉林大学学报(医学版), 2019, 45(02): 234-238
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2019, 45(02): 234-238
10.13481/j.1671-587x.20190204

文章历史

收稿日期: 2018-06-10
雷公藤甲素对裸鼠胰腺癌皮下移植瘤生长的抑制作用及其机制
王云检 , 张珉 , 蒙博 , 尤国华 , 张璐阳     
郑州大学附属肿瘤医院肝胆胰腺外科, 河南 郑州 450008
[摘要]: 目的: 观察雷公藤甲素对人胰腺癌荷瘤裸鼠的抑瘤作用,探讨其作用的分子机制。方法: 选择健康BALB/c裸鼠于右后肢皮肤移植人胰腺癌SW1990细胞,建立裸鼠荷瘤模型,将建模成功的裸鼠分为模型组、吉西他滨组和雷公藤甲素组,每组10只,另选10只健康裸鼠作为对照组。测量各组SW1990胰腺癌荷瘤裸鼠体质量,取肿瘤组织称质量,计算肿瘤抑制率;采用免疫组织化学法检测各组裸鼠胰腺组织中凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2的表达情况;采用Western blotting法检测各组裸鼠胰腺组织中凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、Caspase-9和Caspase-3表达水平。结果: 与吉西他滨组比较,雷公藤甲素组SW1990胰腺癌的肿瘤抑制率明显升高(P < 0.05)。HE染色观察,与模型组比较,雷公藤甲素组裸鼠胰腺癌肿瘤细胞增殖受到抑制。免疫组织化学检测,与模型组比较,雷公藤甲素组裸鼠胰腺组织中Bcl-2表达水平和Bcl-2/Bax比值明显降低(P < 0.05)。Western blotting法检测,与模型组比较,雷公藤甲素组裸鼠胰腺组织中Bax、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平均明显升高(P < 0.05),而Bcl-2蛋白表达水平明显降低(P < 0.05)。结论: 雷公藤甲素能抑制裸鼠肿瘤组织的生长,其机制可能与抑制胰腺肿瘤组织中Bcl-2的激活、促进Bax的表达、降低Bcl-2/Bax的比值、促使Caspase-9和Caspase-3激活及诱导胰腺癌移植瘤细胞凋亡有关。
关键词: 雷公藤甲素    人胰腺癌SW1990细胞    胰腺肿瘤    Bax    Bcl-2    Caspase-9    Caspase-3    
Inhibitory effect of triptolide on growth of subcutaneous tumor of pancreatic cancer in nude mice and its mechanism
WANG Yunjian , ZHANG Min , MENG Bo , YOU Guohua , ZHANG Luyang     
Department of Hepatobiliary and Pancreatic Surgery, Affiliated Cancer Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450008, China
[ABSTRACT]: Objective: To observe the antitumor effect of triptolide in the human pancreatic cancer tumor-bearing nude mice, and to explore its molecular mechanism. Methods: The healthy BALB/c nude mice were selected and transplanted with the human pancreatic cancer SW1990 cells into the skin of the right hind limb to establish the tumor-bearing model of nude mice. The successful modeling nude mice were divided into model group, gemcitabine group and triptolide group, 10 in each group; another 10 healthy nude mice were selected as control group. The tumor tissue of SW1990 pancreatic cancer tumor-bearing nude mice were weighed and the inhibitory rate of tumor was calculated. The expressions of apoptosis-related proteins Bax and bcl-2 in the pancreas tissue of the nude mice in each group were detected by immunohistochemistry. The expression levels of Bax, bcl-2, Caspase-9 and Caspase-3 in the pancreas tissue of the nude mice in each group were detected by Western blotting method. Results: Compared with gemcitabine group, the inhibitory rate of tumor of SW1990 pancreatic cancer in triptolide group was significantly increased(P < 0.05). The HE staining results showed that compared with model group, the proliferation of pancreatic cancer tumor cells in triptolide group was inhibited. The immunohistochemistry results showed that the expression level of Bcl-2 in the pancreas tissue and the Bcl-2 /Bax ratio of the nude mice in tripptolide group were lower than those in model group (P < 0.05). The Western blotting results showed that compared with model group, the expression levels of Bax, Caspase-9 and Caspase-3 in the pancreas tissue of the nude mice in triptolide group were significantly increased (P < 0.05), while the expression level of Bcl-2 was significantly decreased (P < 0.05). Conclusion: Triptolide can inhibit the growth of tumor tissue in the nude mice; its mechanism may be related to inhibiting the activation of Bcl-2 in pancreatic tumor tissue, promoting the expression of Bax, reducing the ratio of Bcl-2 /Bax, promoting the activation of Caspase-9 and Caspase-3, and inducing the apoptosis of pancreatic cancer transplanted tumor cells.
KEYWORDS: triptolide     human pancreatic cancer SW1990 cells     pancreas neoplasms     Bax     Bcl-2     Caspase-9     Caspase-3    

胰腺癌是消化系统最常见的高度恶性肿瘤之一。随着环境和饮食结构的改变,胰腺癌全球范围发病率和死亡率均呈逐年上升趋势,严重危胁人类的生命健康[1]。由于部位的特殊性,胰腺癌发病隐蔽,早期缺乏特异性表现,容易出现漏诊的情况,90%患者确诊时已到晚期[2]。目前, 胰腺癌的临床治疗手段主要以外科手术为主,近年来中药单体治疗肿瘤已经成为国内外医学研究的热点。雷公藤甲素(Triptolide)是从卫矛科雷公藤中提取的成分之一,具有多种生物活性,如抗肿瘤、抗炎等[3]。乔志新等[4]研究发现:雷公藤甲素作用于胰腺癌Bx PC-3和PANC-1细胞后可抑制其增殖并促进凋亡;采用罗丹明123和DCFH-DA染色方法测定到线粒体通透性增强,同时免疫印迹法检测到凋亡相关蛋白Bcl-2下调、Bax上调,认为雷公藤甲素可能通过增强线粒体通透性诱导细胞凋亡。目前,国内外关于雷公藤甲素对人胰腺癌SW1990细胞的体外抑制作用鲜有报道。本研究以雷公藤甲素为活性物质,通过移植胰腺癌细胞于裸鼠下肢,初步探讨雷公藤甲素抗胰腺癌作用及其分子机制。

1 材料与方法 1.1 主要试剂和仪器

雷公藤甲素(成都瑞芬思生物科技有限公司),注射用盐酸吉西他滨(南京正大天晴制药有限公司,国药准字H20093403),RPMI-1640培养液和0.25%蛋白酶(武汉博士德生物工程有限公司),Bax和Bcl-2兔抗鼠多克隆一抗(北京博奥森生物技术有限公司),DAB显色试剂盒(深圳晶美生物工程有限公司)。二氧化碳培养箱(美国Thermo Forma公司), 超净工作台(中国苏净集团安泰公司), TS100倒置显微镜(日本Nikon公司), AO-800石蜡包埋机和病理切片机(上海医疗器械厂), Elx800型全自动酶标仪(奥地利KIALAB公司)。

1.2 实验细胞

人胰腺癌细胞SW1990购于赛齐(上海)生物工程有限公司。将人胰腺癌细胞SW1990体外培养扩增,取对数生长期细胞,制备瘤细胞悬液,调整细胞密度为1×107 mL-1

1.3 实验动物

4~5周龄SPF级健康BALB/c裸鼠40只,雌雄各半, 体质量18~22 g,由中国科学院上海巴斯德实验动物中心提供,动物合格证号:SYXK(沪)2014-0017。

1.4 实验分组

将40只健康BALB/c裸鼠按体质量指数随机区组设计,于裸鼠背部靠近右后肢皮下注射0.2 mL SW1990细胞悬液(约2×106个瘤细胞),2周后测量裸鼠种植瘤直径, 以肿瘤直径≥5 mm判为造模成功, 共有30只裸鼠建模成功。按肿瘤体积大小及雌雄将荷瘤裸鼠平均分为3组,每组10只,分别为模型组、吉西他滨组和雷公藤甲素组。另选取10只健康正常裸鼠,于同样位置注射等体积生理盐水,作为对照组。根据人与鼠体质量换算法计算, 将雷公藤甲素用生理盐水按雷公藤甲素(g) :生理盐水(mL)= 1:20配制成雷公藤甲素混悬液(0.5 g·mL-1),冰箱贮存备用。分组后第2天开始用药。对照组和模型组裸鼠均予以生理盐水0.4 mL,雷公藤甲素组裸鼠以雷公藤甲素0.4 mL·d-1灌胃,3d灌胃1次,连续给药11次;吉西他滨组裸鼠采用腹腔注射吉西他滨125 mg·kg-1,3 d注射1次,连续给药11次。

1.5 各组裸鼠体质量和瘤体质量检测

末次给药24h后测量各组裸鼠体质量和瘤体大小。用水合氯醛麻醉裸鼠, 置于超净工作台,剥离皮下瘤体组织,称质量。部分瘤体组织用4%多聚甲醇固定,另一部分立即置于液氮中保存备用。根据瘤体组织质量,计算各组裸鼠瘤体组织质量平均值,按照公式计算各组裸鼠肿瘤抑制率。肿瘤抑制率= (模型组瘤质量-给药组瘤质量)/模型组平均瘤质量×100%。

1.6 HE染色观察裸鼠肿瘤组织形态表现

裸鼠肿瘤组织行HE染色, 取固定好的瘤体组织,石蜡包埋,切片(7~10μm),染色,脱水,二甲苯透明,树脂封片,置于显微镜下观察。

1.7 免疫组织化学检测裸鼠肿瘤组织中Bax和Bcl-2表达

取固定好的瘤体组织,石蜡包埋,切片(7~10μm), 采用兔二步法染色,烤片,水化,洗片,封闭,加入兔抗人抗体,洗片,滴加1滴羊抗兔IgG抗体,洗片,滴加1滴DAB溶液,洗片,封片。每组标本随机采集10个高倍镜视野(×400)拍照,采用Image-pro plus 7.0分析系统,以细胞核呈棕黄色为阳性表达结果,以积分吸光度(IOD)代表蛋白相对表达水平。

1.8 Western blotting法检测裸鼠肿瘤组织中Bax、Bcl-2和Caspase-9蛋白表达水平

取液氮中保存的瘤体组织100 mg,加入1.5 mL预冷PBS,用匀浆器在冰浴下匀浆,于4℃、6000 r·min-1离心15 min,弃上清,加入200 μL全细胞裂解液,裂解40 min,4℃、12000 r·min-1高速离心15 min,收集上清液,按照试剂盒方法测定蛋白浓度。蛋白上样量为50 μg,12% SDS-PAGE凝胶电泳,80~120 V、2 h,电泳完毕后转移至PVDF膜上;5%脱脂奶粉TBST封闭2 h;加入单克隆一抗抗体Bax(1:500)、Bcl-2(1:250)、Caspase-9和Caspase-3 (1:500),PVDF膜用0.5% TBS-T溶液洗膜3次,每次5 min,用鼠抗兔多克隆二抗抗体(1:1000)交联物室温摇床孵育2 h,0.5% TBS-T溶液洗膜3次,显影,对显影条带进行灰度分析,采用Quantity One软件进行定量分析。

1.9 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件进行统计学分析。各组裸鼠肿瘤组织中Bax、Bcl-2、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平均以x±s表示,多组间比较采用单因素方差分析。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 各组人胰腺癌荷瘤裸鼠瘤体质量和肿瘤抑制率

与模型组比较,吉西他滨组和雷公藤甲素组裸鼠瘤体质量明显降低(P < 0.05)。吉西他滨组肿瘤抑制率为26.49%,雷公藤甲素组肿瘤抑制率为50.89%,雷公藤甲素组肿瘤抑制率明显高于吉西他滨组(P < 0.05)。见表 1

表 1 各组裸鼠瘤体质量和肿瘤抑制率 Tab. 1 Tumor weights and inhibitory rates of tumor of nude mice in various groups
(n=10, x±s)
Group Tumor weight(m/mg) Inhibitory rate of tumor(η/%)
Control
Model 3.36±0.42 0
Gemcitabine 2.47±0.66* 26.49±3.47*
Triptolide 1.65±0.27* 50.89±6.14*△
   “-”:No data. * P < 0.05 compared with model group;
   P < 0.05 compared with gemcitabine group.
2.2 各组裸鼠肿瘤组织形态表现

对照组细胞正常;模型组肿瘤组织中肿瘤细胞结构完整,生长状态良好,有少量凋亡细胞,肿瘤组织侵袭到脂肪、肌层组织;吉西他滨组和雷公藤甲素组肿瘤细胞死亡明显增加,尤其雷公藤甲素组肿瘤细胞死亡数量最多,多数细胞核结构被破坏。见图 1(插页二)。

A:Control group; B:Model group; C:Gemcitabine group; D:Triptolide group. 图 1 各组裸鼠肿瘤组织形态表现(HE, ×100) Fig. 1 Morphology of tumor tissue of nude mice in various groups (HE, ×100)
2.3 免疫组织化学法检测各组裸鼠肿瘤组织中凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2表达水平

与对照组比较,模型组裸鼠肿瘤组织中Bcl-2表达水平升高(P < 0.05),Bax表达水平明显降低(P < 0.05),而Bcl-2/Bax比值明显升高(P < 0.05);与模型组比较,雷公藤甲素组肿瘤组织中Bcl-2表达水平降低(P < 0.05),而Bcl-2/Bax比值明显降低(P < 0.05)。与吉西他滨组比较,雷公藤甲素组肿瘤组织中Bcl-2和Bax表达水平均升高(P < 0.05),但Bcl-2/Bax比值明显降低(P < 0.05)。见图 2(插页二)和表 2

A-D:Bcl-2;E-H:Bax; A, E:Control group; B, F:Model group; C, G:Gemcitabine group; D, H:Triptolide group. 图 2 各组裸鼠胰腺组织中凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2的表达(免疫组织化学,×400) Fig. 2 Expressions of apoptosis-related proteins Bax and Bcl-2 in pancreas tissue of nude mice in various groups(Immunohistochemistry, ×400)
表 2 免疫组织化学法检测各组裸鼠胰腺组织中凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2表达水平 Tab. 2 Expression levels of apoptosis-related proteins Bax and Bcl-2 in pancreas tissue of nude mice in various groups detected by immunohistochemistry
(n=10, x±s)
Group Bax Bcl-2 Bcl-2/Bax
Control 0.11±0.03 0.05±0.01 0.45±0.03
Model 0.04±0.01* 0.15±0.03* 3.75±0.37*
Gemcitabine 0.06±0.02 0.08±0.02 1.33±0.16
Triptolide 0.10±0.02△# 0.11±0.03△# 1.10±0.11△#
   * P < 0.05 compared with control group; P < 0.05 compared with model group;# P < 0.05 compared with gemcitabine group.
2.4 Western blotting法检测各组裸鼠胰腺组织中Bax、Bcl-2、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平

与对照组比较,模型组裸鼠肿瘤组织中Bax、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平均明显降低(P < 0.05),Bcl-2蛋白表达水平明显升高(P < 0.05);与模型组比较,雷公藤甲素组肿瘤组织中Bax、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平均明显升高(P < 0.05),Bcl-2蛋白表达水平明显降低(P < 0.05)。与吉西他滨组比较,雷公藤甲素组肿瘤组织中Bcl-2蛋白表达水平明显降低(P < 0.05),Caspase-3蛋白表达水平明显升高(P < 0.05)。见图 3表 3

Lane 1: Control group; Lane 2:Model group; Lane 3:Gemcitabine group; Lane 4:Triptolide group. 图 3 Western blotting法检测各组裸鼠胰腺组织中Bax、Bcl-2、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达电泳图 Fig. 3 Electrophoregram of expressions of Bax, Bcl-2, Caspase-9, and Caspase-3 proteins in pancreas tissue of nude mice in various groups detected by Western blotting method
表 3 Western blotting法检测各组裸鼠胰腺组织中Bax、Bcl-2、Caspase-9和Caspase-3蛋白表达水平 Tab. 3 Expression levels of Bax, Bcl-2, Caspase-9, and Caspase-3 proteins in pancreas tissue of nude mice in various groupsdetected by Western blotting method
(n=10, x±s)
Group Bax Bcl-2 Caspase-9 Caspase-3
Control 0.71±0.02 0.19±0.02 0.89±0.07 0.92±0.06
Model 0.30±0.01* 0.53±0.06* 0.20±0.02* 0.17±0.01*
Gemcitabine 0.47±0.02 0.61±0.05 0.58±0.06 0.59±0.07
Triptolide 0.52±0.03 0.28±0.03△# 0.62±0.04 0.71±0.09△#
   * P < 0.05 compared with control group; P < 0.05 compared with model group;# P < 0.05 compared with gemcitabine group.
3 讨论

研究[5]显示:肿瘤的发生发展与细胞凋亡受阻存在密切关系。诱导肿瘤细胞凋亡是治疗恶性肿瘤的一个重要策略。研究[6-8]显示:雷公藤甲素能够强化恶性肿瘤坏死因子相关促凋亡配体,可以选择性杀死肿瘤细胞,同时对正常细胞无损伤。

凋亡是由多种基因参与调控的过程, 如Bcl-2家族和Caspase等[9-10]。Bcl-2家族是Caspase的上游信号, 其中Bcl-2是一种抗凋亡因子,而Bax是促凋亡因子,Bcl-2/Bax比值对细胞凋亡起平衡调控作用[11]。本研究结果显示:雷公藤甲素可通过下调Bcl-2蛋白表达和上调Bax蛋白表达,降低Bcl-2/Bax比值,从而对SW1990细胞移植瘤发挥促凋亡作用。

Caspase是一组半胱氨酸蛋白酶,在肿瘤细胞凋亡中发挥始动和效应作用[12-13],其中Caspase-9是细胞凋亡的起始者,Caspase-3是细胞凋亡过程中最主要的终末剪切酶,是细胞凋亡的执行者,Caspase-3的活化主要依靠Caspase-9的激活[14-15]。雷公藤甲素可激活人骨肉瘤细胞中凋亡蛋白Caspase-3和Caspase-9,促进聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶的裂解,诱导人骨肉瘤细胞凋亡[16-19]。本研究结果显示:雷公藤甲素可明显激活人胰腺癌SW1990移植瘤组织中的Caspase-9,使Caspase-3表达水平明显上调,从而诱导细胞凋亡,与LI等[20]研究阿魏酸对人MGC-803癌细胞中Caspase-3、Bax和Bcl-2表达的影响趋势一致。

综上所述,雷公藤甲素能明显抑制SW1990胰腺癌荷瘤裸鼠肿瘤组织的生长,对胰腺癌SW1990细胞产生促凋亡作用,其机制可能与雷公藤甲素通过下调Bcl-2表达、促进Bax表达、降低Bcl-2/Bax比值、激活Caspase-9和Caspase-3有关联,说明雷公藤甲素对胰腺癌移植瘤具有诱导凋亡作用。

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