葡萄籽原花青素對人皮膚鱗狀細胞癌A431細胞增殖和凋亡的影響

李曉民 梁韋巍 韓 冬 劉愛芹 韓志強

1山東省濰坊市皮膚病防治所，濰坊，261061；2山東省濰坊市安丘市婦幼保健醫院，濰坊，262100

皮膚鱗狀細胞癌是一種好發于顏面部常見的非黑素性惡性腫瘤[1]，大約5%的患者發生淋巴結轉移，嚴重威脅患者的生命健康[2]。目前皮膚鱗狀細胞癌治療仍以手術、放療為主，對于不宜手術、復發或淋巴結轉移的患者采取化學治療[3]。化療藥有諸多嚴重不良反應，開發新型高效化合物用于皮膚癌治療具有重要意義。

葡萄籽原花青素(grapeseedproanthocyanidin，GSP)具有抗氧化[4]、心血管保護[5]、抗腫瘤[6]等多種生物活性和藥理作用，用于化妝品中可使皮膚老化減慢[7]。研究發現Akt/GSK-3β信號通路與鱗癌細胞的增殖遷移等生物學過程有關[8，9]，然而關于葡萄籽原花青素是否通過PI3K/Akt/GSK-3β信號通路活化抑制人皮膚鱗狀細胞癌A431細胞增殖的研究甚少。因而，本研究旨在觀察GSP對人皮膚鱗狀細胞癌A431細胞增殖和凋亡的影響，及GSP對PI3K/Akt/GSK-3β信號通路的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 人皮膚鱗狀細胞癌細胞株A431細胞購自中國科學院細胞庫。DMEM培養液購自美國Hylcone公司；胎牛血清購自杭州四季青公司。葡萄籽原花青素(純度≥90%)、Hoechst33258購自美國Sigma公司。兔抗p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt、p-GSK-3β及GSK-3β抗體購自北京博奧森生物技術有限公司；鼠抗GAPDH抗體購自上海康成生物工程有限公司。抗兔IRdye700及抗鼠IRdye800熒光二抗購自美國LI-COR公司。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養 A431細胞培養于含10%胎牛血清的DMEM培養基中，于37℃、5% CO2條件下的CO2孵箱中進行培養。細胞融合到90%左右進行傳代培養。

1.2.2 MTT檢測細胞活力取對數生長期的A431細胞接種于96孔板，每孔1×104個細胞，培養24 h后，加入不同濃度的葡萄籽原花青素(5、10、20、40、80 μg/mL)和順鉑(Cis，3 μM)處理24、48、72h。GSP采用滅菌的PBS溶解，加到無血清的DMEM培養液處理，對照組加等量的PBS。加入終濃度為0.5 mg/mL的MTT工作液，放置于37℃的孵箱中恒溫作用4 h，棄去孔中的液體，加DMSO 100 μL，震蕩10 min使結晶完全溶解，酶標儀測定570 nm波長處的細胞吸光度A值，計算細胞相對存活率(%)=A實驗組/A對照組×100%。

1.2.3 細胞克隆實驗對數生長期的A431細胞，經胰蛋白酶消化成單細胞懸液。以1000個/孔將細胞接種于6孔板，加GSP(5、10、20、40、80 μg/mL)和Cis 3 μM處理細胞，每3d更換一次含有藥物的新鮮培養液，9天后對細胞進行染色計數。

1.2.4 細胞凋亡檢測將對數生長期的A431細胞以1×104個/孔接種于24孔板，加不同濃度的GSP和Cis 3 μM處理48 h后，PBS清洗2次，每次5min，收集細胞，加入0.5 μg/mL的Hoechst 33258染色液染色10 min，PBS清洗2次，碳酸甘油緩沖液封片，于鏡下觀察細胞形態變化，并選取5個視野，計數凋亡細胞的百分比，取平均值。

1.2.5 Western blot實驗 細胞經藥物處理后，收集細胞加適量細胞裂解液，置于冰上裂解30 min，12000 rpm、4℃條件下離心30 min，收集上清液。考馬斯亮藍法測定蛋白濃度，與加樣緩沖液混合后煮沸5 min蛋白變性。每孔加樣60 μg進行SDS-PAGE電泳分離、轉膜，7.5%的脫脂牛奶封閉2 h后，加孵育一抗(p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt、p-GSK-3β、GSK-3β及GAPDH抗體，1∶500)，室溫30 min后，置于4℃冰箱過夜，TBST清洗3次，室溫孵育熒光二抗2h(1∶5000)，TBST清洗3次，采用Odyssey紅外熒光掃描系統掃描條帶。蛋白灰度值采用Quantity One軟件進行分析。

組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA)檢驗統計學差異，以Dunnett’s檢驗比較組間均數的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 GSP對A431細胞活力的影響 MTT實驗結果顯示加入不同濃度的GSP(0, 5, 10, 20, 40, 80 μg/mL)后，發現GSP呈濃度和時間依賴性地降低A431細胞的活力(P<0.01)，見圖1a；與對照組相比較，Cis處理24 h、48 h和72 h后細胞活性顯著下降，見圖1b。進一步采用細胞克隆實驗分析，與對照組相比較，A431細胞經GSP(20, 40, 80 μg/mL)或Cis處理后，細胞的克隆形成能力受到明顯抑制(P<0.05)，見圖2a、2b。

圖1 細胞活性測定 1a:GSP對細胞活性的影響；1b:Cis對細胞活性的影響。與對照組相比較，**P<0.01 圖2 GSP對A431細胞克隆形成的影響 2a:細胞克隆實驗典型圖片, A431經GSP 40 μg/mL處理；2b:GSP和Cis對A431細胞克隆數目的影響。與對照組相比較，*P<0.05,**P<0.01

2.2 GSP誘導A431細胞凋亡 Hoechst 33258染色結果顯示，A431細胞經GSP(10, 20, 40, 80 μg/mL)或Cis處理后，與對照組相比較，凋亡細胞的百分比顯著增加(P<0.05)，見圖3a、3b。

3a：Hoechst 33258染色A431細胞凋亡情況，3b：GSP和Cis對A431細胞的凋亡細胞百分比的影響。與對照組相比較，**P<0.01；bar=100 μm

2.3 GSP調節A431細胞PI3K/Akt/GSK-3β信號傳導 結合上述實驗結果，當GSP濃度為40 μg/mL時細胞活性抑制率為47.48%，接近半數抑制濃度，而且凋亡增加，組間比較差異顯著(P<0.05)，因而使用GSP作用48 h后，Western blot檢測信號通路蛋白表達。結果顯示，與對照組相比，當濃度為40 μg/mL GSP處理后實驗組細胞的p-PI3K、p-Akt和p-GSK-3β表達水平明顯降低，提示GSP能夠有效抑制PI3K/Akt和GSK-3β蛋白磷酸化，能夠抑制PI3K/Akt/GSK-3β信號通路(圖4a、4b)。

4a: Western blotting檢測蛋白表達典型圖片, A431經GSP 40 μg/mL處理；4b: GSP對p-PI3K/p-Akt/ p-GSK-3β蛋白相對表達的影響。與對照組相比較，*P<0.05,**P<0.01

3 討論

GSP是來源于葡萄等多種植物的一類黃酮多酚類物質[10]，已發現對結腸癌等多種腫瘤具有較好的藥理作用，但對于皮膚鱗狀細胞癌是否具有潛在治療價值，以及具體的機制研究并不深入。本實驗以人皮膚鱗狀細胞癌為研究對象，觀察GSP對人皮膚鱗狀細胞癌細胞A431細胞增殖和凋亡的影響，初步了解GSP對皮膚鱗狀細胞癌作用的下游信號通路，為其用于皮膚鱗狀細胞癌的治療提供新線索。

本實驗中，我們發現GSP顯著抑制人皮膚鱗狀細胞癌A431細胞的增殖，隨著劑量和時間呈依賴性抑制細胞活力。這些結果表明GSP對人皮膚鱗狀細胞癌具有很好的藥理活性。Hoechst 33258染色結果顯示GSP(10, 20, 40, 80 μg/mL)顯著增加A431細胞凋亡，提示GSP通過誘導細胞凋亡發揮抗腫瘤作用。研究表明，原花青素誘導結腸癌、肝癌細胞等癌癥細胞的凋亡[11，12]，可能是一種非常有價值的潛在癌癥治療藥物。

Akt/GSK-3β信號通路在多種惡性腫瘤的發生發展過程中發揮重要作用，包括皮膚癌[13]。在皮膚鱗狀細胞癌中發現PI3K/Akt信號通路異常活化，與腫瘤增殖、遷移、細胞凋亡等腫瘤行為密切相關[14]。PI3K是細胞內信號轉導的重要激酶，PI3K活化使Akt在Ser473位點磷酸化被激活，進一步磷酸化下游的GSK-3β[15]。在結腸癌和骨肉瘤細胞，原花青素通過調節PI3K/Akt信號通路誘導細胞凋亡[16，17]。體內外實驗研究表明，原花青素通過PI3K/Akt通路調節體內的細胞損傷和組織修復過程[18，19]。PI3K/Akt通路可能是原花青素發揮作用的重要途徑之一。在原代培養的大鼠心肌細胞，原花青素能夠調節GSK-3β保護缺氧再灌注誘導的心肌細胞損傷[20]。本實驗發現原花青素可以顯著抑制A431細胞中PI3K/Akt/GSK-3β信號轉導，可能是抑制細胞增殖和誘導細胞凋亡的原因之一，但具體的作用機制還需要進一步研究。

綜上所述，本研究發現GSP能夠抑制人皮膚鱗狀細胞癌A431細胞的增殖能力，誘導細胞凋亡，可能與抑制PI3K/Akt/GSK-3β信號轉導有關。