硒對順鉑誘導的肺癌細胞增殖、凋亡、遷移、侵襲及MDA、GSH-Px活性的影響

丁華，郭浩，陳杉，王淼，龍芬，陳坤，冉瑞智

肺癌是一種全球發病率、病死率均較高的惡性腫瘤，起源于支氣管、氣管組織，其中約85%病例為非小細胞肺癌(non-small-cell lung cancer，NSCLC)[1]。多數患者初診時已為Ⅱ～Ⅲ期，5年生存率為13%～60%，而對晚期NSCLC患者積極給予綜合治療可以提高5%～10%的生存率[2-3]。硒為人體所需的微量元素，具有增強免疫力、促進智力發育、保護呼吸系統等功效[4]。亞硒酸鈉(sodium selenite，Na2SeO3)為臨床常用含硒藥物，可增高胃癌細胞活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平、破壞線粒體功能等，從而抑制胃癌細胞增殖，誘導其凋亡[5-6]。Na2SeO3還可以通過增強氧化應激，促進順鉑(cisplatin，CIS)誘導的乳腺癌細胞的凋亡[7]。但是Na2SeO3對CIS誘導NSCLC細胞的影響，其機制是否涉及氧化應激均不清楚。因此，本實驗采用Na2SeO3和/或CIS處理NSCLC細胞，在體外探究Na2SeO3對CIS誘導NSCLC細胞的影響,報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料 (1)細胞：人NSCLC細胞株A549，購于中國科學院細胞庫。(2)試藥試劑：CIS(純度≥98%)、Na2SeO3(純度≥99%)購于美國Sigma公司；F-12K培養基購于美國Invitrogen公司；ROS(DCFH-DA探針)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)試劑盒購自上海碧云天生物技術有限公司；Annexin V-FITC/PI凋亡試劑購自南京諾唯贊生物科技股份有限公司；CCK-8、丙二醛(malondialdehyde，MDA)試劑盒購自生工生物工程(上海)股份有限公司；羊抗兔IgG抗體、兔源cleaved-caspase9、cleaved-caspase3、GAPDH、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-9、MMP-3抗體、4-羥基壬烯醛(4-hydroxynonenal，4-HNE)試劑盒購自英國Abcam公司。(3)儀器設備：DM2500熒光顯微鏡購自德國Leica公司；Attune NxTTM流式細胞儀、MultiskanTMFC酶標儀購自美國Thermo公司；Mini-Protean電泳槽、Mini Trans-Blot轉膜儀器購自美國BioRad公司。

1.2 實驗方法 2021年7月—2022年3月于恩施土家族苗族自治州中心醫院硒實驗室進行實驗，將A549細胞于室溫下融化后接種至T 25培養瓶中，用含1%青-鏈雙抗、10%胎牛血清的F-12K培養液進行培養，每2 d換液1次。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 CCK-8法檢測A549細胞活力：取對數生長期A549細胞進行以下實驗。(1)不同濃度(0、1.25、2.5、5、10、20、40、80 μmol/L)CIS或不同濃度(0、6.25、12.5、25、50、100、200、400 nmol/L)Na2SeO3處理A549細胞48 h，向每孔加入CCK-8試劑10 μl繼續培養4 h。培養結束后于酶標儀讀取每孔A549細胞的吸光度值(A)。(2)取對數生長期的A549細胞，分為對照(control，C)組(常規培養48 h)、CIS組(加入CIS 12 μmol/L培養48 h)、Na2SeO3組(加入Na2SeO3110 nmol/L培養48 h)、CIS+Na2SeO3組(先加入Na2SeO3110 nmol/L培養24 h，隨后加入CIS 12 μmol/L繼續培養24 h)，各組A549細胞按照不同給藥劑量進行處理、培養后，CCK-8法檢測細胞活力。A549細胞活力(%)=(A藥物-A空白)/(A對照-A空白)×100%。

1.3.2 流式細胞儀檢測A549細胞凋亡：離心收集各組A549細胞(1×105個)，加入Binding緩沖液100 μl重懸，再順次加入Annexin V-FITC染液、PI染液各5 μl并混勻，4 ℃避光孵育30 min，最后加入Binding緩沖液400 μl混勻，上流式細胞儀檢測，用FlowJo軟件分析A549細胞凋亡率，其中Annexin V-FITC+/PI+為凋亡細胞(右上象限)。

1.3.3 Western-blot檢測相關蛋白表達：離心收集各組A549細胞(1×106個)，加入裂解液，冰上裂解30 min提取總蛋白，用BCA蛋白試劑盒進行濃度測定。SDS-PAGE電泳分離蛋白質20 g，再將蛋白轉移到PVDF膜上，加入封閉液(5%脫脂牛奶)孵育1 h，加入一抗cleaved-caspase9、cleaved-caspase3、MMP9、MMP3、GAPDH抗體(英國Abcam公司，1∶1 000)4℃孵育過夜，洗膜。加入羊抗兔IgG(1∶2 000)常溫孵育1 h，洗膜。滴加化學發光劑，在暗室中曝光拍照并半定量分析。

1.3.4 Transwell實驗檢測A549細胞的遷移和侵襲：(1)遷移實驗。離心收集各組A549細胞，加入無血清培養基重懸。取1×104個A549細胞加入Transwell小室上部，取含血清培養基200 μl加入小室下部，培養48 h。小室沖洗后，浸在4%多聚甲醛中35 min，風干后浸在結晶紫中40 min，顯微鏡下拍照。(2)侵襲實驗。在小室上部加入Matrigel膠過夜，凝固后再加入細胞，其余同遷移實驗。統計遷移和侵襲的A549細胞個數。

1.3.5 細胞MDA、ROS、4-HNE、GSH-Px水平測定：離心收集各組A549細胞，冰上裂解，收集上清，用MDA、4-HNE、GSH-Px試劑盒測定各指標水平。另外，在CIS和/或Na2SeO3處理A549細胞48 h后，換為無血清培養基(含DCFH-DA 10 mol/L)，培養20 min后離心收集細胞，用上樣緩沖液重懸，流式細胞儀測定ROS水平。

2 結 果

2.1 順鉑對A549細胞增殖的影響 分別用CIS 0、1.25、2.5、5、10、20、40、80 μmoL/L處理A549細胞48 h后，在CIS 1.25～80 μmoL/L時A549細胞增殖活性顯著下降，見圖1。經計算CIS的IC50為12.02 μmol/L，采用12 μmol/L CIS進行實驗。

注：與0 μmoL/L CIS比較，aP<0.05

2.2 亞硒酸鈉對A549細胞增殖的影響 采用Na2SeO30、6.25、12.5、25、50、100、200、400 nmol/L處理A549細胞48 h，在Na2SeO312.5～400 nmoL/L時A549細胞增殖活性顯著下降，見圖2。經計算Na2SeO3的IC50為110.20 nmol/L，采用110 nmol/L Na2SeO3進行實驗。

注：與0 nmol/L Na2SeO3比較，aP<0.05

2.3 亞硒酸鈉增強順鉑對A549細胞增殖的抑制 與C組A549細胞活力(100.00±2.05)%比較，CIS組(50.49±7.36)%、Na2SeO3組(49.85±6.52)%降低(F/P=147.876/<0.001)；與CIS組比較，CIS+Na2SeO3組(29.47±3.61)%A549細胞活力降低(t/P=9.340/<0.001);而CIS組、Na2SeO3組A549細胞活力比較，差異無統計學意義(P>0.05)。

2.4 亞硒酸鈉增強順鉑誘導的A549細胞凋亡 與C組比較，CIS組、Na2SeO3組A549細胞凋亡率及cleaved-caspase9、cleaved-caspase3蛋白水平均顯著升高(F/P=15.625/<0.001、8.131/0.004、22.371/<0.001)；與CIS組比較，CIS+Na2SeO3組A549細胞凋亡率及cleaved-caspase9、cleaved-caspase3蛋白水平升高(t/P=10.911/<0.001、9.098/<0.001、10.809/<0.001)；而CIS組、Na2SeO3組細胞凋亡率及cleaved-caspase9、cleaved-caspase3蛋白水平比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 4組A549細胞凋亡率及cleaved-caspase9、cleaved-caspase3蛋白水平比較

2.5 亞硒酸鈉增強順鉑對A549細胞遷移、侵襲的抑制 與C組比較，CIS組、Na2SeO3組A549細胞遷移個數、侵襲個數及MMP-9、MMP-3蛋白水平顯著降低(F/P=78.926/<0.001、43.071/<0.001、36.862/<0.001、75.431/<0.001)；與CIS組比較，CIS+Na2SeO3組A549細胞遷移個數、侵襲個數及MMP-9、MMP-3蛋白水平均顯著降低(t/P=9.573/<0.001、9.746/<0.001、6.788/0.001、9.481/<0.001);而CIS組、Na2SeO3組A549細胞遷移個數、侵襲個數及MMP-9、MMP-3蛋白水平比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見圖3、圖4、表2。

表2 4組A549細胞遷移、侵襲個數及MMP-9、MMP-3蛋白水平比較

圖3 各組A549細胞遷移、侵襲情況

圖4 Western-blot檢測各組A549細胞MMP-9、MMP-3蛋白表達

2.6 亞硒酸鈉增強順鉑誘導的A549細胞氧化損傷 與C組比較，CIS組、Na2SeO3組A549細胞中ROS、MDA、4-HNE水平顯著升高(F/P=45.779/<0.001、5.216/0.019、25.084/<0.001)；與CIS組比較，CIS+Na2SeO3組A549細胞中ROS、MDA、4-HNE水平升高(t/P=6.069/0.002、9.218/<0.001、15.945/<0.001)；而CIS組、Na2SeO3組ROS、MDA、4-HNE水平比較，差異無統計學意義(P>0.05)；4組間GSH-Px活性比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見圖5、表3。

表3 4組A549細胞ROS、MDA、4-HNE水平及GSH-Px活性比較

圖5 各組A549細胞ROS熒光比較

3 討 論

肺癌在中國惡性腫瘤中的發病率和病死率均居首位，雖然診療技術不斷提升，肺癌患者的整體5年生存率仍不理想[8]，仍有必要尋找肺癌治療的新策略。我國肺癌患者的病理類型以NSCLC為主，因此本研究采用NSCLC細胞進行研究。硒為維持多種生理過程所必需的微量元素，其攝入量與前列腺癌、胃癌等腫瘤的發病率呈負相關，提示硒具有預防癌癥的特性[9-11]。本研究觀察到Na2SeO3可以增強CIS對A549細胞的抑增殖作用，且Na2SeO3可以促進CIS誘導的A549細胞凋亡。Doello等[12]發現，Na2SeO3單獨或聯合吉西他濱可以有效降低胰腺癌細胞遷移和菌落形成能力，減少癌癥干細胞球的形成，與本研究結果相似。而Na2SeO3對A549細胞凋亡的促進作用可能通過對細胞內基因進行干預，觸發caspase-3、caspase-9等一系列半胱氨酸酶的激活，從而促進凋亡[13]。既往研究多集中在Na2SeO3的抗凋亡作用，本研究還觀察到，Na2SeO3可以抑制A549細胞遷移和侵襲，并增強CIS對A549細胞的抑遷移、抑侵襲作用。

硒在最佳劑量下具有抗氧化活性，而在超營養劑量下表現出促氧化活性[14]。超量的硒可劫持細胞內的抗氧化系統(谷胱甘肽系統和硫氧還蛋白系統)以產生ROS，從而發揮抗癌作用[15-16]。Na2SeO3具有很強的氧化硫醇能力，為最有效的抑癌硒化合物之一[17]。本研究發現，Na2SeO3可以在不改變GSH-Px活性的前提下，加劇CIS誘導A549細胞的ROS釋放和氧化損傷。Na2SeO3能夠通過亞硒酸鹽—三硫化硒—還原的過硫化硒—硒陰離子(selenide anions，HSe-)多個步驟轉化為HSe-，在癌細胞內大量積聚，進一步與氧氣進行氧化還原循環釋放大量ROS，造成癌細胞損傷[18-19]。Wu等[20]研究表明，腹腔注射Na2SeO3可有效抑制肝癌細胞誘導的小鼠腹膜癌，這與本結果相似。Wu等[20]指出，Na2SeO3能促進癌細胞損傷和細胞凋亡，這與硒在癌細胞中的選擇性累積和ROS的大量產生直接相關，然而Na2SeO3的作用機制仍待進一步探究。

綜上所述，Na2SeO3可加強CIS誘導的A549細胞凋亡，抑制其增殖、遷移、侵襲，其機制可能與促進ROS產生有關，但是其在癌細胞中選擇性積累的機制并不清楚，尚待后續研究明確。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

丁華、陳杉：設計研究方案，實施研究過程，論文撰寫；王淼、龍芬：提出研究思路，實施研究過程，分析試驗數據，論文修改；陳坤：提出研究思路，分析試驗數據，資料搜集整理，論文審核；冉瑞智：提出研究思路，課題設計，論文修改，論文審核