基于PI3K/AKT 信號通路探討漢黃芩素對宮頸癌HeLa 細胞移植瘤抑制作用影響

錢云英，錢桂英，顧偉群，倪海燕，蔡奚梅

常熟市中醫院婦產科，江蘇常熟 215500

宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤，隨著有效的宮頸防癌篩查和人乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)疫苗逐漸推廣普及，目前宮頸癌總體發病率有所下降，但出現了發病年輕化的趨勢[1-2]。全球每年約有50 萬人被診斷為宮頸癌，約有30 萬人因此喪生[3]，急需尋求新型有效的抗宮頸癌藥物。

黃芩屬于唇形科植物，具有清熱、緩急止痛之功效，其主要藥理作用為抗菌、抗病毒、抗腫瘤等[4]。研究結果表明，黃芩的提取物漢黃芩素能通過特異性誘導子宮頸癌細胞發生凋亡[5]，但相關分子機制有待進一步研究，且缺少相關的體內實驗。因此利用宮頸癌動物模型，研究漢黃芩素對宮頸癌的作用具有重要意義。BALB/c 裸小鼠中T 淋巴細胞缺陷，因異體組織誘導的排斥反應較少發生。此外，BALB/c 裸小鼠價格便宜，是建立宮頸癌模型理想的實驗動物[6]。常熟市中醫院于2018年1 月—2020年12 月選取50 只BALB/c 裸鼠作為研究對象，以建立人宮頸癌模型,探討漢黃芩素對裸鼠人宮頸癌模型腫瘤生長的影響，并探討漢黃芩素對PI3K/AKT 信號通路的影響。希望隨著本研究的不斷深入，對黃芩在預防宮頸癌方面的作用機理進行初步的探索，為進一步研究打下基礎。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

50 只4 周齡SPF 級(BALB/c)裸小鼠，體質量150～158 g，雌雄不限，健康狀況良好，購自南京中醫藥大學動物實驗中心，許可證號：NO.201911910。裸鼠飼養于SPF 級飼養場所,飲用的滅菌蒸餾水、輻照飼料均購自南京中醫藥大學動物實驗中心。人宮頸癌細胞株購自北京協和醫科大學細胞中心。環磷酰胺(濃度2.5 mg/mL)（國藥準字H22026738）。游標卡尺購自上海精密儀器儀表有限公司，電子天平購自賽多利斯科學儀器(北京)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 漢黃芩素溶液制備 漢黃芩素（含量HPLC＞98%）由江蘇省腫瘤發生與干預重點實驗室提供，用DMSO 配成0.125 mol/L，-20℃避光保存，用前調至所需濃度。

1.2.2 細胞凍存 取對數生長期細胞，精胰酶消化后加入適量含10% 血清的完全培養基和5%～10%DMSO 的凍存液，借助吸管制作細胞懸液并在凍存管中放入1 mL 細胞，置入液氮罐內。

1.2.3 細胞復蘇 把液氮罐內放置的凍存管取出，快速放置在溫度37℃的溫水中融化60 s，培養基稀釋，待體積增大原來的10 倍，多數細胞貼壁，把含凍存液的培養基進行合理吸取并更換完全培養基。

1.2.4 裸鼠移植瘤模型建立與分組 將100 μL 的Hela 細胞懸液分別注射入每只裸鼠左側腋窩中部外側皮下，注射Hela 細胞懸液8 d 后裸鼠皮下均出現移植瘤，16 d 后瘤體直徑5～8 mm，表明宮頸癌小鼠造模成功。將造模成功的50 只裸鼠隨機平均分為5 組：①模型對照組，不做特殊處理；②陽性對照組，腹腔注射25 mg/kg 環磷酰胺；③小劑量組，灌胃給予25 mg/kg 漢黃芩素；④中劑量組，灌胃給予50 mg/kg 漢黃芩素；⑤高劑量組，灌胃給予100 mg/kg 漢黃芩素。灌胃給藥1 次/d，連續2 周。

1.3 觀察指標

①計算腫瘤生長抑制率。最后一次給藥24 h后，處死各組小鼠，取出皮下腫瘤組織，稱取瘤體質量、體積，并計算腫瘤抑制率：腫瘤體積=（長徑×短徑2）/2（mm3）；腫瘤抑制率=（模型對照組腫瘤質量-處理組腫瘤質量）/模型對照組腫瘤質量×100%。

②計算臟體指數。處死小鼠后取出胸腺和脾臟，對腫瘤進行稱重，合理計算小鼠臟體指數，以胸腺質量、脾臟質量與小鼠10 倍質量的比值計算胸腺指數、脾臟指數即可。

③觀察小鼠腫瘤組織病理損傷。將腫瘤組織平均分為兩部分,保存于-80℃冰箱。取一份用10%甲醛溶液固定，使用石蠟包埋并進行切片，利用蘇木精-伊紅(HE)染色后觀察組織學形態。

④免疫印跡法檢測PI3K、AKT 及p-AKT。采用勻漿法對瘤體組織蛋白進行提取，采用二喹啉酸法檢測蛋白量。蛋白液體內混入適量上樣緩沖液，置于100℃環境中進行熱變，聚丙烯酰胺凝膠電泳并轉膜處理，漂洗目的膜3 次，每次5 min，最后孵育目的一抗（GAPDH、PI3K、AKT、p-AKT）4℃搖床過夜，值得注意的是一抗稀釋比例控制在1：1000。第二天，孵育二抗1 h，稀釋液比例是1：5000，然后把顯影液適當加入，采用Bio-Rad 成像系統實施成像處理，并基于Image J 軟件，分析蛋白灰度值，計算p-AKT 和AKT 相對蛋白表達量和p-AKT/AKT 比值。相關計算公式如下：p-AKT=p-AKT 蛋白灰 度值/GAPDH 蛋白灰度值；AKT=AKT 蛋白灰度值/GAPDH 蛋白灰度值。

1.4 統計方法

采用SPSS 21.0 統計學軟件處理數據，符合正態分布的計量資料以（±s）表示，計數資料用[n（%）]表示，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 漢黃芩素對小鼠腫瘤一般情況影響

大劑量組、中劑量組與小劑量組小鼠的腫瘤質量、腫瘤體積均顯著低于模型對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 漢黃芩素對小鼠腫瘤一般情況影響(±s)

表1 漢黃芩素對小鼠腫瘤一般情況影響(±s)

注：與模型對照組相比，*P＜0.05

組別模型對照組陽性對照組小劑量組中劑量組大劑量組腫瘤質量（g）1.35±0.09（0.41±0.04）*（0.92±0.06）*（0.61±0.08）*（0.30±0.05）*腫瘤體積（mm3）2.59±0.12（1.23±0.13）*（1.92±0.08）*（1.53±0.09）*（1.15±0.12）*

2.2 漢黃芩素對小鼠腫瘤生長抑制率影響

陽性對照組、小劑量組、中劑量組、大劑量組的小鼠腫瘤生長抑制率分別為69.63%、31.85%、54.81%及77.78%。與陽性對照組比較，大劑量組小鼠腫瘤生長抑制率較高，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 漢黃芩素對小鼠腫瘤生長抑制率影響（%）

2.3 漢黃芩素對小鼠胸腺及脾臟指數影響

與模型對照組比較，陽性對照組、小劑量組、中劑量和大劑量組小鼠胸腺、脾臟指數升高，差異有統計學意義(P＜0.05)。與陽性對照組相比，漢黃芩素大劑量組小鼠的胸腺及脾臟指數較高，差異有統計學意義(P＜0.05)。見表3。

表3 漢黃芩素對宮頸癌荷瘤小鼠免疫器官指數影響[(±s)，mg/g]

表3 漢黃芩素對宮頸癌荷瘤小鼠免疫器官指數影響[(±s)，mg/g]

注：與模型對照組相比，*P＜0.05

組別模型對照組陽性對照組小劑量組中劑量組大劑量組胸腺2.94±0.12（9.63±0.12）*（4.25±0.09）*（7.21±0.11）*（11.21±0.13）*脾臟10.41±1.21（16.59±1.54）*（12.63±1.30）*（13.95±1.22）*（18.53±1.06）*

2.4 漢黃芩素對小鼠腫瘤組織病理學表現影響

模型對照組的腫瘤組織中癌細胞染色正常、結構較完整。陽性對照組、小劑量組、中劑量、大劑量組出現明顯的癌細胞壞死，陽性對照組與漢黃芩素大劑量組的癌細胞壞死程度相近，見圖1。

圖1 各組小鼠腫瘤組織病理學表現（HE 染色，200×）

2.5 各組小鼠腫瘤組織中PI3K、AKT 及p-AKT分布

與模型對照組相比，陽性對照組、小劑量組、中劑量組、大劑量組癌組織中PI3K、AKT 、p-AKT 表達明顯降低，差異有統計學意義(P＜0.05)。大劑量組中PI3K、AKT 和p-AKT 表達量與陽性對照組接近，見圖2。

圖2 各組PI3K、AKT 及p-AKT 蛋白表達水平

3 討論

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤，近年來，其發病率呈年輕化趨勢，目前對于宮頸癌的診斷和篩查并不困難，但缺乏有效的中西醫干預治療措施[7-8]。在中醫學領域中，宮頸癌歸入“崩漏”“瘕聚”等范疇，女性臟腑氣血調節差，濕毒堆積，損傷沖任二脈，最終誘發崩漏，所以中醫醫師建議扶正祛邪為治療原則，扶正是改善患者免疫狀態，祛邪是指抑制腫瘤生長,兩者有效結合達到抗癌效果[9]。本研究證實漢黃芩素在一定程度上抑制機體宮頸癌Hela 細胞移植瘤的惡性生長，促使瘤體快速凋亡，延長病人生存時間，在宮頸癌治療中的優勢突出。

植物藥對機體的不良反應少，抗藥性小，是抗腫瘤藥物的優選。漢黃芩素是黃芩的有效成分之一，可以增強腫瘤細胞的敏感性；漢黃芩素是從黃芩中提取的一種黃體酮類化合物，其臨床應用廣泛,效果顯著，能起到顯著的抗腫瘤作用[10]。有關研究表明，漢黃芩素以劑量依賴方式抑制Hela 細胞，其作用效果明顯。漢黃芩素能夠特異性誘導腫瘤細胞凋亡，增強其對藥物的敏感性。漢黃芩素可通過抑制E6、E7 蛋白的表達來誘導HPV(+)人宮頸癌細胞的凋亡;還可以通過調控RET，PRET、GDNFRa1、CX3CR1 等蛋白的表達抑制人宮頸癌細胞生長[11-12]。本研究從PI3K/AKT 信號通路的角度來探討漢黃芩素對宮頸癌Hela 細胞移植瘤抑制作用的影響，結果顯示：漢黃芩素可顯著抑制宮頸癌Hela細胞移植瘤的生長，其作用機制可能與漢黃芩素抑制PI3K/AKT 信號通路有關。

PI3K 屬于二聚體物質，主要構成是調節亞基P85、催化亞基p110，結合人體生長因子受體后，會導致AKt 蛋白結構產生變化，快速活化AKt 蛋白，因自身磷酸化作用可以對人體下游底物產生激活或者抑制作用，比如凋亡相關蛋白Bad、Caspase9 活性，增值、分化、凋亡乃至遷移人體調節細胞表型[13-15]。PI3K/ AKT 是細胞生長發育過程中一條重要的信號通路,在細胞內參與增殖、凋亡,糖代謝及炎癥 反應等。一些細胞因子、生長因子激活PI3K后活化Akt 參與一系列的生物調控。有研究表明，PI3K/AKT 通路異常激活與宮頸癌發生、增殖、侵襲、遷移密切相關[16-18]。因此，能有效抑制PI3K/AKT 通路是治療宮頸癌的重要途徑。本研究采用建立BALB/c 宮頸癌小鼠模型,研究結果發現：漢黃芩素小劑量組、中劑量組及大劑量組均可以明顯降低小鼠腫瘤質量及腫瘤體積，并且在小鼠腫瘤組織病理學切片HE 染色中可以明顯觀察到小鼠腫瘤組織中有不同程度的腫瘤細胞壞死。與模型對照組相比，漢黃芩素小劑量組、中劑量組和大劑量組的腫瘤組織中PI3K、AKT、p-AKT 表達量顯著減少，提示漢黃芩素可通過抑制PI3K/AKT 信號通路來調控宮頸癌Hela 細胞移植瘤的生長，誘導細胞凋亡的發生，此作用可能與漢黃芩素具有抗腫瘤作用的機制有關。

綜上所述，漢黃芩素對抑制裸鼠宮頸癌Hela細胞移植瘤的生長，促進瘤體組織細胞的凋亡有明顯效果，其機制可能與抑制PI3K/AKT 通路活化有關。