藤黃酸對(duì)非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax、P53基因表達(dá)的影響

郭曉彤 魏優(yōu)蕾 雷加吉 李廣華 徐廣全

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院胸外科，黑龍江 哈爾濱 150001)

非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)是肺癌的主要病理類型，約占全部肺癌的80%〔1〕。在過去的幾十年里，手術(shù)、放化療、新輔助治療等是肺癌的主要治療手段，雖然挽救了部分患者的生命，但療效仍非常有限，其中Ⅲa、Ⅲb及Ⅳ期的NSCLC患者5年生存率僅為19%、7%和2%〔2〕。由此可見，篩選開發(fā)新一代高效低毒性的抗肺癌藥物意義重大。藤黃酸是中藥藤黃的主要成分，既往研究已經(jīng)證實(shí)〔3，4〕其能有效抑制多種(如肝癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌及前列腺腫瘤等)癌細(xì)胞增殖。然而，藤黃酸對(duì)NSCLC A549細(xì)胞凋亡的影響及機(jī)制尚未完全闡明。本研究觀察不同濃度的藤黃酸對(duì)NSCLC A549細(xì)胞凋亡及B淋巴細(xì)胞瘤(Bcl)-2、Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、P53表達(dá)的影響。

1 材料和方法

1.1主要材料 A549細(xì)胞購(gòu)自上海信裕生物科技有限公司，藤黃酸(分子式C38H44O8，分子量628.76 D，純度≥98%)購(gòu)于成都瑞芬思生物科技有限公司，胎牛血清、F12-K細(xì)胞培養(yǎng)基、0.25%胰酶-0.02%乙二胺四乙酸(EDTA)、磷酸緩沖鹽溶液(PBS)等均購(gòu)自美國(guó)Gibco公司，Bcl-2多克隆抗體、Bax多克隆抗體、P53多克隆抗體及PUMA多克隆抗體購(gòu)于Cell Signaling Technology公司，Annexin V-FITC/PI雙染色凋亡細(xì)胞檢測(cè)試劑盒購(gòu)于碧迪醫(yī)療器械(上海)有限公司(BD)，細(xì)胞裂解液自行配制，酶標(biāo)儀為芬蘭Labsystems公司，流式細(xì)胞儀購(gòu)于美國(guó)Becton Dickinson公司，CO2培養(yǎng)箱購(gòu)自日本SANYO公司。

1.2方法

1.2.1A549細(xì)胞培養(yǎng)、凍存、復(fù)蘇 A549細(xì)胞采用F12-K完全培養(yǎng)基于37℃、5%CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng)，待細(xì)胞密度達(dá)90%左右且生長(zhǎng)狀態(tài)良好時(shí)加入0.25%胰酶-0.02% EDTA消化，密切觀察，待細(xì)胞變圓后加入完全培養(yǎng)基使消化反應(yīng)停止，常規(guī)方法收集細(xì)胞懸液，以800 r/min室溫離心5 min后采用完全培養(yǎng)基重懸細(xì)胞，傳代于培養(yǎng)皿中繼續(xù)培養(yǎng)。當(dāng)細(xì)胞密度達(dá)90%左右且生長(zhǎng)狀態(tài)良好時(shí)消化(具體方法同上)收集細(xì)胞，離心去上清后采用細(xì)胞凍存液重懸細(xì)胞，重懸的細(xì)胞轉(zhuǎn)移至凍存管，在4℃冰箱放置0.5 h后轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱保存。實(shí)驗(yàn)時(shí)取出凍存的細(xì)胞，在37℃水浴中復(fù)蘇，離心去上清后采用完全培養(yǎng)基重懸細(xì)胞，重懸的細(xì)胞裝于培養(yǎng)瓶中，在37℃、5% CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)。

1.2.2A549細(xì)胞凋亡實(shí)驗(yàn) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的A549細(xì)胞，采用0.25%胰酶-0.02% EDTA消化，離心后收集細(xì)胞并采用完全培養(yǎng)基重懸，然后將重懸的細(xì)胞置于鏡下計(jì)數(shù)，將細(xì)胞濃度調(diào)整為1.0×105個(gè)/ml，以3 ml/孔的量接種于6孔板，然后將其置于37℃、5% CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)，待細(xì)胞融合率達(dá)到60%左右時(shí)去培養(yǎng)液并采用PBS常規(guī)清洗3次，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求分為空白對(duì)照組、藤黃酸2.5、5.0和10.0 μmol/L組，空白對(duì)照組加入完全培養(yǎng)基3 ml，藤黃酸2.5、5.0和10.0 μmol/L組加入3 ml含藤黃酸2.5、5.0和10.0 μmol/L的培養(yǎng)基，置于37℃、5% CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，加入0.25%胰酶消化收集細(xì)胞，采用PBS按1∶1重懸細(xì)胞，取重懸后的單細(xì)胞懸液100 μl分裝于兩支試管，其中一支加入5 μl的Annexin V-FITC，另一只加入10 μl的PI，混勻后將兩支試管中的懸液合裝，輕震蕩混勻后避光孵育15 min，在流式細(xì)胞儀檢測(cè)525 nm波長(zhǎng)處V-FITC熒光強(qiáng)度，在流式細(xì)胞儀610 nm波長(zhǎng)處檢測(cè)PI熒光強(qiáng)度，采集數(shù)據(jù)用Flow Jo軟件進(jìn)行處理。

1.2.3MTT檢測(cè)A549細(xì)胞生長(zhǎng)情況 細(xì)胞制備、收集、鋪板等同凋亡實(shí)驗(yàn)，接種于96孔板中加入100 μl含5×103個(gè)細(xì)胞懸浮液繼續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)條件同凋亡實(shí)驗(yàn)，將50 mmol/L的藤黃酸母液用完全培養(yǎng)基稀釋成0.5、1.0、2.5、5.0和10.0 μmol/L的培養(yǎng)液，根據(jù)不同的培養(yǎng)液濃度分為0.5、1.0、2.5、5.0和10.0 μmol/L五組，各孔加入100 μl含藥培養(yǎng)基，每樣濃度設(shè)置6個(gè)復(fù)孔，分別于干預(yù)24、48、72 h后加入MTT儲(chǔ)存液10 μl，繼續(xù)培養(yǎng)3 h,1 200 r/min離心5 min，去除上清液后每孔加入150 μl的DMSO并低速震蕩10 min使結(jié)晶充分溶解，將96孔板置于酶標(biāo)儀，以490 nm波長(zhǎng)檢測(cè)各孔吸光值，計(jì)算細(xì)胞存活率。

1.2.4Western印跡實(shí)驗(yàn) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的A549細(xì)胞用0.25%胰酶消化，離心、收集細(xì)胞、細(xì)胞重懸及細(xì)胞計(jì)數(shù)方法同凋亡實(shí)驗(yàn)，將細(xì)胞濃度調(diào)整為1.5×105個(gè)/ml，接種于60 mm的培養(yǎng)皿，每培養(yǎng)皿中3 ml相當(dāng)于4.5×105個(gè)細(xì)胞，置于37℃、5%CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中貼壁過夜，融合率達(dá)60%左右時(shí)去原培養(yǎng)液，PBS清洗3次，分別加入3 ml完全培養(yǎng)基(空白對(duì)照組)和3 ml含藤黃酸2.5、5.0、10.0 μmol/L的培養(yǎng)基，置于37℃、5% CO2、飽和濕度的培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)24 h，PBS清洗3次，每培養(yǎng)皿中加入200 μl裂解液，刮取細(xì)胞集中于裂解液，轉(zhuǎn)移至1.5 ml離心管，充分裂解30 min，12 000 r/min 4℃離心5 min，取上清保存至600 μl離心試管，測(cè)定P53蛋白水平及其下游基因Bcl-2、Bax和PUMA的表達(dá)水平〔5〕。P53蛋白以750 nm為檢測(cè)波長(zhǎng)，酶標(biāo)儀讀取各孔吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品濃度，Bcl-2、Bax和PUMA基因表達(dá)在電泳分離目標(biāo)蛋白后常規(guī)處理，化學(xué)發(fā)光后采用Quantity One圖像分析軟件進(jìn)行分析處理，計(jì)算其相對(duì)表達(dá)量〔6〕。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS23.0軟件行t檢驗(yàn)或方差分析。

2 結(jié) 果

2.1藤黃酸對(duì)A549細(xì)胞凋亡率的影響 干預(yù)24 h后，空白對(duì)照組A549細(xì)胞凋亡率為(7.82±1.34)%，藤黃酸2.5 μmol/L組為(22.46±3.47)%，藤黃酸5.0 μmol/L組為(41.37±6.28)%，藤黃酸10 μmol/L組為(66.67±5.48)%，4組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。隨著藤黃酸濃度的上升，A549細(xì)胞凋亡率呈上升趨勢(shì)，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.2藤黃酸對(duì)A549細(xì)胞生長(zhǎng)情況的影響 采用藤黃酸干預(yù)的各組A549細(xì)胞的生長(zhǎng)均受到一定程度的抑制，且存在劑量、時(shí)間關(guān)系，不同濃度的藤黃酸干預(yù)組A549細(xì)胞存活率均低于空白對(duì)照組，隨著時(shí)間的推移，各干預(yù)組A549細(xì)胞存活率降低(P<0.05)。見表1。

2.3藤黃酸對(duì)A549細(xì)胞P53、Bcl-2、Bax、PUMA表達(dá)水平的影響 干預(yù)24 h后，P53、Bax、PUMA的相對(duì)表達(dá)量隨著藤黃酸濃度的增加而增加，且2.5、5.0、10.0 μmol/L組均高于空白對(duì)照組(P<0.05)；但Bcl-2的相對(duì)表達(dá)量隨著藤黃酸濃度的增加而降低，且2.5、5.0、10.0 μmol/L組低于空白對(duì)照組(P<0.05)。見表2。

表1 不同濃度藤黃酸對(duì)A549細(xì)胞生長(zhǎng)的影響

與空白對(duì)照組比較：1)P<0.05；與24 h比較：2)P<0.05

表2 不同濃度藤黃酸對(duì)A549細(xì)胞P53、Bcl-2、Bax、PUMA表達(dá)水平的影響

與空白對(duì)照組比較：1)P<0.05；與2.5 μmol/L組比較：2)P<0.05；與5.0 μmol/L組比較：3)P<0.05

3 討 論

最新流行病學(xué)調(diào)查顯示〔7〕，I期患者約占NSCLC總數(shù)的24%，Ⅱ期約占NSCLC總數(shù)的11%，而Ⅲ期患者約占NSCLC總數(shù)的24%，Ⅳ期的患者約占NSCLC總數(shù)的41%。以上數(shù)據(jù)表明，NSCLC以Ⅲ期和Ⅳ期(即中晚期)為主，而Ⅲ期、Ⅳ期NSCLC患者的5年生存率較低〔1,2〕，由此可見NSCLC的臨床治療仍面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。以鉑類為基礎(chǔ)的一線化療方案的臨床療效已進(jìn)入平臺(tái)期，因而迫切需要開發(fā)針對(duì)NSCLC的新治療模式及新型藥物。與化學(xué)合成藥物相比，從天然藥用植物分離獲得抗腫瘤藥物具有研發(fā)周期短、研發(fā)費(fèi)用較低、毒副作用較小、作用機(jī)制廣泛等優(yōu)勢(shì)。中醫(yī)認(rèn)為肺癌最初起于痰濁之邪，痰濁壅肺，肺失宣發(fā)肅降，給予清熱解毒、活血化瘀類中藥可獲益〔8,9〕。藤黃酸是中藥藤黃的主要活性成分，藤黃是植物藤黃分泌的干燥樹脂，性寒味酸、辛、澀，可有效抑制多種腫瘤細(xì)胞增殖〔10,11〕。另有研究表明〔12,13〕，有效濃度的藤黃酸不會(huì)明顯抑制正常造血，是一種具有良好前景的抗腫瘤活性藥物成分，但其對(duì)NSCLC A549細(xì)胞凋亡的影響及機(jī)制都尚未闡明，還需進(jìn)一步研究。

本研究顯示，藤黃酸可促進(jìn)A549細(xì)胞凋亡，抑制NSCLC A549細(xì)胞增殖，且存在劑量、時(shí)間關(guān)系。藤黃酸可活化P53蛋白及其下游靶基因Bax、PUMA表達(dá)。Bax和PUMA基因均為粗凋亡基因，同時(shí)抑制抗凋亡基因Bcl-2基因活化，從而起到促A549細(xì)胞凋亡，抗A549細(xì)胞增殖的作用。既往研究顯示〔14,15〕，中藥活性成分抗腫瘤主要通過上調(diào)細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)性氧自由基(ROS)含量引起DNA損傷、線粒體通透性改變及粗凋亡內(nèi)容物釋放而實(shí)現(xiàn)。而ROS是穩(wěn)定P53轉(zhuǎn)錄活性或表達(dá)上調(diào)的重要因素，可延長(zhǎng)P53蛋白的半衰期、上調(diào)P53表達(dá)。P53作為轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控其下游靶基因的表達(dá)，Bax、PUMA等促凋亡基因可在P53誘導(dǎo)下表達(dá)上調(diào)，而抗凋亡基因Bcl-2表達(dá)下調(diào)，藤黃酸對(duì)A549的凋亡作用與其可誘導(dǎo)P53表達(dá)有關(guān)〔16〕。

綜上所述，藤黃酸可能通過增加反應(yīng)性ROS含量使P53表達(dá)水平上調(diào)，而P53表達(dá)上調(diào)可誘導(dǎo)其下游促凋亡基因Bax和PUMA表達(dá)上調(diào)，抗凋亡基因Bcl-2表達(dá)下調(diào)，從而促進(jìn)A549細(xì)胞凋亡和抑制A549細(xì)胞增殖，其促進(jìn)A549細(xì)胞凋亡存在劑量與療效的關(guān)系，抑制A549細(xì)胞凋亡存在劑量、時(shí)間與療效的關(guān)系。

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