單寧酸調控ATF6?CHOP通路增強順鉑誘導肝癌HepG2細胞凋亡的作用

耿娜娜 吳明松， 鄭翔 楊蕾 王宏陽 李學英

1貴州省普通高等學校口腔疾病研究特色重點實驗室，醫學與生物學研究中心（貴州遵義 563000）；遵義醫學院2口腔學院（貴州遵義 563000）；遵義醫學院醫學3遺傳學教研室（貴州遵義 563000）

肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）在我國的發病率和病死率均較高，每年新發病率約占全球的55%，且呈上升趨勢［1-2］。肝癌早期發現困難，多數病患就診時已喪失手術最佳時機，此外還具有惡性化程度高、生長增殖迅速、轉移范圍廣和易復發等特點，因此其臨床療效不太理想。HCC治療以手術切除為首選，但術后復發率較高，需借助輔助性手段，其中化療是中晚期肝癌最常用的手段之一［2-3］。順鉑（cis?dichlorodiamine platinum，CDDP）是一種療效很好、具有廣譜性抗癌的化療藥物，臨床上可用于治療肝癌。然而，CDDP的毒副作用也較大，且隨著肝癌對化療藥物的敏感性降低和耐藥性增加，使得肝癌的治療受到較大程度的限制，因此尋找一種既能增加CDDP的化療活性，同時又能降低其毒副作用的藥物，探索肝癌治療的新方法，具有十分重要的意義。單寧酸（tannic acid，TA）是一種天然多酚類物質，可抑制多種腫瘤細胞的生長增殖。筆者前期的研究表明，TA能夠通過內質網應激（endoplasmic reticu?lum stress，ERS）凋亡途徑增強CDDP抗肝癌細胞HepG2的作用，降低CDDP的用量，從而減輕CDDP的化療毒性，但二者協同的具體分子機制尚未完全闡明。轉錄活化因子6（activating transcription factor 6，ATF6）通路是ERS的主要通路之一。在ERS下，ATF6轉運至高爾基體，經特定蛋白酶水解后被活化，活化的ATF6可促進C/EBP同源蛋白（C/EBP?homologous protein，CHOP）等ERS相關分子的表達。因此，本研究探討了ATF6?CHOP通路在TA與CDDP協同抗肝癌中的作用，為肝癌的臨床治療方案提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料 人肝癌細胞系HepG2，由中國科學院細胞庫提供。

1.2 儀器與試劑 單寧酸（C76H52O46）由Sigma公司生產，順鉑注射液［Cl2（NH3）2Pt］由山東齊魯制藥公司生產，RPMI?1640培養基來源于Gibco公司，胎牛血清購自浙江天杭生物科技有限公司，RNAi?soTMPlus購自TaKaRa Biotechnology公司，dNTP Mix（10 mmol/L）購自上海生工生物公司，M?MLV逆轉錄酶購自Promega公司，實時熒光定量PCR試劑盒購自Bio?Rad公司，PCR引物由上海生工生物公司合成，兔抗人多抗ATF6和ATF6B、兔抗人β?actin單抗和抗兔的二抗均購自Protein?Tech Group公司；Nanodrop 2000超微量分光光度計（Thermo Scientific公司），CFX ConnectTMOptics Module PCR儀（Bio?Rad公司），IX73倒置熒光顯微鏡（Olympus公司），GOLD?SIM二氧化碳培養箱（西盟國際公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 細胞培養 HepG2細胞系培養于1640培養基中，內含10%胎牛血清、100 μg/mL鏈霉素、100 U/mL青霉素、2.0 g/L NaHCO3，置于37℃、95%空氣、5%CO2的培養箱中培養。

1.3.2 實時熒光定量PCR 用180 μmol/L TA、0.9 μg/mL CDDP單獨或聯合處理細胞24和48 h后，收集細胞，提取總RNA，按試劑盒方法合成cDNA。引物：β?actin，F：CGGGAAATCGTGCGT?GAC，R：CAGGAAGGAAGGCTGGAAG；ATF6（α），F：TCCTCGGTCAGTGGACTCTTA，R：CTTGGGCTG AATTGAAGGTTTTG；CHOP，F：CAAGAGGTCCTG TCTTCAGATGA，R：TCTGTTTCCGTTTCCTGGTTC。實時熒光定量PCR反應體系為：cDNA 1 μL，Sso Fast Eva Green supermix 5 μL，3′引物和 5′引物各0.5 μL，無菌水補足至 10 μL。PCR 反應程序為：94 ℃ 60 s，95 ℃ 20 s，56 ℃（β?actin）、62.4 ℃（ATF6）或58℃（CHOP）30 s，40個循環周期。每個樣品設3管重復。以β?actin作為內參，采用2?△△CT的方法，用3次重復的平均值計算基因相對表達量。

1.3.3 蛋白免疫印跡 藥物處理24和48 h后，裂解細胞，提取總蛋白質，以BCA法測定蛋白質濃度，取一定體積量蛋白樣品，進行變性、SDS?PAGE電泳、將蛋白質轉至PVDF膜、5%脫脂牛奶封閉2 h、孵育一抗（ATF6 1∶3 000；ATF6B 1∶1 000；CHOP 1∶1 000；β?actin 1∶10 000）、洗滌后加二抗（1∶2 000）、加ECL發光試劑曝光與顯影。

1.4 統計學方法 實驗數據用表示，采用SPSS 22.0統計軟件進行分析，IPP軟件分析蛋白免疫印跡條帶灰度值，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗進行分析，多組間比較采用單因素方差分析（one?way ANOVA），以P＜ 0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 TA與CDDP聯合促進HepG2細胞ATF6的表達 結果顯示，與對照組相比，24和48 h時，TA組、CDDP組和聯合用藥組ATF6 mRNA水平（圖2A）和蛋白水平（圖1、圖2B）均顯著升高（P＜0.01或P＜0.05）。與24 h相比，48 h時TA組、CDDP組ATF6 mRNA和蛋白水平均呈升高趨勢，聯合用藥組ATF6 mRNA水平呈升高趨勢，蛋白水平呈降低趨勢。

圖1 Western Blot檢測ATF6、ATF6B和CHOP蛋白的表達Fig.1 Detection of ATF6、ATF6B and CHOP levels by Western Blot

2.2 TA與CDDP聯合促進HepG2細胞ATF6B蛋白的表達 結果顯示，與對照組相比，24和48 h時，TA組、CDDP組和聯合用藥組ATF6B蛋白水平均顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）。與24 h相比，48 h時TA組、CDDP組ATF6B蛋白水平呈升高趨勢，聯合用藥組呈降低趨勢（圖1、圖3）。

圖2 TA與CDDP對ATF6表達的影響Fig.2 Effects of TA and CDDP on ATF6 expression level

圖3 TA與CDDP對ATF6B蛋白表達的影響Fig.3 Effects of TA and CDDP on ATF6B expression level

圖4 TA與CDDP對CHOP表達的影響Fig.4 Effects of TA and CDDP on CHOP expression level

2.3 TA與CDDP聯合促進HepG2細胞CHOP的表達 結果顯示，與對照組相比，24和48 h時，TA組、CDDP組和聯合用藥組CHOP mRNA水平（圖4A）和蛋白水平（圖1、圖4B）均顯著升高（P＜0.01或P＜0.05）。與24 h相比，48 h時TA組、CDDP組CHOP mRNA和蛋白水平均呈升高趨勢，聯合用藥組CHOP mRNA和蛋白水平均呈降低趨勢。

3 討論

腫瘤細胞中部分ERS是由不同的微環境改變所引發的，如缺氧、酸中毒等［4］。這種應激環境能夠激活未蛋白折疊反應（unfolded protein response，UPR），UPR作為一種促進癌細胞適應應激和生存的選擇性因素，從而增加癌細胞對某些化療藥物的抵抗性［5-6］。ERS發生時，一方面細胞啟動生存途徑，增加蛋白質的正確折疊，降低和清除錯誤折疊的蛋白質，促使內質網恢復穩態；另一方面，當內質網的功能紊亂持續進行，ERS時間過長、強度過大時，最終會通過ERS凋亡通路啟動細胞凋亡［7-8］。因此，通過誘導ERS促使腫瘤細胞發生凋亡，有望成為腫瘤治療的新方法、新途徑［8］，而ATF6就是ERS的一個主要靶點［9］。

ATF6是內質網上一種Ⅱ型跨膜蛋白，有ATF6α（ATF6）和 ATF6β（ATF6B）兩種亞型，其 N端位于細胞質內，具有鋅指結構（b?ZIP），C端位于內質網腔中，可感受ERS。ERS發生時，ATF6與78kDa調節血糖蛋白（glucose regulated protein，GRP78）分離后被運輸至高爾基體，高爾基體中的S1P（site 1 protease）和S2P（site 2 protease）蛋白酶相繼水解ATF6，釋放b?ZIP結構域，激活ERS元件基因啟動子區域，活化CHOP，誘導折疊酶和伴侶蛋白的轉錄，同時促進X盒結合蛋白1（X box?binding protein?1，XBP?1）轉錄的激活。激活后的CHOP和XBP1能促進細胞凋亡的發生［10］。對HBV誘導的肝癌患者研究中發現，ATF6表達顯著升高，提示ATF6的高表達可能與肝癌的易感性有關［11］。另有研究表明，在二乙基亞硝胺誘導的肝癌病變小鼠及肝癌HepG2細胞中，褪黑素可激活ATF6通路，并促進CHOP的表達，來誘導細胞凋亡［12-13］。CHOP能夠增強應激細胞的蛋白質合成，誘發氧化應激和ATP耗竭，產生蛋白毒性［14-15］。非ERS下，CHOP的表達水平并不高；ERS下，CHOP轉錄水平大大提高，其高表達影響了內質網對蛋白折疊的修飾，導致細胞周期停滯和DNA損傷，誘導細胞凋亡發生，CHOP被認為是ERS凋亡通路激活的特異性分子之一［16］。

本研究顯示，在無ERS的對照組細胞中ATF6、ATF6B和CHOP的水平均較低，但在TA組、CDDP組、聯合用藥組中三者的表達均顯著上調，表明TA與CDDP的協同抗HepG2作用與ATF6?CHOP通路的激活密切相關。代榮陽等［17］利用順鉑化療肝癌時，肝癌細胞中ATF6表達上調，激活了ERS通路，最終誘導細胞凋亡發生，本研究結果與其具有一致性。TA與CDDP協同抗HepG2的主要機制可能是當細胞受到ERS刺激之后，ATF6信號轉導通路被激活，其下游的ATF6和ATF6B可與CHOP啟動子上的內質網應激反應元件（ERS re?sponse element，ERSE）結合，誘導CHOP的表達，高表達的CHOP能抑制抑凋亡蛋白Bcl?2的表達，同時誘導促凋亡蛋白Bax由細胞質向線粒體移位，從而觸發細胞的Bax/Bad系統，激活Caspase?9和Caspase?3分子，啟動Caspase級聯反應，誘導細胞凋亡發生［18］。盡管本研究中TA與CDDP聯合用藥24和48 h后，ATF6?CHOP通路的激活水平基本是一致的，但在48 h時ATF6、ATF6B和CHOP的表達水平整體呈現一定的下降趨勢，可能是由于細胞早期時活力高，應對應激的能力較好；但經過長時間的藥物干預后，細胞凋亡水平持續上調，細胞活力和應對應激的能力反而有所下降，ATF6、ATF6B和CHOP的表達隨之降低，還需進一步研究其具體機制。最新研究表明，衣霉素能夠增強肝癌細胞中CHOP的表達，特異性敲除CHOP基因后，衣霉素誘導的細胞自噬增強，同時ERS誘導的細胞凋亡被抑制［19］，提示本研究中TA聯合CDDP促進HepG2細胞中CHOP的高表達，不僅與誘導細胞發生凋亡密切相關，可能還與誘導細胞發生自噬有關，有待進一步深入研究。

綜上所述，本研究表明TA聯合CDDP增強了肝癌HepG2細胞中ATF6、ATF6B和CHOP分子的激活水平。本研究首次證實了內質網應激ATF6?CHOP通路與TA協同增強CDDP抗肝癌的作用密切相關，為臨床上肝癌的治療方案提供了新思路，但還需要在動物實驗研究中進一步證實。

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