9順維A酸對人肺腺癌細胞A2增殖及凋亡影響的實驗研究

酆 淵， 茆 勇， 游慶軍， 徐靜靜*

9順維A酸對人肺腺癌細胞A2增殖及凋亡影響的實驗研究

酆 淵1， 茆 勇2， 游慶軍2， 徐靜靜*2

(1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫214122；2.江南大學(xué) 附屬醫(yī)院，江蘇 無錫214062）

研究9順維A酸（9-cis RA）抑制肺腺癌細胞A2增殖及誘導(dǎo)凋亡的作用并初步探討其作用機制。體外培養(yǎng)A2細胞，隨機分為4組，實驗組加9-cis RA使其終濃度為1、5、10 μmol/L，對照組加入二甲亞砜使其終質(zhì)量分數(shù)為0.1%，采用MTT法檢測各組A2細胞增殖情況；使用流式細胞術(shù)（flow cytometry，F(xiàn)CM）分析藥物作用后各組細胞的凋亡率；用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RTPCR）檢測各組細胞bax、fas、bcl-2基因的變化。9順維A酸對人肺癌細胞株A2增殖均有明顯的抑制作用（P＜0.01），實驗組中細胞凋亡發(fā)生率顯著增高（P＜0.05），且隨著濃度的升高抑制作用和凋亡率也隨之提高。實驗組bax mRNA、fas mRNA表達顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）；實驗組bcl-2 mRNA表達顯著低于對照組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。結(jié)論9-cis RA具有明顯的抗肺腺癌細胞A2增殖的作用，其機制可能通過上調(diào)bax、fas基因和下調(diào)bcl-2基因表達、誘導(dǎo)細胞凋亡有關(guān)。

9-順維A酸；肺癌；細胞增殖；細胞凋亡

維A酸廣泛存在于魚肝油、動物肝臟、奶油、深色蔬菜以及橘色蔬菜水果之中。已證實維A酸類化合物能調(diào)控細胞生長、分化、凋亡等生命活動[1-2]，最近的研究表明維甲酸類化合物通過與核維甲酸受體（RARs）及核維甲酸類X受體（RXRs）結(jié)合發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)，在已知的維甲酸類化合物中，9-順維甲酸（9-cis RA）唯一能與這兩類核受體結(jié)合，因為其生物學(xué)活性強于其他維甲酸類化合物而倍受矚目[3-4]。作者旨在觀察9-cis RA誘導(dǎo)肺癌細胞株凋亡與bax、fas和bcl-2基因表達的關(guān)系，為9-cis RA臨床治療肺癌提供新的實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

9-cis RA，純度98%，購自美國Sigma公司；RPMI 1640培養(yǎng)液：購自中科院上海細胞所；胎牛血清：購自美國Sigma公司；M-MLV逆轉(zhuǎn)錄酶試劑盒：購自美國Bio Basic公司；PCR MasterMix試劑：購自美國Fermentas公司；凝膠電泳用瓊脂糖：購自美國Bio Basic公司；PCR相關(guān)試劑及引物合成：購自上海生工生物技術(shù)有限公司；人肺腺癌細胞株A2：北京中日友好醫(yī)院提供。

1.2 實驗方法

A2細胞在37℃、體積分數(shù)5%CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)液RPMI含體積分數(shù)10%滅活小牛血清及青、鏈霉素各100 U/mL，所有用于實驗的細胞均處于對數(shù)生長期。用含體積分數(shù)10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)液配成1×105/mL細胞懸液，接種細胞于 96孔培養(yǎng)板中，每孔100 μL，置37℃、體積分數(shù)5%CO2飽和濕度的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24 h后，加入9-cis RA，使實驗組9-cis RA終濃度依次為1、5、10 μmol/l，陰性對照組不含9-cis RA。每濃度設(shè)3個復(fù)孔，各組分別培養(yǎng) 48 h后，按MTT細胞增殖檢測試劑盒操作步驟進行操作。

以上4組細胞分別培養(yǎng) 48 h后，用不含EDTA的質(zhì)量分數(shù)0.25%胰酶消化，然后分別按以下兩步驟操作：①用PBS洗滌細胞兩次（2 000 r/min離心，5min）收集細胞，加入500 μL的Binding Buffer懸浮細胞，加入5 μL的AnnexinⅤ-FITC混勻后，再加入5 μL的Propidium Iodide混勻，室溫、避光、反應(yīng)5～15 min后，在1 h內(nèi)用流式細胞儀定量分析細胞凋亡水平。實驗重復(fù)3次；② 按Trizol試劑說明書提取總 RNA，引物序列使用Primer Premier 5.0軟件設(shè)計并在NCBI上進行BLAST對比，引物均由上海生工生物技術(shù)公司合成，通過逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）檢測各組bax、fas、bcl-2 mRNA表達變化。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行分析，實驗結(jié)果以均數(shù)±標準差（x±s）表示，組間分析采用單向方差分析 （One-Way-ANOVA）多重比較進行檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 9-cis RA對A2細胞增殖的抑制作用

9-cis RA對人肺癌細胞株A2增殖均有明顯的抑制作用（P＜0.01），且隨著濃度的提高抑制率也隨之提高，結(jié)果見表1。

2.2 9-cis RA對A2細胞作用48h后，對A2細胞凋亡率的影響

不同濃度9-cis RA作用于肺癌細胞A2 48 h后，經(jīng)流式細胞分析儀檢測。結(jié)果顯示：對照組凋亡率為（6.28±0.23）%；9-cis RA（1 μmol/l）組凋亡率為（10.07±0.53）%；9-cis RA（5 μmol/l）組凋亡率為（10.63±0.14）%；9-cis RA（10 μmol/l）組凋亡率為（15.45±0.41）%。經(jīng)隨機區(qū)組設(shè)計的單因素ANOVA統(tǒng)計軟件分析結(jié)果顯示：與對照組的細胞凋亡率相比，不同濃度9-cis RA組均有所增加，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；但9-cis RA（1 μmol/l）組與9-cis RA（5 μmol/l）組凋亡率差異不明顯（P＞0.05）。

表1 各組光密度值和細胞抑制率比較Table 1 Comparison of optical density values and cell inhibition rates in each group

2.3 各組bax mRNA、fas mRNA、bcl-2 mRNA表達變化

與對照組相比，實驗組 bax mRNA、fas mRNA表達顯著高于對照組，bcl-2 mRNA表達顯著低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01），見表2。RTPCR檢測目的基因的變化結(jié)果見圖1～3。

表2 各組作用A2細胞48 h后，目的基因和 β-actin mRNA灰度比Table 2 mRNA gray ratio of target genes to beta-actinin A2 cells after 48 h

表2 各組作用A2細胞48 h后，目的基因和 β-actin mRNA灰度比Table 2 mRNA gray ratio of target genes to beta-actinin A2 cells after 48 h

與對照組比較：*P＜0.05。

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圖1 RT-PCR檢測各組bax基因mRNA表達Fig.1 Expression of bax mRNA by RT-PCR

圖2 RT-PCR檢測各組fas基因mRNA表達Fig.2 Expression of fas mRNA by RT-PCR

圖3 RT-PCR檢測各組bcl-2基因mRNA表達Fig.3 Expression of bcl-2 mRNA by RT-PCR

3 討論

已知細胞內(nèi)的維甲酸受體有兩種形式：即核維甲酸受體（RARs）和核維甲酸類X受體（RXRs），9-cis RA進入細胞后可與這兩類受體結(jié)合。目前認為，RARs-RXRs復(fù)合體是9-cis RA發(fā)揮作用的真正受體形式，9-cis RA與受體復(fù)合物結(jié)合后，激活DNA上特異的維甲酸識別元件，進而影響轉(zhuǎn)錄機制，抑制相關(guān)原癌基因和（或）誘導(dǎo)抑癌基因表達，發(fā)揮其抑制腫瘤細胞增殖和誘導(dǎo)凋亡作用。國外研究發(fā)現(xiàn)9-cis RA在低濃度時作用較弱，而在較高濃度（＞10-6mmol/L）對神經(jīng)母細胞瘤的增殖具有明顯抑制作用，并能誘導(dǎo)神經(jīng)母細胞瘤的凋亡[5]。作者研究發(fā)現(xiàn)，實驗組中凋亡發(fā)生率顯著高于對照組，而且10 μmol/L 9-cisRA抑制肺癌細胞A2增殖和誘導(dǎo)凋亡作用顯著高于1 μmol/L組和5 μmol/L組，也呈現(xiàn)濃度依賴性，與國外的相關(guān)研究成果一致。

研究證實9-cisRA誘導(dǎo)肺癌細胞凋亡的機制可能有：通過Rb基因表達增加和cyclinD1基因表達減少途徑誘導(dǎo)肺癌細胞凋亡；通過凋亡抑制基因bcl-2家族對腫瘤細胞的凋亡實施調(diào)控。游慶軍[6-7]等人研究認為9-cisRA可能引起抑癌基因Rb表達增加和原癌基因cyclinD1表達減少，結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子E2F，使癌細胞阻滯在G1期，阻止分化期中的細胞增殖，直接誘導(dǎo)肺癌細胞凋亡或通過影響P53、cmyc、E1A等基因的表達啟動細胞凋亡途徑。更多的研究顯示腫瘤細胞凋亡的調(diào)控可能與死亡受體信息轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中Fas/FasL基因的異常表達有關(guān)。研究表明9-cisRA通過上調(diào)肺癌細胞中fas基因的表達來實現(xiàn)對Fas/FasL信號系統(tǒng)的調(diào)控，同時通過降低bcl-2 mRNA和提高bax mRNA表達促進細胞凋亡。

Fas屬于腫瘤壞死因子受體（也稱死亡受體）家族，是細胞膜上的糖基化穿膜蛋白，在細胞凋亡過程中發(fā)揮著傳遞細胞凋亡信號作用。細胞表面表達的Fas與FasL交聯(lián)后，形成能傳達信號的活性三聚體 （死亡結(jié)構(gòu)域DD），F(xiàn)as與死亡結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白（FADD）形成二聚體，將凋亡信號傳導(dǎo)至凋亡蛋白酶caspase-8，進而引起一系列酶聯(lián)反應(yīng)，激發(fā)下游caspase-3、6、7，最終導(dǎo)致細胞凋亡[8]。作者用RTPCR檢測的結(jié)果顯示實驗組fas表達明顯高于對照組。Bcl-2屬膜蛋白，主要存在于線粒體內(nèi)膜、細胞膜內(nèi)表面、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、溶酶體膜、核膜等處。Bcl-2具有恢復(fù)線粒體內(nèi)膜的跨膜電位和關(guān)閉線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔的作用，可使線粒體膜通透性降低，阻止凋亡啟動因子釋放，切斷細胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如抑制促進凋亡的蛋白Bax的毒性作用、抑制caspase激活、維持細胞能鈣的穩(wěn)定等，具有很強的抗凋亡作用；Bax主要促進細胞凋亡。當(dāng)Bcl-2過表達時，與Bax形成異二聚體抑制細胞凋亡；相反，Bax過表達時，Bax形成同源二聚體促進細胞凋亡。Bcl-2和Bax對細胞凋亡的調(diào)控不僅取決于自身表達水平高低，還與兩者的比例有關(guān)，當(dāng)Bcl-2/ Bax比例減少時，細胞趨于凋亡[9-10]。實驗結(jié)果顯示，實驗組bcl-2表達明顯低于對照組、bax表達明顯高于對照組，細胞凋亡增加。9順維甲酸誘導(dǎo)肺癌細胞A2凋亡可能與fas、bax表達增加，bcl-2表達減少有關(guān)，是通過死亡受體途徑及線粒體途徑引起細胞凋亡，從而抑制細胞增殖。

綜上所述，9順維甲酸具有抑制肺腺癌細胞增殖、促進肺癌細胞凋亡的作用，其機制可能是通過阻滯細胞周期、提高bax、fas基因的表達，降低bcl-2基因的表達實現(xiàn)的，為提高肺癌的治療效果提供一種新的途徑。

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Effects of 9-Cis-Retinoic Acid on the Proliferation and Apoptosis of Human Lung Cancer Cell Line A2

FENG Yuan1， MAO Yong2， YOU Qinjun2， XU Jingjing*2
(1.School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Affiliated Hospital，Jiangnan University，Wuxi 214062，China）

The study aimed to explore the mechanism of 9-cis-retinoic acid（9-cis RA）inhibiting proliferation and inducing apoptosis in human lung cancer cell line A2.Cultured A2 cells were randomly divided into four groups，the experimental group received 9-cis RA to a final concentration of 1，5 or 10 μmol/L，and the control group was added dimethyl sulfoxide to a final concentration of 0.1%.The MTT method was used for the determination of cell proliferation，flow cytometry（FCM）for the analysis of apoptosis，and reverse transcription-polymerase chain reaction（RT-PCR）for the expression changes of bax，fas and bcl-2 genes.Results showed that 9-cis RA significantly inhibited the cell proliferation（P＜0.01）and the incidences of apoptosis in the experimental groups weresignificantly higher（P＜0.05），which depended on the concentration of 9-cis RA.The mRNA expressions of bax and fas genes in the experimental groups were significantly higher（P＜0.01）whereas the bcl-2mRNA expressionwas significantly lower than the control group（P＜0.01）. Therefore，9-cis RA significantly inhibitsthe proliferation of human lung cancer cell line A2，which may be related to the increased expressions of bax and fas genes and the decreased expression of bcl-2 gene，and then induced apoptosis.

9-cis-retinoic acid，lung cancer，cell proliferation，apoptosis

R 734.2

A

1673—1689（2015）07—0779—05

2014-08-20

無錫市醫(yī)院管理中心重大項目（YGZX1210）。

*通信作者：徐靜靜（1983—），女，江蘇泰州人，助理研究員，主要從事抗腫瘤藥物機理研究。E-mail：wxsytsg@126.com