四川动物  2015, Vol. 34(5) 729-733

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李小雪, 邵鑫, 霍永旭, 苏小娟, 王思洋, 杨春蕾
LI Xiaoxue, SHAO Xin, HUO Yongxu, SU Xiaojuan, WANG Siyang, YANG Chunlei
MTHF对C57BL/6鼠Lewis肺癌细胞生长的影响
Effect of MTHF on the Growth of Lewis Lung Cancer Cells in C57BL/6 Mice
四川动物, 2015, 34(5): 729-733
Sichuan Journal of Zoology, 2015, 34(5): 729-733
10.11984/j.issn.1000-7083.20150009

文章历史

收稿日期:2015-01-09
接受日期:2015-04-08
MTHF对C57BL/6鼠Lewis肺癌细胞生长的影响
李小雪, 邵鑫, 霍永旭, 苏小娟, 王思洋, 杨春蕾     
四川大学生命科学学院医学细胞生物学教研室, 成都 610041
摘要:通过观察MTHF纯体对C57BL/6鼠移植瘤细胞生长的影响,初步探讨MTHF抗肿瘤作用的机理。将42只接种Lewis肺癌LL2细胞的C57BL/6鼠随机分成对照组、MTHF组和顺铂组。分别处理后观察各组肿瘤生长情况,于接种22 d后处死荷瘤鼠,收集肿瘤标本后测量瘤体质量,并进行电镜以及组织学分析,通过免疫组化检测肿瘤组织PCNABcl-2及Bax的表达。结果表明MTHF组、顺铂组抑瘤率分别为46.2%、54.5%。电镜显示MTHF组出现细胞凋亡。MTHF处理Lewis肺癌细胞后,PCNABcl-2基因下调,Bax基因上调。MTHF可显著抑制C57BL/6鼠移植瘤肺癌细胞的生长,其机制可能与诱导Lewis肺癌细胞凋亡并抑制其增殖有关,是一种有前景的抗肿瘤药物。
关键词MTHF     C57BL/6鼠     细胞增殖     肺癌    
Effect of MTHF on the Growth of Lewis Lung Cancer Cells in C57BL/6 Mice
LI Xiaoxue, SHAO Xin, HUO Yongxu, SU Xiaojuan, WANG Siyang, YANG Chunlei     
The Medicine Biology Laboratory, School of Life Sciences, Sichuan University, Chengdu 610041, China
Abstract:To investigate the effect of MTHF on growth of Lewis lung cancer cells in C57BL/6 mice, and preliminarily discuss the mechanism of its anti-tumor effect, forty-two C57BL/6 mice were randomly divided into control group, MTHF treatment group and cisplatin treatment group. Those groups were treated with normal saline, MTHF and cisplatinum, respectively, then the tumor growth was observed. Tumor specimens were collected after tumor graft (22 days post treatment). Tumor specimens were examined by using HE and electron microscopy. The expression of the PCNA, Bcl-2 and Bax were detected by using immunohistochemistry. Compared with the control group, the MTHF treatment group and cisplatin treatment group showed 46.2% and 54.5% inhibitory rates, respectively. Apoptosis were observed in MTHF treatment group under electron microscopy. Similarly, the result of immunohistochemistry showed that the expression of PCNA and Bcl-2 were reduced, but the expression of Bax was increased after MTHF treatment. MTHF could significantly inhibit the growth of Lewis lung cancer cells that transplanted in the C57BL/6 mice. The mechanism might be related to the induction of Lewis lung cancer cells apoptosis and the inhibition of proliferation. MTHF might be a promising antitumor drug.
Key words: MTHF     C57BL/6 mice     cell proliferation     lung cancer    

3’-甲氧基-3,4’,5,7-四羟基黄酮(3’-Methoxy-3,4’,5,7-tetrahydfoxyflavone,MTHF)是O-甲基化黄酮醇,广泛存在于蓼科植物中,也是哺乳动物和植物中槲皮素的中间代谢物(Lee et al., 2008)。黄酮类化合物具有广泛的生物活性,如抗癌和抗氧化作用。研究表明黄酮类化合物能够通过抑制细胞周期,诱导凋亡进而抑制肿瘤细胞。黄酮类化合物为潜在的抗癌治疗药物(Maqqioni et al., 2014)。MTHF作为黄酮类化合物,在体内对肿瘤细胞的抑制作用很少被报道(Lee et al., 2006)。本实验通过建立C57BL/6鼠Lewis肺癌移植瘤模型,从动物水平进一步探讨其抗肿瘤作用的机理。 1 材料与方法 1.1 细胞培养及细胞悬液的制备

将鼠Lewis肺癌LL2细胞株(本实验室提供)复苏,加入含10%已灭活的小牛血清(成都哈里生物有限工程公司)的DMEM(GIBCO)培养基,置于含5%CO2,37 ℃恒温细胞培养箱中培养,传代收集对数生长期细胞后制备细胞悬液,调节浓度为1×107/mL。 1.2 鼠Lewis肺癌LL2细胞移植瘤的建立

受体鼠为6周龄C57BL/6鼠(购自四川省抗生素研究所,合格证号:0005),体质量20~23 g,接种部位为右前肢腋窝皮下,微量注射器注射细胞悬液0.2 mL/只(细胞数为2×106个),接种约15 d后形成明显的移植瘤。将荷瘤鼠随机分成3组,每组14只,雌雄各半:对照组注射生理盐水0.1 mL/只,每日1次,共7 d;MTHF处理组,瘤体注射MTHF50 mg/(kg·d),共7 d;顺铂组,瘤体注射顺铂25 mg/(kg·d),共7 d。 1.3 抑瘤率观察

每隔1 d测量肿瘤体积(a×b2)/2(a、b分别是肿瘤的长和宽),并绘制移植瘤生长曲线;药物注射7 d后,断髓法处死小鼠,完整切取肿瘤,测量瘤重,计算各组药物的抑瘤率。抑瘤率=[(对照组平均瘤重-实验组平均瘤重/对照组平均瘤重)]×100%。 李小雪等:MTHF对C57BL/6鼠Lewis肺癌细胞生长的影响 1.4 组织学观察

光镜观察:4%多聚甲醛固定肿瘤组织,常规包埋石蜡切片,切片进行苏木精-伊红(HE)染色,光镜下观察肿瘤细胞坏死程度,并计算坏死斑面积。

电镜观察:将肿瘤组织块投入2%冷戊二醛中固定,洗涤液漂洗2 h后在4 ℃下用1%饿酸固定2 h。而后组织经逐级脱水,浸透包埋,超薄切片,电子染色后在H-600IV型透射电镜下观察肿瘤组织。 1.5 PCNA、Bcl-2、Bax表达的检测

免疫组化SP法:常规包埋石蜡切片脱蜡,封闭内源性过氧化酶,柠檬酸用于抗原修复,一抗封闭过夜,加二抗辅助试剂,孵二抗后经DAB显色,再将组织切片进行苏木素染色,置于氨水中以便充分返蓝,晾干后封片进行显微镜观察。PCNA以细胞胞核出现棕黄色或褐色颗粒为阳性标准。Bcl-2和Bax以细胞胞质被染成棕黄色颗粒为阳性。按下述标准进行结果判定:光镜下观察100个肿瘤细胞中阳性细胞的百分比,其阳性率<10%为-,阳性率10%~25%为+,阳性率25%~50%为++,阳性率>50%为+++。阴性对照组均用PBS代替第一抗体。其中PCNA、Bcl-2、Bax抗体及相关试剂盒购自北京中山生物技术有限公司。 1.6 统计学分析

实验结果进行方差分析,P<0.05表示结果具有统计学意义。 2 结果 2.1 药物对Lewis肺癌移植瘤的抑制作用

C57BL/6鼠接种Lewis肺癌细胞后,15 d左右形成明显的移植瘤,用药期间未发现鼠死亡(图 1)。计算MTHF组、顺铂组的抑瘤率分别为46.2%、54.5%(表 1),MTHF组、顺铂组移植瘤体积较对照组减小(图 2图 3),结果显示移植瘤对MTHF和顺铂治疗均敏感。

图 1 C57BL/6鼠移植瘤 Fig. 1 C57BL/6 mice transplantation tumor A. 对照组Control group,B. MTHF组 MTHF treatment group,C. 顺铂组Cisplatin treatment group; 下同the same below.
图 2 移植瘤生长曲线 Fig. 2 Growth curve of transplantation tumor
表 1 药物处理对肿瘤生长的影响(n=14) Table 1 Inhibitory effects of medicine on tumor(n=14)
组别
Groups
平均瘤体大小
Average weight/g
抑瘤率
Inhibition rate/%
对照组2.66
MTHF组1.08*46.2
顺铂组1.41*54.5
注: 与对照组相比,*P<0.05。
Note: compared with control group,*P<0.05.
图 3 各实验组C57BL/6鼠肿瘤大小 Fig. 3 C57BL/6 mice transplantation tumor of each group
2.2 MTHF对移植瘤细胞增殖的影响

光镜下观察肿瘤组织,对照组细胞仍保持着培养状态下原有的异质性,呈不规则形态,核异型深染,出现异常的核分裂组(图 4:A)。MTHF组细胞较对照组呈现不同程度的退行性变化,细胞体积减小,部分肿瘤组织明显坏死(图 4:B,C)。

图 4 各实验组HE染色比较(×100) Fig. 4 Comparison of each group after HE staining(×100)
2.3 透射电镜观察

电镜下观察对照组细胞胞膜结构完整,胞核大而圆,核膜光滑无褶皱,核仁清晰可见。MTHF组可见典型的凋亡细胞形态:细胞膜完整,胞体皱缩并形成突起,胞浆内密度加深,核质浓缩,核膜、核仁破裂,异染色质趋边聚集,排列在核膜内侧。顺铂组细胞膜完整,核膜出现褶皱(图 5)。

图 5 透射电镜观察各实验组超微结构(×12 000) Fig. 5 Observation of the ultrastructure of each group by transmission electron microscope(×12 000)
2.4 PCNA免疫组化结果

PCNA免疫组化结果显示:PCNA蛋白表达于Lewis肺癌细胞核内,阳性细胞呈棕褐色。对照组PCNA阳性率明显高于MTHF组、顺铂组(图 6:A~C),药物处理后的PCNA指数明显下降,与对照组相比差异具有高度统计学意义(P<0.01)(表 2)。表明MTHF对肿瘤细胞增殖有抑制作用。

图 6 免疫组化法检测各实验组肿瘤组织PCNA表达(×100) Fig. 6 Positive immunohistochemical expression of PCNA in cancer tissue(×100)
2.5 肺癌组织中Bcl-2、Bax免疫组化检测结果

免疫组化结果显示MTHF组、顺铂组Bcl-2表达明显低于对照组(P<0.05)(图 7表 3),而Bax的表达却高于对照组(图 8表 4)。表明MTHF可抑制Bcl-2蛋白的表达并促进Bax蛋白的表达。

表 2 各实验组肿瘤组织PCNA的表达(n=5) Table 2 Effect of medicine on proliferation and the expression of PCNA of tumor cells(n=5)
组别GroupsPCNA-LI/%
对照组66.05±2.46
MTHF组45.58±3.12**
顺铂组37.67±2.24**
注: 与对照组相比,**P<0.01。
Note: compared with control group,**P<0.01.
图 7 免疫组化法检测各实验组肿瘤组织Bcl-2表达(×100) Fig. 7 Positive immunohistochemical expression of Bcl-2 in cancer tissue(×100)
图 8 免疫组化法检测各实验组肿瘤组织Bax表达(×100) Fig. 8 Positive immunohistochemical expression of Bax in cancer tissue(×100)
表 3 各实验组肿瘤组织Bcl-2的表达 Table 3 The expression of Bcl-2 in lewis lung cancer tissue of different groups
组别GroupsBcl-2标记指数Expression of Bcl-2
-++++++
对照组123
MTHF组15
顺铂组24
注: -. 阳性率<10%,+. 阳性率10%~25%,++. 阳性率25%~50%,+++. 阳性率>50%; 阿拉伯数字表示组织切片数; 下表同。
Notes: -. positive rate was lower than 10%,+. positive rate was between 10% and 25%,++. positive rate was between 25% and 50%,+++. positive rate was more than 50%; number represented the section number of tissue; the same below.
表 4 各实验组肿瘤组织Bax的表达 Table 4 The expression of Bax in lewis lung cancer tissue of different groups
组别GroupsBax标记指数Expression of Bax
-++++++
对照组24 MTHF组132 顺铂组1131
3 讨论

黄酮类化合物是最常见的多酚类植物化合物,分离出的化合物常为山奈酚、槲皮素的衍生物。黄酮类化合物是苯丙烷类代谢途径产生的次生代谢产物,由15个C原子和1个共同的C6-C3-C6骨架,2个苯环通过吡喃杂环或者1个吡喃酮环连接在一起(Carletti et al., 2014)。已报道的黄酮类化合物对多种肿瘤细胞系均有抑制增殖的作用,包括肝癌、结肠癌、胶质瘤、食道癌等(Tsai et al., 2010Yan et al., 2014)。Tsui等(2014)发现黄酮类化合物能够阻断H460与A549细胞周期。本研究发现,MTHF能够抑制Lewis肺癌细胞的生长、增殖而发挥抗肿瘤的作用。

PCNA在细胞分裂过程中发挥着至关重要的作用,在调控细胞周期、染色体代谢和DNA复制过程中起着重要的作用。在真核细胞和古细菌中发现PCNA是在进化上十分保守的蛋白质。PCNA是DNA聚合酶的聚合因子,可作为细胞增殖的指标(Strzalkaet & Ziemienowicz,2011)。本实验中发现MTHF组PCNA的表达量显著低于对照组,表明MTHF能够抑制细胞的增殖。Bcl-2家族是在细胞凋亡中有重要作用的一类蛋白质。Bcl-2家族的表达和调控是影响细胞凋亡的关键因素之一,在细胞凋亡信号转导途径中发挥重要作用。研究表明Bcl-2缺陷小鼠能诱发淋巴细胞凋亡,Bax缺陷小鼠的淋巴细胞却增生(McDonnell et al., 1989)。说明Bcl-2是抗凋亡因子,而Bax的作用等同于凋亡因子。Bcl-2蛋白与Bax相竞争。当Bax过量时,Bax自身形成的同源二聚体占优势,细胞执行死亡的命令;当Bcl-2占优势时,Bcl-2和Bax形成异源二聚体,凋亡被抑制细胞存活(Korsmeyer,1999)。Bcl-2和Bax的比值可以作为测定凋亡的指标。C57BL/6鼠Lewis肺癌移植瘤细胞经MTHF处理后Bcl-2的表达明显低于对照组,表明MTHF可能能够诱导Bax的表达,从而抑制Bcl-2基因,进而诱导细胞凋亡。

通过上述实验可见,MTHF能抑制C57BL/6鼠Lewis肺癌移植瘤的增殖,这是MTHF在体内具有抗肿瘤作用的实验依据,为抗癌药物的筛选提供一条可能的途径。

参考文献
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