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文章信息
- 上官梦原, 赵菁, 杨艳荣, 张佳悦, 陈俊宇, 赵淑华
- SHANGGUAN Mengyuan, ZHAO Jing, YANG Yanrong, ZHANG Jiayue, CHEN Junyu, ZHAO Shuhua
- 五味子脂A联合卡铂对人卵巢癌Skov3细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用及其机制
- Inhibitory effects of gomisin A combined with carboplatin on proliferation, invasion and metastasis of human ovarian cancer Skov3 cells and their mechanisms
- 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(02): 292-298
- Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2018, 44(02): 292-298
- 10.13481/j.1671-587x.20180216
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文章历史
- 收稿日期: 2017-08-31
2. 延边大学附属医院妇产科, 吉林 延吉 133000;
3. 吉林大学基础医学院病理生理学系, 吉林 长春 130021
2. Department of Gynaecology and Obstetrics, Affiliated Hospital, Yanbian University, Yanji 133000, China;
3. Department of Pathophysiology, School of Basic Medical Sciences, Jilin University, Changchun 130021, China
卵巢癌是病死率最高的妇科恶性肿瘤,侵袭和转移是患者治疗失败的主要原因,有效控制肿瘤的侵袭和转移是治疗的关键。铂类是治疗卵巢癌的主要化疗药物,但具有选择性差、不良反应强和易产生耐药等缺点。近年来,从中药材中筛选有效成分逆转肿瘤多药耐药、增强肿瘤细胞化疗敏感性成为研究热点。研究[1-3]发现:五味子有效成分可发挥抗肿瘤作用。本研究选取五味子化学成分五味子脂A(gomisin A, GA)作为研究对象,观察其与卡铂(carboplatin, CBP)联合应用对卵巢癌Skov3细胞增殖、侵袭和转移能力的影响,并初步探讨其作用机制,为更加合理、有效的临床化疗联合用药方案提供实验依据。
1 材料与方法 1.1 细胞和主要试剂人卵巢浆液性乳头状囊腺癌Skov3细胞株由吉林大学前列腺疾病防治中心保存。GA(纯度98%)购于上海源叶生物制品有限公司,注射用卡铂注射液为齐鲁制药有限公司生产,IMDM培养基和胎牛血清购自美国Gibco公司,RT-PCR试剂盒购于大连宝信生物工程有限公司,Transwell侵袭转移实验试剂盒购于美国Millipore公司。
1.2 细胞培养和分组人卵巢癌Skov3细胞株用含10% FBS的IMDM培养液,并置于37℃、5%CO2培养箱中培养,每隔3d传代1次,传代比率1:3,取对数生长期状态良好的细胞进行实验。研究分2步:首先选择不同浓度GA和CBP(GA浓度分别为0、0.01、0.02、0.04、0.08和0.16 μmol·L-1,CBP浓度分别为0、4、8、16、32和64 mg·L-1)单独应用和分别组合后观察其对Skov3细胞增殖能力的影响,然后根据其结果选择联合用药的合适浓度,分为对照组、GA(0.04 μmol·L-1)组、CBP(16mg·L-1)组、GA(0.04 μmol· L-1)联合CBP(16 mg·L-1)组(GA+CBP组)进行后续实验。
1.3 MTT法检测细胞增殖能力取对数生长期细胞,消化细胞后制备单细胞悬液,细胞计数,调整细胞密度为3 000个/孔,接种于96孔板,每孔100 μL,于37℃、5%CO2培养箱中孵育24 h。分为对照组、GA组、CBP组和GA+CBP组,每组设6个复孔。加药后5%CO2、37℃条件下继续孵育。细胞给药48 h后,每孔加入MTT(5g·L-1) 10 μL,37℃孵育4h,小心吸去培养液,每孔加入DMSO溶液150 μL。振荡10 min,用酶标仪于490 nm波长处检测各孔吸光度(A)值。实验重复3次。细胞增殖抑制率=(1/实验组A值-1/对照组A值)×100%。
1.4 平板克隆形成实验检测细胞形成克隆能力将Skov3细胞接种至6孔板,细胞密度为500个/孔,实验分为对照组、GA组、CBP组和GA+CBP组,48h后吸去培养基,PBS洗涤3次,结晶紫染色。观察各组集落形成情况,在显微镜(低倍镜)下计数大于10个细胞的克隆数。按公式计算克隆形成率,并拍照记录。克隆形成率=(细胞克隆数/接种细胞数)×100%。
1.5 细胞划痕实验检测细胞迁移能力将Skov3细胞接种于6孔板,细胞密度为3×105个/孔,待细胞生长至约80%融合,用200 μL移液枪头沿无菌格尺在每孔中央部纵向划痕,除去培养液,加入2 mL PBS仔细洗涤3次,37℃、5% CO2继续培养24 h后给药。实验分为对照组、GA组、CBP组和GA+CBP组,给药后观察细胞生长迁移情况,并拍照记录。
1.6 Transwell实验检测细胞侵袭和转移能力无血清培养基饥饿细胞12~18h后,消化细胞并用无血清IMDM重悬细胞,调整细胞浓度为2×104mL-1。Transwell试剂盒室温放置30 min预温,将小室置于24孔板中,加入300 μL无血清培养基至上室内部,室温下水化细胞外基质(ECM)30min后,吸弃250 μL培养基。向每个上室加入无血清细胞悬液250 μL,向下室加入含10%胎牛血清的IMDM 500 μL。上室、下室分别加药至同等浓度,继续孵育30 h。取出小室移除残留培养液,PBS洗涤2次,瑞氏-姬姆萨染色后,倒置显微镜观察并拍照记录。
1.7 Real-time PCR检测Skov3细胞中MMP-2和MMP-9 mRNA表达水平将Skov3细胞接种于6孔板,给药孵育48h后,使用Trizol试剂盒提取各组细胞总RNA,紫外分光光度计测定RNA水平,逆转录成cDNA。PCR引物序列:MMP-2上游引物5′-TGATCTTGACCAGAATACCATCGA-3′,下游引物5′-GGCTTGCGAGGGAAGAAGTT-3′;MMP-9上游引物5′-CCTGGAGACCTGAGAACCAATC-3′,下游引物5′-CCACCCGAGTGTAACCATAGC-3′;GAPDH上游引物5′-GGAAAGGCTGGGGCTCATTTG-3′,下游引物5′-AGAAGGGGCCATCCACAGTCTTC-3′。以cDNA为模板进行Real-time PCR检测,扩增条件:94℃、3 min;94℃、30s,55℃、30s,72℃、45s,40个循环;72℃、5min。以GAPDH为内参照,通过2-ΔΔCt计算各基因的mRNA表达水平。
1.8 Western blotting法检测Skov3细胞中MMP-2、MMP-9、AKT1和pAKT1蛋白表达水平在100mm培养皿中接种细胞,给药后继续孵育48h。离心收集细胞,加入细胞裂解液,充分裂解细胞,离心收集上清,采用BCA法测定蛋白含量。SDS-PAGE电泳分离蛋白样本中不同相对分子质量蛋白,将蛋白转印到PVDF膜上。5%脱脂奶粉封闭1h,TBST洗3次,孵育一抗,抗体稀释比例分别为MMP2(1:1 000)、MMP9(1:1 000)、AKT1(1:1 000)、pAKT1(1:1 000)和β-actin(1:500),4℃过夜。TBST洗3次后,加入过氧化物酶标记二抗,37℃孵育1 h,TBST洗3次。DAB显色,凝胶成像系统拍照。以各实验组与对照组灰度值之比表示蛋白相对表达水平。
1.9 统计学分析采用SPSS17.0统计软件进行统计学分析。各组细胞增殖抑制率、克隆形成率、增殖和转移基因mRNA和蛋白表达水平均以x±s表示,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,各组间均数两两比较采用SNK-q检验。以P < 0.05表示差异有统计学意义。
2 结果 2.1 各组细胞增殖抑制率随着浓度的增加,GA和CBP对Skov3细胞增殖抑制率明显升高。单独应用GA(0.01、0.02、0.04、0.08和0.16 μmol·L-1)干预后,Skov3细胞增殖抑制率为9.4%~21.3%;单独应用CBP(4、8、16、32和64 mg·L-1)干预后,Skov3细胞增殖抑制率为14.6%~27.2%,而联合作用后细胞增殖抑制率最高为52.1%,高于同浓度GA组和CBP组(P<0.01),且GA和CBP浓度分别为0.04 μmol·L-1和16 mg·L-1时量效比最佳。见图 1。
2.2 各组细胞克隆形成率对照组、GA组、CBP组和GA+CBP组克隆形成率分别为60%、42%、31%和19%。与对照组比较,GA组Skov3细胞克隆形成率有所降低,但差异无统计学意义(P>0.05);CBP组和GA+CBP组克隆形成率明显降低(P<0.05或P<0.01)。与GA组和CBP组比较,GA+CBP组细胞克隆形成率明显降低(P<0.01)。见图 2。
2.3 各组细胞的转移能力与对照组比较,GA和CBP组Skov3细胞转移的数量均减少,划痕的愈合面积减少;GA+CBP组Skov3细胞迁移的数量明显低于GA和CBP组,且细胞呈现明显受抑制状态。见图 3。
2.4 各组细胞的侵袭能力与对照组比较,GA和CBP组Skov3细胞穿过ECM的能力降低,穿过并黏附于QCM TM膜的细胞减少;GA+CBP组Skov3细胞穿过ECM的能力进一步降低,穿过并黏附于QCM TM膜的Skov3细胞进一步减少。见图 4(插页五)。
2.5 各组细胞中MMP-2和MMP-9 mRNA表达水平与对照组比较,GA和CBP组MMP-2和MMP-9 mRNA表达水平降低(P < 0.05);与GA组和CBP组比较,GA+CBP组MMP-2和MMP-9 mRNA表达水平明显降低(P < 0.01)。见表 1。
(n=3, x±s) | ||
Group | MMP-2 | MMP-9 |
Control | 0.99±0.21 | 0.98±0.22 |
GA | 0.95±0.23* | 0.90±0.22* |
CBP | 0.78±0.20* | 0.77±0.20* |
GA+CBP | 0.55±0.10△# | 0.30±0.10△# |
*P < 0.05 compared with control group; △P < 0.01compared with GA group; #P < 0.01 compared with CBP group. |
与对照组比较,GA和CBP组细胞中MMP-2和MMP-9蛋白表达水平降低(P < 0.05或P < 0.01);与GA组和CBP组比较,GA+CBP组细胞中MMP-2和MMP-9蛋白表达水平明显降低(P < 0.01)。见图 5和表 2。
(n=3, x±s) | ||
Group | MMP-2 | MMP-9 |
Control | 0.40±0.03 | 1.09±0.06 |
GA | 0.33±0.04* | 0.68±0.03** |
CBP | 0.22±0.03** | 0.42±0.04** |
GA+CBP | 0.13±0.06△# | 0.50±0.04△# |
*P < 0.05 compared with control group; △P < 0.01compared with GA group; #P < 0.01 compared with CBP group. |
与对照组比较,GA和CBP组细胞中AKT1和pAKT1蛋白表达水平降低(P < 0.05);与GA和CBP组比较,GA+CBP组细胞中AKT1和pAKT1蛋白表达水平明显降低(P < 0.01)。见图 6和表 3。
(n=3, x±s) | ||
Group | AKT1 | pAKT1 |
Control | 0.69±0.03 | 0.44±0.05 |
GA | 0.60±0.03* | 0.54±0.02* |
CBP | 0.30±0.02* | 0.27±0.02* |
GA+CBP | 0.23±0.01△# | 0.14±0.02△# |
*P < 0.05 compared with control group; △P < 0.01compared with GA group; #P < 0.01 compared with CBP group. |
化疗是卵巢癌辅助治疗的重要手段,虽然术后辅助化疗药物不断创新,但是对卵巢癌的治疗效果并不理想。CBP是目前广泛应用的化疗药物之一,但存在严重的不良反应并易产生耐药,因此急需开发毒性小、治疗效果好的新型抗肿瘤药物,以降低肿瘤患者死亡率。近年来,天然、高效、低毒和来源广泛的中草药受到国内外学者的青睐。五味子具有广泛的药理成分,其抗肿瘤活性已被许多研究[4-6]所证实。
肿瘤的发生发展与细胞的增殖能力有关。Kim等[7]研究发现:五味子脂可抑制乳腺癌细胞增殖,其机制可能是抑制细胞周期蛋白Cyclin D1、Cyclin E和细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2、CDK4的表达。有研究[8]显示:随着五味子多糖浓度升高可明显抑制卵巢癌Skov3细胞增殖。本课题组前期实验[9]显示:单独使用GA和CBP均可抑制人卵巢癌Skov3细胞增殖,二者联合应用后抑制作用更为明显,进一步证实GA可增强CBP对人卵巢癌Skov3细胞增殖的抑制作用, 即以低浓度CBP与微量GA联合用药可达到高浓度CBP所产生的抑瘤效果,从而降低CBP的用量、减少其不良反应。克隆形成率可反映细胞群体依赖性和增殖能力2个重要性状,多被用于抗癌药物的敏感性试验[10]。本研究通过平板克隆实验发现:GA+CBP组Skov3细胞增殖能力被明显抑制。PI3K-AKT信号通路是重要的细胞信号转导通路,通过激活多个下游效应分子,与多种肿瘤的发生发展密切相关。研究[11]显示:与正常肝组织比较,肝癌细胞中AKT和pAKT的表达水平明显升高,且随肿瘤组织的临床病理分期、分化程度不同而变化。在卵巢癌中,AKT过表达增加细胞的侵袭和转移能力[12];目前研究[13-15]表明:PI3K-AKT信号通路促进肿瘤发生的机制可能是某些因素导致了蛋白激酶B(AKT)的过度活化。通过应用PI3K-AKT抑制剂阻断PI3K-AKT途径,可提高卵巢癌细胞株对化疗药物的敏感性[16]。本研究采用Western blotting法检测药物处理后Skov3细胞中AKT1和p-AKT1蛋白水平,结果显示:GA+CBP组细胞中AKT1和p-AKT1蛋白表达水平明显降低,提示GA可增强CBP对PI3K-AKT途径的抑制作用,从而发挥协同抗肿瘤作用。
肿瘤细胞的迁移是肿瘤细胞生长和扩散的一种方式,黏附和侵袭过程增加了恶性肿瘤的增殖、转移能力。肿瘤细胞体内转移需穿过ECM,继而向组织浸润,因此ECM和基底膜的降解是肿瘤侵袭、发展和转移扩散过程的重要组成部分[17]。本研究通过细胞划痕实验和Transwell实验发现:联合用药后细胞迁移能力明显减弱,提示联合用药后抑制细胞侵袭、转移的能力增强。肿瘤细胞降解ECM主要依赖蛋白水解酶,其中基质金属蛋白酶(MMPs)可降解胞外基质和基底膜,诱导肿瘤扩散和转移, 其中最具代表性的是MMP-2和MMP-9。研究[18]发现:当MMP-2和MMP-9的表达或活性降低时,高转移性的细胞侵袭能力会明显减弱。已有研究[19-21]表明:在卵巢恶性肿瘤中,MMP-2和MMP-9的过表达与肿瘤浸润、转移扩散和预后不良密切相关。本研究结果显示:GA+CBP组细胞内MMP-2和MMP-9mRNA及蛋白表达水平降低更加明显,支持联合用药增强细胞的抗侵袭和抗转移能力的结论。
综上所述,GA可通过抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移等多个环节从而增强CBP的抑瘤作用,其机制可能为抑制MMP-2和MMP-9 mRNA及蛋白的表达,但其调控表达的分子机制还需进一步研究。
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