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摘要:研究下瘀血汤对肝癌细胞的作用以及对 Nanog信号通路的影响。方法:将 HepG2细胞分为空白血清组、低剂 量含药血清组、中剂量含药血清组;高剂量含药血清组,通过 MTT、流式细胞仪、Transwell测肝癌细胞增殖、凋亡及侵袭情 况,实时 PCR、蛋白质印迹法测 NanogmRNA、Bcl 2、胱天蛋白酶 3水平。结果:空白血清组肝癌细胞的 OD值及侵袭数量 高于中剂量、高剂量含药血清组(P<0 05),肝癌细胞凋亡率低于低剂量、中剂量、高剂量含药血清组(P<0 05),高剂量 含药血清组肝癌细胞 OD值及侵袭数量最少、凋亡最高;空白血清组肝癌细胞中 NanogmRNA及 Bcl 2蛋白表达高于低剂 量、中剂量、高剂量含药血清组(P<0 05),胱天蛋白酶 3的蛋白表达水平低于低剂量、中剂量、高剂量含药血清组(P< 0 05),与低剂量、中剂量剂量含药血清组比较,高剂量含药血清组肝癌细胞中 NanogmRNA及 Bcl 2蛋白表达明显降低 (P<0 05),胱天蛋白酶 3蛋白表达显著升高(P<0 05)。结论:下瘀血汤通可抑制肝癌细胞的活性及其侵袭力、促进癌 细胞的凋亡,其作用机制可能调控与 Nanog信号通路,从而促进胱天蛋白酶 3的表达、抑制 Bcl 2水平有关。
关键词 :下瘀血汤;肝癌细胞;Nanog信号通路;肝癌细胞活性;肝癌细胞凋亡;肝癌细胞侵袭;B细胞淋巴瘤 2;胱天蛋白酶 3
肝癌是一种发生在肝脏的恶性肿瘤,其发病率 较高,致死人数较多。据相关数据统计表明,世界上 每年约 60万人患肝癌,在我国,患有肝癌的人数占 全世界的 50%之多[ 1 2] 。早期肝癌患者无明显的症 状,患者在检查时多为中晚期,因此导致肝癌晚期患 者在 5年内的生存率仅有 5%[ 3 4] 。对于癌症的治 疗,我国目前主要以手术以及化疗为主,但化疗的耐 药性较强,使得患者在的预后达不到理想目标。近 年来,中药在临床上对于治疗肝癌具有一定的优势, 中药中下瘀血汤最早用于妇女产后淤血等,根据近 年来的实验研究发现,下瘀血汤可抗肝纤维化、防治 肝硬化[ 5 6] 。下瘀血汤由生大黄、桃仁、錎虫等多为中药组成,周岱翰教授运用下瘀血汤治疗肝癌积累 了丰富经验[ 7] 。Nanog(胚胎干细胞转录因子)是一 种与干细胞特性相关的转录因子,近年来研究表明, 癌细胞中的干细胞样特性(为高表达干细胞相关基 因特征)与肿瘤的恶性发展及预后联系密切,因此 Nanog在肿瘤中的作用引起了医学界的重视[ 8 9] 。 至今,在前列腺癌等多种癌症中均发现 Nanog的表 达异常,在 肺 癌 细 胞 体 内 成 瘤 的 过 程 中 也 发 现 Nanog的异常表达[ 10 11] ,但对于癌细胞活性的具体 作用机制目前为止尚不明确,因此本研究探讨下瘀 血汤对肝癌细胞的作用及对 Nanog的影响。
1 材料与方法
1 .1 材料
1 .1 .1 动物 选取 10只 6~8周龄健康 SD大鼠, 雄性,体质量(0 12±0 02)kg,购自上海西唐生物公 司(动物合格证号:粤检证字第 95A08号)。常规饲 养,自由饮食饮水,饲养 1周后进行实验。人肝癌细 胞 HepG2来自广州吉妮欧公司,置于 37℃、5%的 CO2培养箱内培养 4h,待细胞完全贴壁后,更换培 养液(10%胎牛血清杜尔贝科改良伊格尔培养基 (Dulbecco′smodifiedEagleMedium,DMEM)),待细 胞融合度到 80%~90%时,传代,吸弃培养基,磷酸 盐缓冲液(Phosphate BufferedSaline,PBS)冲洗 3次, 胰蛋白酶(0 25%)消化,完全培养基中断。将剩余 贴壁细 胞 吹 打 脱 落,收 集 细 胞 悬 液 至 离 心 管 中 (15mL)离心 5min,离心半径 8cm,1500r/min。 去上清液,重悬,按 1∶3比例接种到新的培养瓶,作 好标记,继续培养。取 3~5代细胞用于实验。本研 究已通过南方医科大学珠江医院医学伦理委员批准 (伦理审批号:2017 074)。 1. 1. 2 药物 下瘀血汤:生大黄(四川商宇药业公 司,批号:074180801),桃仁(上海哈灵公司,批号: 120953 200705),錎 虫 (广 东 三 蓝 公 司,批 号: Z19991101),由南方医科大学珠江医院中药制剂室 煎制,浓度为每毫升含生药量 0 4g。 1 .1. 3 试剂与仪器 DMEM培养液(上海吉诺生物 公司,货号:CM0104),胎牛血清(杭州沃丰生物公 司,货号:SFBE),酶标仪(上海闪谱科技公司,型号: ReadMax1900),流式细胞仪(赛默飞世尔科技生命 科学产品,型号:AttuneNxT),胰蛋白酶(上海实维 仪器技术公司,型号:9002 07 7)。
1. 2 方法
1. 2 .1 分组与含药血清制备 将培养的人肝癌细 胞 HepG2采用数字随机法分为空白血清组、低剂量含药血清组、中剂量含药血清组、高剂量含药血清 组。10只大鼠采用数字随机法分为正常组及下瘀 血汤汤组,常规喂养,下瘀血汤组灌服(22 15g/kg) 水煎浓缩液,正常组给予同等剂量蒸馏水灌胃,2 次/d,共干预 1周,最后一次灌胃 2h后,正常组及 下瘀血汤组大鼠均戊巴比妥麻醉(3%),心脏取血, 分离血清,-20℃保存备用。 1. 2 .2 下瘀血汤干预方法 空白血清组:正常细胞 在 150μL10%大鼠空白血清培养基 +13 5mL无 血清培养基;低剂量含药血清组:正常细胞在 75μL 2 5%大鼠下瘀血汤含药血清 +75μL7 5%大鼠空 白血清培养基 +13 5mL无血清培养基;中剂量含 药血清组:正常细胞在 75μL5%大鼠下瘀血汤含药 血清 +75μL5%大鼠空白血清培养基 +13 5mL无 血清培养基;高剂量含药血清组:正常细胞在150μL 10%大鼠下瘀血汤含药血清 +13 5mL无血清培 养基。 1. 2. 3 检测指标与方法 1 .2 .3. 1 MTT检测各组肝癌细胞活性 将各组癌 细胞(3×103个/孔)接种到 96孔板中,贴壁后饥饿 24h,待细胞的密度培养到 50%时,更换培养基,加 入 MTT于 37 5℃,5%CO2下培养,4h后离弃上清 液,加入 DMSO,采用酶标仪于 490nm波长下测定 光密度 OD值。 1 .2. 3 .2 实时 PCR检测各组 Nanog的表达 用 Tr izol裂解各组 HepG2细胞,提取 RNA并逆转录,将 逆转后所得的 cDNA进行荧光反应实验。扩增条件 为,94℃预变性 5min后,94℃ 30s,55℃ 30s, 72℃ 1min,共 35cycle,72℃延长 10min,以甘油 醛 3 磷酸脱氢酶(Glyceraldehyde 3 phosphateDehy drogenase,G3PDH)为内参。引物序列见表 1。1 .2. 3 .3 蛋白质印迹法检测 Bcl 2、胱天蛋白酶 3 的表达 将 HepG2细胞细胞进行裂解并提取核蛋 白,并对核蛋白的浓度进行测量,分装后,保存在零 下 20℃的环境中。将提取出的蛋白溶液和缓冲溶 液进行混均,按照 4∶1的比例进行电泳。后将蛋白 样品(50μm)转移聚偏二氟乙烯(Polyvinylidenefluo ride,PVDF)膜上,脱脂奶粉封闭 1h。加入 1抗按1∶100稀释后孵育过夜,TTBS漂洗 3次,10min/次, 最后加入 2抗对溶液稀释,常温封闭。取出 PVDF 膜,漂洗 1次/隔 10min,共 3次,二氨基联苯胺(3, 3′ diaminobenzidine,DAB)显色后照相,后计算其蛋 白表达含量。 1. 2. 3 .4 流失细胞仪检测各组肝癌细胞的凋亡情 况 收集细胞(2×105/孔)接种于 6孔板中,胰蛋白 酶消化,完全培养基终止;PBS清洗,进行细胞计数, 1250r/min,离心半径 8cm,离心 6min,弃上清,混 入 500μLBindingBuffer(结合缓冲液)重悬。加入 5μLAnnexinV FITC混匀、10μL碘化丙啶(Propid iumIodide,PI)混匀,室温避光孵育 5~15min,随即 进行流式细胞仪检测。 1 .2 .3 .5 Transwell法检测各组肝癌细胞的侵袭力 各组 MCF 7细胞接种与 6孔板中,将 50mg/L 的基质胶稀释后加入小室上层,37℃下呈凝胶状 态,细胞数目为 1×105/mL,上室中加入细胞悬液, 下室中加入少量胎牛血清培养基,37 5℃,培养2d, 取出 培 养 基,拭 去 残 留 细 胞,现 配 结 晶 紫,每 孔 500μL,将小室放入,25℃染色 30min,PBS清洗 1 次,晾干。显微镜观察每个样本连续选 5清晰视野 进行数量统计,然后计算器平均数。
1 .3 统计学方法
采用 SPSS21 0统计软件进行 数据分析,采用单因素方差分析或重复测量方差分 析,计量资料采用均数 ±标准差(珋x±s)表示,以 P< 0 05为差异有统计学意义。
2 结果
2 .1 肝癌细胞活性比较
4组肝癌细胞 OD值随着 时间的延长均有所增加,空白血清组与低剂量含药 血清组在不同时间点的细胞活性均较为接近(P>005)空白血清组在 24h、48h、72h时 OD值均高于 中剂量、高 剂 量 含 药 血 清 组,差 异 有 统 计 学 意 义 (P<001),低剂量含药血清组、中剂量含药血清 组、高剂量含药血清组任意 2组比较,差异有统计学 意义(P<0 01)。见表 2。
2 .2 肝癌细胞中 NanogmRNA的表达结果比较
空白血清组肝癌细胞中NanogmRNA的水平高于低剂量、中剂量、高剂量含药血清组,差异有统计 学意义(P<001),低剂量含药血清组、中剂量含药 血清组、高剂量含药血清组任意 2组肝癌细胞中 NanogmRNA的水平比较,差异有统计学意义(P<0 01)。见表 3。
2 .3 肝癌细胞中 Bcl2
胱天蛋白酶 3蛋白表达结 果比较 空白血清组肝癌细胞中 Bcl2的蛋白表达 水平高于低剂量、中剂量、高剂量含药血清组(P<001),胱天蛋白酶 3的蛋白表达水平低于低剂量、 中剂量、高剂量含药血清组(P<001);低剂量、中 剂量、高剂量含药血清组 3组肝癌细胞中 Bcl 2、胱 天蛋白酶 3蛋白任意 2组比较,差异均有统计学意 义(P<001)。见图 1、表 4。
2. 4 肝癌细胞凋亡率比较
空白组肝癌细胞凋亡 最少,随着药物剂量的增加肝癌细胞凋亡增加,Q2 与 Q4相加显示肝癌细胞凋亡数量。见图 2。空白 血清组肝癌细胞凋亡率与低剂量含药血清组比较明 显降低(P<0 01),中剂量含药血清组肝癌细胞凋 亡率高于低剂量含药血清组(P<0 01),与中剂量 含药血清组比较,高剂量含药血清组肝癌细胞凋亡 率显著升高(P<0 01)。见表 5。
2. 5 肝癌细胞侵袭能力比较
空白血清组肝癌细 胞的侵袭数量高于低剂量含药血清组(P<001), 中剂量含药血清组肝癌细胞的侵袭数量低于低剂量 含药血清组(P<0 01),高剂量含药血清组肝癌细 胞的侵袭数量最少,显著低于其他 3组(P<0 01)。 见图 3、表 6。
3 讨论
研究发现诱发肝癌因素有多种,如病毒性肝炎、 酒精性肝病等,患有乙肝、肝硬化患者肝癌发病率较 高[ 12] 。肝癌干细胞是肝癌的起始细胞,是一种具有 很强的增殖分化能力的细胞,目前 Nanog是肝癌干 细胞的标志物,其对于干细胞的增殖分化等具有一 定的调控作用[ 13] ,有关研究发现,肝癌干细胞的增 殖分化越强时,Nanog的表达水平越高,但目前为止 未发现有何中药物可调控其的表达,本研究探讨药 物对 Nanog的影响以及对肝癌细胞的作用。 图 3 Transwell法检测各组肝癌细胞侵袭力 (结晶紫染色,×400) 表 6 各组细胞凋亡率比较(珋x±s,%) 组别 细胞凋亡率 空白血清组 82 35±7 26 低剂量含药血清组 75 18±6 75中剂量含药血清组 6223±582高剂量含药血清组 5427±6 57注:与空白血清组比较,P<0 01;与低剂量含药血清组比 较,P<0 01;与中剂量含药血清组比较,P<0 01 下瘀血汤中大黄具有清瘀热、活血化瘀等作用, 其性寒,药性沉稳;桃仁具有去除瘀血的功效,善于 破除血滞[ 14] ;下瘀血汤中大黄的有效成分大黄素根 据多种研究证实可阻碍多种肿瘤细胞的分化及增 殖。根据相关研究表明,下瘀血汤中的桃仁可抗血 栓、抗肿瘤等作用;土鳖虫可破血逐瘀消积,具有促 进胃癌等癌细胞凋亡等作用。在耿燕楠[ 15] 研究下 瘀血汤对胃癌细胞的实验中表明,其可促进胃癌细 胞的凋亡并抑制其生长。根据张浩等[ 16] 研究发现, 下瘀血汤通过下调核仁纺锤相关蛋白 1(Nucleolar Spindle associatedProtein1,Nusap1)的表达进而阻 碍肝癌细胞的增殖,同时又促使肝癌细胞凋亡加速。 本研究的结果与上述研究结果相似。 肝癌干细胞具有自我复制、多项分化及自我增 殖的功能,在体外特定条件下培养可抑制其分化, Nanog可通过结合靶基因调控区,可有效的抑制其 分化基因的表达[ 17] 。Nanog在肝癌细胞中水平生 升高是由于 Nanog具有自我分化分能力,在受到刺 激后表达增高可影响癌细胞发展进程,使其分化增 加,导致癌症恶化。曾金敏等[ 18] 研究 Nanog对膀胱 癌作用机制中发现,Nanog被沉默后基质金属蛋白 酶 2、基质金属蛋白酶 9的表达降低,且侵入到衬垫 •6372• WORLDCHINESEMEDICINE October.2022,Vol.17,No.19膜外侧的 T24细胞减少,其癌细胞侵袭力降低。杨 晓文等[ 19] 对肝癌细胞的研究中提出,下调 Nanog的 水平,可抑制癌细胞的增殖。本研究与上述研究结 果相似,因此本研究认为,下瘀血汤可能是通过下调 Nanog水平减少癌细胞的活性。 Bcl 2(B细胞淋巴瘤 2)是凋亡抑制的标志物, 可聚集机体内突变的物质,促使癌细胞发生发展, Bcl 2可通过 P27来抑制细胞周期 G1/S转换,具有 抑制细胞凋亡的作用[ 20] 。刘晓宇和张红[ 21] 研究半 边莲煎剂对肝癌的作用及对肝癌中 P27及 Bcl 2的 影响时发现,半边莲煎剂可以抑制肝癌的发展,其作 用机制可能与半边莲抑制剂减弱了 Bcl 2的表达、 提高了 P27的表达有关。大黄是下瘀血汤中的一味 中药材。孙玮[ 22] 研究乳腺癌的研究中提出,大黄可 降低 Bcl 2的水平,促进癌细胞的凋亡。 胱天蛋白酶 3是由多腺苷二磷酸核糖聚合酶 及 APD 核糖组成细胞凋亡的执行蛋白酶,是一种凋 亡信号蛋白,对于细胞凋亡凋亡有正向促进作用,当 细胞凋亡时,多腺苷二磷酸核糖聚合酶的联系被切 断,使锌指结构与催化区域分离,导致功能发挥异 常,加剧凋亡[ 23] 。孙媛和李青山[ 24] 等通过沙利度 胺联合叶酸、氟尿嘧啶、奥沙利铂(FolinicAcidFlu orouracilOxaliplatin,FOLFOX)促进了肝癌细胞凋亡 的研究发现,其作用机制与激活胱天蛋白酶 3信号 通路有关。根据耿燕楠[ 15] 的研究表明,下瘀血汤对 于胃癌裸鼠移植瘤生长抑制作用的研究发现,下瘀 血汤对胃癌裸鼠异种移植瘤的抑制率为 365%,其 机制与调控胱天蛋白酶 3、Bcl 2蛋白表达有关,这与 本研究结果相似,说明下瘀血汤促进肝癌细胞凋亡可 能与下调 Bcl2、提高胱天蛋白酶 3的表达有关。 综上所述,下瘀血汤通可抑制肝癌细胞的活性 及其侵袭能力、促进癌细胞的凋亡,其作用机制可能 调控与 Nanog信号通路,从而促进胱天蛋白酶 3的 表达、抑制 Bcl 2水平有关。
作者:莫国臻 黄关璇 石宇昕 吴秀芹 曹传辉 单位:南方医科大学珠江医院