紫草素誘導人結腸癌細胞SW620凋亡及機制研究

潘小鵲 浙江省中醫院 杭州 310006

紫草素誘導人結腸癌細胞SW620凋亡及機制研究

潘小鵲 浙江省中醫院 杭州 310006

目的探討紫草素誘導人結腸癌細胞株SW620凋亡及分子機制。方法體外培養人結腸癌細胞株SW620，加入終濃度分別為2.5～15μmol/L的紫草素。采用MTT法測定紫草素對腫瘤細胞的增殖抑制率，Annexin V-FITC/PI雙標法檢測細胞凋亡率，Western blot方法測定對bcl-2、bax蛋白表達水平。結果紫草素隨時間和濃度的增加對SW620細胞增殖抑制率增加，細胞凋亡率增加（P＜0.05）。Western blot法檢測發現bax蛋白表達升高同時bcl-2蛋白表達下降。結論紫草素有抑制結腸癌細胞增殖和誘導凋亡的作用，可以通過調控bax和bcl-2蛋白的表達經線粒體途徑誘導細胞凋亡。

結腸癌；SW620；體外培養；細胞凋亡；bax；bcl-2；紫草素

紫草素（shikonin）是從傳統中藥紫草的根部提取的一種萘醌類化合物。研究表明，紫草素可以抑制腫瘤細胞增殖和誘導腫瘤細胞凋亡[1-4]。但關于紫草素抗腫瘤作用及其機制的研究較少，特別是對結腸癌的研究未見文獻報道。本實驗主要研究紫草素對結腸癌細胞系SW620凋亡的影響，初步探討其抗腫瘤作用的機制，為進一步闡明紫草素抗腫瘤作用機制提供實驗依據。

1 實驗材料

1.1細胞株及細胞培養 人結腸癌細胞株SW620購自上海中科院腫瘤細胞所，在含10%胎牛血清的F12培養液、37℃、5%CO2恒溫培養箱中培養。

1.2試 劑 胎牛血清（Gibco）；F12培養基（Gibco）；MTT（Sigma）；Apoptosis Assay細胞凋亡試劑盒（BD）；bax、bcl-2、β-actin及抗兔和抗鼠的二抗（cell signal）。紫草素購自中國藥品制品檢定所。

2 實驗方法

2.1細胞增殖抑制實驗 SW620細胞以5×104個細胞/mL的密度接種于96孔培養板中，每孔100μL，待細胞貼壁后實驗組分別加入終濃度為2.5、5、10、15μmol/L的紫草素，對照組加入等體積的1640培養基，每個濃度設平行孔6個，繼續培養24、48h，每孔加入MTT（5mg/mL）20μL，繼續培養4h，離心棄上清，加入150μL DMSO溶解，酶標儀540nm處檢測OD值，計算SW620細胞體外生長抑制率=（1-樣本OD值/對照組OD值）×100%。

2.2細胞凋亡實驗 收集對數生長期的SW620細胞，以5×104個細胞/mL接種于6孔板，每孔1mL。實驗組分別加入終濃度為2.5、5、10、15μmol/L的紫草素，對照組加入等體積的1640培養基，作用24h，按試劑盒說明書進行操作，流式細胞儀檢測，分析細胞凋亡的百分比。

2.3Western-Blot檢測蛋白表達 收集不同藥物濃度作用24h后的SW620細胞，PBS洗滌2次，加入細胞裂解液100μL，離心，蛋白定量。10%的聚丙烯酰胺SDS凝膠電泳后，電轉移至PVDF膜上，5%BSA封閉后依次加入第一、二抗體，在室溫下孵育2h，TBST緩沖液洗滌3次，每次10min，過氧化物酶法顯色，凝膠纖維攝像系統處理。

2.4統計學方法 應用SPSS13.0軟件進行統計分析，計數資料采用（） 表示，組間比較采用t檢驗，以P＜0.05表示差異有統計學意義。

3 實驗結果

3.1紫草素抑制細胞增殖作用 與對照組比較，2.5、5、10、15μmol/L濃度的紫草素處理細胞24h，對腫瘤細胞增殖的抑制率分別為（7.9±0.7）%、（18.2± 0.6）%、（31.2±0.4）%、（40.5±0.3）%，紫草素各濃度組作用48h抑制率分別為（11.3±0.5）%、（30.4±0.5）%、（46.5±0.5）%、（66.8±0.6）%，均較對照組有顯著差異（P＜0.05）。紫草素對SW620細胞的抑制作用呈現明顯的時間劑量效應關系，見圖1。

圖1 紫草素對SW620細胞增殖的抑制作用

3.2紫草素誘導凋亡的作用 2.5、5、10、15μmol/L紫草素處理SW620細胞24h后，采用AnnexinVFITC/PI雙染方法檢測細胞凋亡率，早期凋亡為AnnexinV-FITC單染，晚期凋亡為AnnexinV-FITC和PI雙染，單染PI的細胞為死細胞，實驗結果表明隨著藥物濃度的增加，紫草素誘導細胞凋亡率與對照組（等體積1640培養基）相比顯著增加，見表1。

3.3紫草素對bcl-2和bax表達的影響 紫草素作用24h后，Western blot方法檢測結果顯示bax蛋白表達水平隨藥物濃度的增加而增加，而bcl-2蛋白表達水平逐漸降低，見圖2。

表1 紫草素誘導SW620細胞凋亡率（） %

表1 紫草素誘導SW620細胞凋亡率（） %

注：與對照組比較，*P＜0.05

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圖2 紫草素對SW620細胞bax、bcl-2蛋白的影響A：0μmol/L紫草素；B：2.5μmol/L紫草素；C：5μmol/L紫草素；D：10μmol/L紫草素；E：15μmol/L紫草素

4 討論

紫草素是從紫草根中提取的化合物。研究表明，紫草素對多種腫瘤細胞具有顯著的抗腫瘤作用，可以誘導自噬抑制腫瘤細胞增殖[5]，調控P53基因[1]，誘導腫瘤細胞凋亡；抑制bcl-2表達，減少巰基化合物、蛋白巰基化合物和谷胱甘肽的水平等方式誘導白血病HL-60凋亡[3-4]；紫草素通過刺激活性氧繼而活化JNK和p38，引起線粒體蛋白細胞色素c釋放，通過線粒體途徑誘導慢性粒細胞白血病細胞K562凋亡[6]。本研究發現，紫草素對人結腸癌細胞株SW620有抑制生長的作用，流式檢測結果證實紫草素體外有誘導SW620凋亡的作用。bcl-2家族蛋白是重要的細胞線粒體凋亡調節因子，蛋白成員間的相互作用對線粒體介導的細胞凋亡起調控作用。本研究結果顯示紫草素上調bax的同時下調bcl-2的表達，表明紫草素可能通過調控bcl-2、bax，進而激活caspase導致細胞凋亡。

綜上所述，紫草素能抑制結腸癌細胞的增殖，通過影響bax和bcl-2蛋白的表達通過線粒體途徑誘導結腸癌細胞凋亡。

［1］Wu Z，Wu LJ，Tashiro S，et al.Phosphorylated extracellular signal-regulated kinase up-regulated p53 expression inshikonin-induced HeLa cell apoptosis［J］.Chin Med J，2005，118（8）：671-677.

［2］方武，彭榮章，龍向陽.紫草素對膀胱癌細胞T24增殖和凋亡的影響及其機制研究［J］.天津藥學，2006，18（2）：10-12.

［3］Zeng Y，Liu G，Zhou LM.Inhibitory effect of acetylshikonin on human gastric carcinoma cell line SGC-7901 in vitroand in vivo［J］.World J Gastroenterol，2009，15（15）：1816-1820.

［4］陳志爐，戴其舟，王勇.紫草素對白血病細胞HL-60增殖及凋亡作用的影響［J］.中國中西醫結合雜志，2012，32（2）：239-242.

［5］張楨，張根花，劉琴.紫草素誘導自噬抑制胰腺癌細胞增殖的實驗研究［J］.浙江中西醫結合雜志，2013，23（3）：171-174.

［6］ Mao X，Yu CR，Li WH，et al.Induction of apoptosis by shikonin through a ROS/JNK-mediated process in Bcr/ Ablpositive chronic myelogenous leukemia（CML）cells［J］. CellRes，2008，18：879-888.

修回日期：2014-03-05

Molecular Mechanism of Shikonion-induced Apoptosis of SW620 Cells

PAN Xiaoque. Zhejiang Traditional Chinese Medicine Hospital,Hangzhou(310006),China

ObjectiveTo investigate the effects of Shikonion on apoptosis of human SW620 and explore the underlying molecular mechanism.MethodsHuman colon cancer cell SW620 was cultured in virto and treated with various concentrations(2.5-15 μmol/L)of Shikonion.Cell proliferation was examined by MTT assay and cell apoptosis were detected by Annexin V-FITC/PI double staining.The expression of bcl-2 and bax protein were detected by Western blot.ResultsShikonion inhibited the growth of SW620 cells in a dose and time-dependent manner. SW620 cells treated with Shikonion for 24h showed significantly enhanced apoptosis as compared with control cells（P＜0.05）.Shikonion decreased bcl-2 and increased bax protein.ConclusionShikonion may inhibit the proliferation and induce apoptosis of SW620 cells by changing the levels of bcl-2 and bax proteins.These findings indicated that depolarization of the mitochondrial membrane potential might be involved in Shikonion induced apoptosis.

colon cancer；SW620；in vitro；apoptosts；bax；bcl-2；Shikonion

2013-09-09