白花蛇舌草乙醇提取物對人結腸癌HT-29細胞增殖及Hedgehog信號傳導通路表達的影響*

葉 榕 林久茂 魏麗慧 莊群川 趙錦燕 彭 軍

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白花蛇舌草乙醇提取物對人結腸癌HT-29細胞增殖及Hedgehog信號傳導通路表達的影響*

葉 榕1林久茂2魏麗慧2莊群川2趙錦燕2彭 軍2＊

1.福建省衛生職業技術學院醫學基礎部；2.福建中醫藥大學醫學實驗中心

：觀察白花蛇舌草乙醇提取物對人結腸癌HT-29細胞增殖及Hedgehog信號傳導通路表達的影響。：采用人結腸癌細胞HT-29常規體外培養，隨機設定空白組和不同濃度(1、3、5mg/mL)白花蛇舌草乙醇提取物組，干預24h，倒置顯微鏡觀察細胞形態變化；MTT法測定不同濃度藥物對HT-29細胞增殖的影響；RT-PCR檢測藥物作用后HT-29細胞Shh、Ptch、Smo和Gli-1 mRNA的表達。：白花蛇舌草乙醇提取物干預后，能抑制HT-29細胞增殖，并呈現出量效作用；Shh、Ptch、Smo和Gli-1 mRNA表達隨藥物濃度的增加而減少。：白花蛇舌草乙醇提取物能抑制HT-29細胞與其可抑制Shh、Ptch、Smo和Gli-1的表達有關。

白花蛇舌草 結腸癌 HT-29 Hedgehog

癌的形成是一個多因素、多步驟的過程，它涉及到一系列原癌基因異常的激活以及抑癌基因突變導致的失活，進而引起一些信號傳導通路的異常。目前已有研究顯示，Hedgehog(HH)信號通路異常活化在許多腫瘤包括基底細胞癌、乳腺癌、前列腺癌和一些消化系統惡性腫瘤的發生發展過程都起了重要作用[1]。同時HH作為潛在治療靶點為癌癥治療提供一個新機遇。

白花蛇舌草為茜草科植物白花蛇舌草(Hedyotis diffusa Willd)的全草，其主要化學成分有熊果酸、免疫多糖、烏索酸、白花蛇舌草素等[2]，具有增強免疫活性、抗氧化和抗腫瘤活性，現廣泛用于治療各種炎癥和腫瘤[3]。本實驗就白花蛇舌草乙醇提取物(EEHDW)對人結腸癌HT-29細胞增殖及HH信號通路相關因子mRNA表達的影響，為白花蛇舌草的深入研究和開發利用提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 藥物和細胞株

白花蛇舌草購自福建中醫藥大學國醫堂醫院，批號：09072201。結腸癌細胞株（HT-29）購自中南大學湘雅中心實驗室。

1.2 試劑和儀器

RPMI1640培養基、胰蛋白酶（trypsin）、胎牛血清（fetal bovine serum，FBS），Hyclone公司；四甲基偶氮唑藍（methyl thiazolyl tetrazolium，MTT）干粉，Sigma公司；RT試劑盒、PCR試劑盒、TRIzol，Promega公司；PCR Master Mix（2×），Fermentas公司；PCR引物，由上海生工生物工程有限公司合成。

B-290型實驗室小型噴霧干燥機，瑞士Buchi公司；ELX800酶標儀，BioTek公司；HF212UV二氧化碳培養箱，Heal Force；IX70熒光倒置相差顯微鏡，日本OLYMPUS；9600型PCR儀，美國PE公司；Gel DOC 2000型凝膠成像分析系統、APC 300型電泳儀、水平式電泳槽，美國Bio-Rad公司；DU-650型蛋白核酸分析儀，美國Beckman公司；5417R高速冷凍離心機，德國Eppendorf公司。

1.3 EEHDW的制備

白花蛇舌草全草，用10倍85%乙醇回流提取2次，合并后過濾，回收乙醇，濾液濃縮至相對密度1.05，經噴霧干燥得粉末。得到提取物用40%DMSO溶解，配制成0.4g/mL溶液，經高壓滅菌后于4℃保存待用。

1.4 細胞培養

將人結腸癌細胞株HT-29置于含10%熱滅活胎牛血清（FBS）的RPMI-1640培養液中，于37℃、5%CO2飽和濕度的細胞培養箱中培養。

1.5 MTT法檢測細胞增殖

取對數生長期的人結腸癌細胞HT-29，用0.25%胰酶消化并收集細胞。以RPMI1640培養液（含10%FBS）制成細胞懸液，進行細胞計數，調整細胞密度為1×105個/mL，接種于96孔培養板中，每孔100uL，常規培養24h，使細胞同步化。設EEHDW組(終濃度分別：1、3、5mg/mL)和對照組(直接加等體積的培養液)，各組的DMSO含量調整為一致，以上各組均設8個復孔。繼續培養24h，吸棄各孔中的液體，每孔加入0.5mg/mL的MTT溶液100uL，37℃孵育4h，然后吸棄各孔中的液體，每孔加入DMSO 100uL，振蕩混勻，室溫放置10min，使結晶充分溶解并混勻，于全自動酶標儀570nm測定各組吸光度值(即A值)，并按下列公式計算增殖抑制率：抑制率(%)=(對照組A值-實驗組A值)/對照組A值×100%。

1.6 細胞形態學觀察

在倒置顯微鏡下觀察EEHDW干預培養24h后的HT-29細胞形態變化并拍照。

1.7 mRNA表達分析

EEHDW對人結腸癌HT-29細胞HH信號通路相關因子Shh、Ptch、Smo和Gli-1的mRNA表達分析。

對數生長期的HT-29細胞經胰酶消化后，取2×105個細胞/孔，接種于6孔板，實驗分為（0、1、3、5mg/mL）4組，24h后進行藥物干預，繼續培養24h。采用Invitrigen公司的TRIzol，按說明書進行操作。提取后的RNA經紫外線分光光度計進行純度及濃度的測定。

取溶于DEPC水中的RNA 1μg，應用逆轉錄(RT)試劑盒進行逆轉錄反應。PCR反應體系(20μL體系)：cDNA 1μL，2×PCR Master Mix 10μL，上下游引物各0.4μL，加DEPC水至20μL，震蕩混勻，12000轉離心10s后，置PCR熱循環儀擴增；擴增條件為：94℃預變性3min，94℃變性30s，X℃退火30s,72℃延伸45s，反應35個循環，最后72℃延伸10min。PCR 產物在1.5%瓊脂糖凝膠上電泳，圖像分析儀照相和分析結果，以GAPDH基因為內參(具體的退火溫度及引物序列見表1)。

1.8 統計學處理

表1 PCR引物序列、退火溫度及產物長度

2 結果

2.1 EEHDW對人結腸癌細胞HT-29增殖的影響

EEHDW對人結腸癌細胞HT-29增殖抑制作用隨濃度的加大而增大，抑制作用呈量效關系(圖1)。

圖1 不同劑量EEHDW對HT-29的抑制作用

2.2 EEHDW對HT-29細胞形態的影響

倒置顯微鏡下觀察，空白組HT-29細胞胞質均勻，核仁清楚，伸展性好，生長良好，形成貼壁的梭形細胞。隨著EEHDW作用濃度的增加，可觀察到細胞形態逐漸改變呈圓形，細胞數逐漸減少（圖2）。

2.3 EEHDW對HT-29細胞HH信號通路相關因子mRNA表達的影響

HT-29細胞經不同濃度EEHDW處理24h后，EEHDW能明顯下調Shh、Ptch、Smo和Gli-1的mRNA表達（表2、圖3）。

A：對照組；B：1 mg/mL白花蛇舌草乙醇提取物組；C：3 mg/mL白花蛇舌草乙醇提取物組；D：5 mg/mL半枝蓮乙醇提取物組。

表2 EEHDW對HT-29細胞HH信號通路相關因子mRNA表達的影響

注：與對照比較，*<0.01

圖3 EEHDW對HT-29細胞HH信號通路相關因子mRNA表達的影響

3 討論

結腸癌是常見的惡性腫瘤之一，其發病率居惡性腫瘤的第4～6位，在世界范圍內，以經濟發達國家的發病率為高，可高達30～50/10萬[4]。近20年來，隨著生活習慣、飲食結構等因素的改變，我國結腸癌的發病率和死亡率亦呈逐年上升的趨勢[5]。目前結腸癌的治療，主要以手術為主的綜合治療，但其根治性手術切除后5年生存率僅為50%左右。術后復發和轉移是其死亡的重要原因。因此術后配合以中醫中藥治療，對延長患者生存期，降低復發、轉移，減輕放化療副反應，改善生存質量等均有重要意義[6]。已知，白花蛇舌草具有良好的抗腫瘤活性，廣泛應用于多種腫瘤的臨床治療，并在對消化、呼吸、血液等系統的惡性腫瘤治療中取得了較好的療效。

HH信號通路首先在果蠅中發現，隨后又在脊椎動物中被證實，是人類胚胎發育過程中調控細胞增殖和組織分化的重要信號通路。目前認為，該信號通路主要由Hh配體、兩個膜受體Ptch、Smo及下游的轉錄因子Gli組成。Hedgehog基因在哺乳動物中有三種同源基因：Shh、Ihh和Dhh，其中Shh對哺乳動物的乳腺、前列腺、肺、毛發和神經系統等多器官的發育起重要作用[7]。PTCH和SMO是細胞膜上兩種跨膜蛋白，在HH信號傳遞過程中起到受體的作用。Gli是HH通路末端的轉錄調控因子，脊椎動物存在三種Gli轉錄因子(Gli1、Gli2、Gli3)。Gli1是一種直接的轉錄激活因子，其激活調控發生在轉錄水平，其mRNA的表達水平是反映HH信號通路活性的一個可靠指標[8]。

HH信號通路成員基因的異常表達會啟動靶基因轉錄，引起細胞異常分裂增殖，從而導致腫瘤形成[9]。HH信號通路參與多種惡性腫瘤的發生與演進，可能的致癌途徑有兩個：(1)通過配體Shh表達，內源性Shh過表達，并和受體Ptch結合，從而解除后者對下游因子Smo的抑制作用，促使全長的Gli進入核內啟動靶基因；(2)Ptch和(或)Smo發生突變，導致下游信號傳導調節失控，靶基因不斷激活[10]。目前已有研究證實結直腸癌的發生與HH信號通路異常激活有關。ONISCU等[11]研究發現，正常結腸黏膜上均有Shh、Ptch、Smo的表達，而在增生性息肉、腺瘤、結腸腺癌中Shh、Ptch、Smo的表達水平明顯升高，體外細胞培養實驗外源性Shh能促進結腸上皮細胞增殖，而抗Shh抗體能抑制結腸上皮細胞增殖。DOUARD等[12]研究發現，86%結直腸癌病例的癌組織中存在Shh mRNA的過表達，Gli1的表達與Shh密切相關，外源性的Shh可以促進HT-29結腸癌細胞株增殖，抗Shh抗體可以抑制腫瘤細胞株的增殖。

本研究結果顯示，不同濃度（1、3、5mg/mL）的EEHDW對體外培養的HT-29細胞的增殖均有抑制作用，藥物作用效果具有較明顯的量效關系。同時，我們還發現人結腸癌細胞HT-29經不同濃度EEHDW處理后，HH信號通路相關因子Shh、Ptch、Smo和Gli-1的mRNA表達隨藥物濃度的增加而逐漸減弱，說明白花蛇舌草可能通過抑制Shh、Ptch、Smo和Gli-1的表達，從而達到抑制結腸癌HT-29細胞增殖的功效。

[1] 李曉偉，劉炳亞．Hedgehog信號通路在腫瘤中作用的研究進展[J]．生命科學，2009，21(1)：116-119.

[2] Lin CC，Ng LT，Yang JJ．Antioxidant activity of extracts of peh-hue- juwa-chi-cao in a cell free system[J]．Am J Chin Med，2004，32(3)：339-349．

[3] 宋立人．中華本草[M]．第1版. 上海：上海科學技術出版社，1999．

[4] 劉清華，熊建明，周樂杜．大腸癌的綜合治療[J]．中華現代外科學雜志，2005，2(2)：129-132.

[5] 謝正勇，卿三華．結直腸癌發病率及解剖部位變化趨勢[J]．世界華人消化雜志，2003，11(7): 1050

[6] 盧艷琳．中醫藥治療大腸癌研究進展[J]．中醫學報，2010，25(146)：28-30．

[7] McMahon AP. More surprises in the Hedgehog signaling pathway[J]. Cell，2000(100)：185-188.

[8] Osterlund T，Kogerman P．Hedgehog signaling：how to get from Smo to Ci and Gli[J].Trends Cell Biol，2006，16(4)：176-180．

[9] MuLlor JL，Sanchez P，RuiziAltabaA. Pathways and consequences：Hedgehog signaling in human disease[J].Trends Cell Biol，2002，12(12)：562-569.

[10] Berman DM，KarhadkarS，MaitraA，et al. Widespread requirement for Hedgehog ligand stimuLation in growth of digestive tract tumours[J].Nature，2003，425(6960)： 846-851.

[11] ONISCU A，JAMES R M，MORRIS R G. Expression of Sonic hedgehog pathway genes is altered in colonic neoplasia[J]. J Pathol，2004，203(4)：909-917.

[12] DOUARD R，MOUTEREAU S，PERNET P. Sonic Hedgehog-dependent proliferation in a series of patients with colorectal cancer[J].Surgery，2006，139(5)：665-670.

福建省自然科學基金（No.2010J01195）；福建省教育廳科學基金(No. JA10162)。

彭軍。