紫杉醇和姜黃素聯合使用的體內外抗乳腺腫瘤效果

趙琳娜 ， 唐意念 ， 栗婷婷 ， 高嘉楓 ， 胥輝豪 ， 林珈好 , 林德貴

(中國農業大學動物醫學院 ， 北京 海淀 100193)

紫杉醇(Paclitaxel，TAX)是從紅豆杉樹皮中提取出的四環二萜類化合物，是紅豆杉中的主要抗癌活性成分，能夠從整體、器官、細胞和分子多水平治療乳腺癌[1-2]，已于1992 年被美國食品藥品監督管理局(FDA)批準用于治療人卵巢癌和轉移性乳腺癌。

姜黃為姜科植物姜黃(CurcumalongaL.)的干燥根莖，具有破血行氣、通經止痛之功，是重要的活血化瘀類中藥。姜黃的主要多酚類活性成分姜黃素(Curcumin，CUR)具有抑制多種腫瘤的功效，尤其對于治療乳腺癌發揮著重要作用[3]。CUR已作為潛在的腫瘤化學預防劑進入臨床試驗早期階段[4]。另有研究表明，CUR不僅能直接殺傷乳腺癌細胞，還具有較強的抗腫瘤多藥耐藥活性，能夠在一定程度上逆轉A2780t 紫杉醇耐藥株、MCF7 紫杉醇耐藥株、MNNG/HOS 甲氨蝶呤耐藥株等腫瘤細胞的耐藥性[5-6]，與其他抗癌藥共同作用時，可增強其他藥物對耐藥細胞的細胞毒作用。

TAX和CUR具有協同治療惡性腫瘤的功效。Gao等[7]研究發現，在一定濃度范圍內，CUR和TAX合用能夠通過促進細胞凋亡和抗腫瘤血管生成治療結腸腫瘤，且二者合用的體內外抑癌作用優于任一單成分組。除此之外，二者合用可大大降低TAX劑量至10 nmol/L，降低TAX臨床高劑量的細胞毒性風險。另有研究表明，CUR和TAX合用能夠逆轉TAX誘導的EGFR信號激活，并降低p-ERK1/2和p-AKT蛋白表達水平，有效逆轉TAX多藥耐藥[5]。

犬作為人類的伴侶動物，所處生活環境和接觸的致癌誘因與人類極其相近，犬乳腺腫瘤在獸醫臨床中也屬常發病，母犬乳腺腫瘤發病率約占全部腫瘤性疾病的25%～42%，其中惡性乳腺腫瘤發病率為50%，是人類乳腺腫瘤惡性率的3倍。本試驗探討了TAX、CUR聯合使用的抗乳腺腫瘤作用，以期為犬乳腺腫瘤的臨床治療提供新的方法，從而推動人類和犬乳腺腫瘤研究的比較與共進。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 BALB/c小鼠30 只，清潔級，5 周齡，雌性，體重16～18 g，購自北京維通利華實驗動物技術有限公司。

1.2 細胞株 小鼠乳腺腫瘤細胞系4T1，購自中國科學院典型培養物保藏委員會細胞庫。犬乳腺腫瘤細胞系7364，由本實驗室臨床采集培養并驗證所得。

1.3 藥品與試劑 TAX標準品(寶雞市國康生物科技有限公司，純度為99.5%)；CUR標準品(寶雞市國康生物科技有限公司，純度為95%)；CCK-8檢測試劑盒(日本Dojindo東仁化學科技有限公司)；多普適?TAX注射液(哈藥集團生物工程有限公司)。

1.4 主要儀器 81型CO2細胞培養箱(Thermo Forma公司)；LD4-2 離心機(北京醫用離心機廠)；IXJ型倒置顯微鏡(Olympus公司)；電子分析天平(北京賽多利斯儀器系統有限公司)；DW-86 W420型-80 ℃超低溫冰箱(青島海爾股份有限公司)。

1.5 試驗方法

1.5.1 CCK-8法測定細胞增殖抑制率 使用犬乳腺腫瘤細胞系7364，制備腫瘤細胞懸液，調整密度至5×104個/ mL，接種于96 孔板中，每孔100 μL，置于37 ℃、5% CO2恒溫濕度培養箱中培養36 h后，吸去孔內溶液，分別加入100 μL不同濃度的TAX(0.013、0.025、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4、12.8 μmol/L和25.6 μmol/L)、CUR(0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、16、32、64、128 μmol/L和256 μmol/L)、TAX+CUR(將濃度為0.025、0.05、0.1、0.2、0.4 μmol/L和0.8 μmol/L的TAX培養基溶液，分別與濃度為0.25、0.5、1、2 μmol/L和4 μmol/L的CUR培養基溶液等體積混合，得到30 組不同濃度的TAX和CUR混合培養基溶液)培養基溶液處理細胞，各組DMSO濃度均為0.8%。空白組不接種細胞。置于培養箱中培養24 h后，吸去上清，每孔加入100 μL 5% CCK-8試劑培養基溶液。在培養箱中反應2.5 h后，使用酶標儀檢測每孔吸光度，檢測波長為450 nm。按照公式(1)計算各組細胞增殖抑制率。

(1)

式中對照孔為DMSO組各孔，空白孔為空白組各孔。

為進一步反映兩藥間的相互影響，根據參考文獻[8]，分別按照公式(2)和(3)計算協同指數Q和聯合指數CI。

Q=E(AB) / [EA+(1-EA)×EB]

(2)

CI=a/A+ b/B

(3)

公式(2)中E(AB)為兩藥合用的增殖抑制率，EA和EB分別為兩藥單用的增殖抑制率。公式(3)中a 為聯合給藥時TAX的半數抑制濃度(IC50)，b為聯合給藥時CUR的IC50，A為TAX單獨給藥的IC50，B為CUR單獨給藥的IC50。當CI < 1，兩藥協同；CI=1，兩藥相加；CI > 1，兩藥拮抗。

1.5.2 體內抗腫瘤作用 將小鼠乳腺腫瘤細胞系4T1的細胞懸液濃度調整至1×107個/mL，在小鼠腹部乳區皮下接種4T1細胞，每只200 μL(含細胞數2×106個)，接種后每日觀察瘤體生長狀況和大小，待腫瘤體積長至100～200 mm3時開始給藥。腫瘤的平均體積(mm3)=最大長度(mm)×寬度2(mm2)/2。荷瘤小鼠模型建立后，對小鼠稱重并測量腫瘤大小，隨機將15只小鼠分為3組，每組5只。分別設置為生理鹽水組、TAX組、TAX+CUR組，每隔4 d給藥1次，共給藥4次。生理鹽水組：每只小鼠尾靜脈注射400 μL生理鹽水；TAX組：給藥劑量為TAX 6 mg/(kg·bw)；TAX+CUR組：給藥劑量為TAX 6 mg/(kg·bw)和CUR 36 mg/(kg·bw)。給藥后每隔1 d用游標卡尺量取并記錄腫瘤的最大長度和寬度，計算腫瘤平均體積。最后1次給藥結束后第3天處死全部小鼠，并完整剝取腫瘤，稱重，按照公式(4)計算腫瘤的抑瘤率。

抑瘤率/%=(1-試驗組腫瘤平均重量/生理鹽水組腫瘤平均重量)×100%

(4)

2 結果

2.1 TAX對犬乳腺腫瘤細胞的增殖抑制作用 結果見圖1，一定濃度的TAX單體藥物可抑制7364犬乳腺腫瘤細胞的增殖。隨著TAX濃度的增加，其對犬乳腺腫瘤細胞的增殖抑制作用增強，且較低濃度TAX便可產生較強的增殖抑制作用。由SPSS軟件計算TAX對7364犬乳腺腫瘤細胞的IC50為0.191 μmol/L。此外，0.8% DMSO濃度對7364犬乳腺腫瘤細胞無顯著細胞毒作用。

圖1 不同濃度TAX對犬乳腺腫瘤細胞增殖抑制率曲線

2.2 CUR對犬乳腺腫瘤細胞的增殖抑制作用 結果見圖2，一定濃度的CUR單體藥物可抑制7364犬乳腺腫瘤細胞的增殖。隨著CUR濃度的增加，其對犬乳腺腫瘤細胞的增殖抑制作用增強，但較低濃度的CUR幾乎無增殖抑制作用。由SPSS軟件計算CUR對7364犬乳腺腫瘤細胞的IC50為53.160 μmol/L。此外，0.8% DMSO濃度對7364犬乳腺腫瘤細胞無顯著細胞毒作用。

圖2 不同濃度CUR對犬乳腺腫瘤細胞增殖抑制率曲線圖

2.3 TAX和CUR聯合給藥對犬乳腺腫瘤細胞的增殖抑制作用 結果見表1，0.25、0.5和1 μmol/L的CUR和TAX聯合時兩藥具有一定的協同效應。綜合考慮，1 μmol/L CUR和TAX聯合給藥，且CUR和TAX摩爾比例較高時，兩者對犬乳腺腫瘤細胞增殖抑制的協同效應較好。

表1 不同濃度TAX和CUR聯合給藥對犬乳腺腫瘤細胞的增殖抑制率及兩藥間的相互影響

2.4 體內抗腫瘤作用 結果見圖3～6。由圖3可知，治療過程中及治療結束時，TAX+CUR組的腫瘤體積小于TAX組和生理鹽水組，說明TAX和CUR聯用對小鼠乳腺腫瘤有協同抑制效果。

圖3 各組皮下移植瘤隨時間推移體積大小變化趨勢

本試驗對各組在同一時間點腫瘤體積大小的差異進行了對比，由于前5次測量各組的腫瘤體積大小并無顯著差異，故結果只顯示了從第11 天開始各組的腫瘤體積大小差異，如圖4所示，TAX+CUR組在第11 天腫瘤體積與生理鹽水組有顯著差異(P<0.05)，治療結束(第17天)時，TAX+CUR組與生理鹽水組和TAX組均有極顯著差異(P<0.01)，且TAX組與生理鹽水組相比沒有顯著差異(P>0.05)。結果表明低劑量TAX單藥無法發揮藥效。

圖4 同一時間點各組間腫瘤體積變化對比

各組小鼠處死后完整剝離腫瘤的大小和重量對比結果如圖5和圖6所示，治療結束時TAX+CUR組完整剝離的腫瘤小于TAX組和生理鹽水組，且TAX+CUR組與TAX組的腫瘤重量有顯著性差異(P<0.05)，TAX組與生理鹽水組的腫瘤重量無顯著差異(P>0.05)。

圖5 各組小鼠完整剝離腫瘤的大小對比

圖6 各組小鼠完整剝離腫瘤的重量對比

通過計算TAX+CUR組的抑瘤率為17.3%，而TAX組在此劑量下對小鼠乳腺腫瘤細胞系4T1的皮下移植瘤無抑制效果。

3 討論

紫杉醇通過與β微管蛋白的氨基末端第31位氨基酸和第217～231位氨基酸位點結合，可以誘導和促進微管蛋白裝配成微管，同時抑制微管解聚，穩定微管，從而導致微管的排列異常，使細胞在有絲分裂時不能正常的形成紡錘體和紡錘絲，抑制細胞的分裂和增殖，使其停滯在G2/M期，這是紫杉醇抗腫瘤作用的主要機制[9]。姜黃素與多種化療藥物具有協同效應，增強化療療效，還可逆轉腫瘤細胞對化療藥物的耐藥抵抗，以及增加腫瘤細胞對放療的敏感性。另有研究表明，姜黃素在抑制癌細胞的同時能保護正常細胞，而且安全性高，高劑量使用時也幾乎無毒副作用[10]。在本試驗細胞毒性檢測中，TAX和CUR單體藥物單獨使用時，對犬乳腺腫瘤細胞系7364均有增殖抑制作用，其IC50分別為0.191 μmol/L和 53.160 μmol/L。而濃度范圍在0.25～2 μmol/L CUR和0.013～0.4 μmol/L TAX聯合給藥時，TAX的IC50與TAX單獨給藥的IC50相比，濃度顯著降低，說明TAX和CUR在一定配比、濃度條件下具有協同抗腫瘤效應。

在動物試驗中，TAX的給藥劑量為6 mg/(kg·bw)，低于產品說明書中該藥針對乳腺腫瘤的治療劑量(人：175 mg/m2)和大多數文獻報道的TAX治療小鼠乳腺腫瘤的試驗劑量[小鼠：10 mg/(kg·bw)][11-12]，由試驗結果來看，在本試驗劑量下，TAX單藥對荷瘤小鼠未表現出明顯藥效，但同等劑量下，TAX和3 mg/(kg·bw)CUR聯合給藥時，產生了明顯的抑瘤作用，說明TAX和CUR聯合用藥可以對荷瘤小鼠乳腺腫瘤產生治療效果。

TAX和CUR在一定配比、濃度條件下對犬乳腺腫瘤細胞系7364具有協同細胞毒作用，對小鼠乳腺腫瘤細胞系(4T1)皮下移植瘤具有優于同劑量單藥的抑瘤效果。