朱 蓉,趙 逵,方興國,付曉菲,狄連君,陳小燕,李優(yōu)鋒
(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,貴州遵義 563099)
大腸癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)涉及多基因、多階段、多因素的復(fù)雜病變過程。胃泌素(Gastrin,GAS)是研究最早、最多的胃腸激素,它通過多種機(jī)制促進(jìn)大腸癌的發(fā)生發(fā)展[1-2]。前列腺素 E2(Prostaglandin E2,PGE2)是體內(nèi)花生四烯酸轉(zhuǎn)化生成的生物活性物質(zhì)之一,環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)及15-羥基前列腺素脫氫酶(15-h(huán)ydroxyprostaglandin dehydrogenase,15-PGDH)分別是PGE2合成和降解的限速酶,它們?cè)诖竽c癌的發(fā)生發(fā)展中都起著重要的作用[3-6]。Yao等[7]研究顯示,GAS能夠誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞中COX-2表達(dá),特異性COX-2抑制劑NS-398能有效逆轉(zhuǎn)GAS對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的促增殖作用。本課題采用體外培養(yǎng)人結(jié)腸癌細(xì)胞株HT-29,并采用丙谷胺和阿司匹林進(jìn)行干預(yù),觀察丙谷胺、阿司匹林及兩者聯(lián)合使用時(shí)對(duì)HT-29細(xì)胞生長增殖的影響以及COX-2和15-PGDH的變化。旨在為大腸癌治療的聯(lián)合用藥提供新的理論依據(jù)。
1.1 材料 人結(jié)腸癌細(xì)胞株HT-29購自中科院上海細(xì)胞庫;Macoy’s 5A培養(yǎng)基(改良)購自Sigma公司;胎牛血清購自Biochrom公司;丙谷胺鈉、阿司匹林和MTT均購自Sigma公司;Trizol試劑購自Invitrogen公司;COX-2,15-PGDH,βactin引物由大連寶生物工程有限公司合成;逆轉(zhuǎn)錄和熒光定量PCR試劑盒購自大連寶生物工程有限公司;抗COX-2多克隆抗體購自Santa Cruz公司;抗15-PGDH多克隆抗體購自Cayman公司;PCR儀購自美國BioRad公司;凝膠成像系統(tǒng)購自Sygene公司。
1.2 方法
1.2.1 細(xì)胞的傳代培養(yǎng) 人結(jié)腸癌細(xì)胞株HT-29培養(yǎng)于含10%胎牛血清的Macoy’s 5A完全培養(yǎng)液中,置于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱中,待細(xì)胞貼壁生長至70% ~80%融合時(shí),用0.25%胰蛋白酶-0.02%EDTA混合液進(jìn)行消化傳代繼續(xù)培養(yǎng)。
1.2.2 MTT比色法檢測(cè)丙谷胺、阿司匹林對(duì)HT-29細(xì)胞生長增殖的抑制作用 取對(duì)數(shù)生長期的細(xì)胞經(jīng)消化后,用完全培養(yǎng)液稀釋至5×104/mL的單細(xì)胞懸液,接種于96孔板,100 μL/孔,常規(guī)培養(yǎng)24 h后,分組進(jìn)行MTT比色實(shí)驗(yàn)。丙谷胺組:丙谷胺終濃度分別為1.0 mmol/L、5.0 mmol/L、10 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L;阿司匹林組:阿司匹林終濃度分別為 0.1 mmol/L、1.0 mmol/L、5.0 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L;對(duì)照組:不加藥物。每組設(shè)10個(gè)復(fù)孔,各組細(xì)胞分別培養(yǎng)24 h、48 h、72 h 后,在每孔中加入0.5%MTT溶液20 μL,繼續(xù)培養(yǎng)4 h后,小心吸棄上清,每孔加入DMSO 150 μL,震蕩10 min,使結(jié)晶顆粒充分溶解,酶標(biāo)儀測(cè)定490 nm波長處的OD值,試驗(yàn)重復(fù)3次。細(xì)胞的生長抑制率=(1-實(shí)驗(yàn)組OD值/對(duì)照組OD值)×100%;經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn),分別得出丙谷胺和阿司匹林對(duì)細(xì)胞生長增殖的半數(shù)抑制濃度IC50,再如同上法進(jìn)行聯(lián)合干預(yù)用藥,實(shí)驗(yàn)分為對(duì)照組、丙谷胺組(IC50)、阿司匹林組(IC50)和聯(lián)合用藥組(丙谷胺 IC50+阿司匹林IC50)。
1.2.3 Real-time PCR 檢測(cè) HT-29細(xì)胞 COX -2和15-PGDH mRNA的表達(dá) 取對(duì)數(shù)生長期的HT-29細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞濃度為5×104/mL進(jìn)行接種,同上法培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)分為對(duì)照組、丙谷胺組(IC50)、阿司匹林組(IC50)和聯(lián)合用藥組(丙谷胺IC50+阿司匹林IC50),培養(yǎng)48 h后,按照Trizol試劑盒說明書操作步驟進(jìn)行細(xì)胞總RNA的提取,紫外分光光度計(jì)法定量RNA;按逆轉(zhuǎn)錄試劑盒說明合成cDNA,RT反應(yīng)體系20 μL;從 GeneBank查出相關(guān)引物序列,由大連寶生物工程有限公司合成(見表1);根據(jù)PCR試劑盒說明書,梯度稀釋模板cDNA制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;Real-time PCR反應(yīng)體系為20μL,反應(yīng)條件:預(yù)變性95℃10 s,1 Cycle;PCR反應(yīng)95℃ 5 s,58.5℃ 20 s,40 Cycles;融解曲線分析55℃10 s,80 Cycles;結(jié)果分析處理采用相對(duì)定量法。
表1 PCR引物列表
1.2.4 Western-blot法檢測(cè) HT-29細(xì)胞 COX -2和15-PGDH蛋白的表達(dá) 取對(duì)數(shù)生長期的HT-29細(xì)胞,培養(yǎng)方法及分組均同Real-time PCR實(shí)驗(yàn),收集標(biāo)本進(jìn)行蛋白質(zhì)的提取,按照BCA法蛋白定量試劑盒操作說明書進(jìn)行蛋白定量。配膠,上樣,電泳,制作“三文治”結(jié)構(gòu),電轉(zhuǎn),封閉,加入一抗,洗滌,加入二抗,洗滌,發(fā)光,X片顯影,定影,分析結(jié)果。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按完全隨機(jī)對(duì)照設(shè)計(jì)的要求收集整理,所有數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(s)表示,并采用SPSS 13.0 for windows統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行處理,P<0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 丙谷胺和阿司匹林對(duì)HT-29細(xì)胞生長增殖的抑制作用 MTT結(jié)果顯示,隨著丙谷胺和阿司匹林藥物濃度的增加和作用時(shí)間的延長,HT-29細(xì)胞的生長增殖速率逐漸減慢,丙谷胺和阿司匹林均呈時(shí)間和劑量依賴性地抑制HT-29細(xì)胞的生長增殖(見圖1),經(jīng)計(jì)算得出干預(yù)48 h時(shí)丙谷胺的 IC50為20.248 mmol/L,阿司匹林的 IC50為4.996 mmol/L。選取兩藥的半數(shù)抑制濃度(丙谷胺取20 mmol/L,阿司匹林取5 mmol/L)進(jìn)行單一及聯(lián)合用藥干預(yù)48 h,結(jié)果顯示,聯(lián)合用藥組的抑制率與丙谷胺或阿司匹林單一用藥組相比差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,見圖2)。根據(jù)金正均方法[8]計(jì)算q值判斷藥物相互作用結(jié)果,丙谷胺和阿司匹林聯(lián)合作用48 h后,q值為1.152,提示丙谷胺和阿司匹林聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同抑制HT-29細(xì)胞生長增殖的作用。
圖1 MTT法分別檢測(cè)丙谷胺和阿司匹林對(duì)人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞生長增殖的抑制作用
2.2 丙谷胺和阿司匹林對(duì)HT-29細(xì)胞COX-2和15-PGDH mRNA表達(dá)的影響 Real-time PCR結(jié)果顯示,丙谷胺和阿司匹林單一及聯(lián)合用藥作用于HT-29細(xì)胞48 h后,各組COX-2 mRNA的表達(dá)均低于對(duì)照組,聯(lián)合用藥組COX-2 mRNA的表達(dá)低于各單一用藥組;丙谷胺組與對(duì)照組,聯(lián)合用藥組與各單一用藥組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);阿司匹林組與對(duì)照組比較,雖有所降低,但差異不顯著(P>0.05)。而各組15-PGDH mRNA的表達(dá)均高于對(duì)照組,聯(lián)合用藥組15-PGDH mRNA的表達(dá)高于各單一用藥組;丙谷胺組與對(duì)照組,聯(lián)合用藥組與各單一用藥組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);阿司匹林組與對(duì)照組比較,雖有所升高,但差異不顯著(P >0.05,見圖3)。
圖2 丙谷胺、阿司匹林聯(lián)合用藥對(duì)HT-29細(xì)胞生長增殖的協(xié)同抑制作用
圖3 Real-time PCR檢測(cè)COX-2和15-PGDH mRNA在不同組別的表達(dá)
2.3 丙谷胺和阿司匹林對(duì)HT-29細(xì)胞COX-2和15-PGDH蛋白質(zhì)表達(dá)的影響 Western-blot結(jié)果顯示,丙谷胺和阿司匹林單一及聯(lián)合用藥作用于HT-29細(xì)胞48h后,阿司匹林組COX-2蛋白的校準(zhǔn)值(COX-2蛋白的積分光密度值/βactin蛋白的積分光密度值)為0.605±0.102,丙谷胺組COX-2蛋白的校準(zhǔn)值為0.555±0.132,均低于對(duì)照組的0.613±0.114;聯(lián)合用藥組COX-2蛋白的校準(zhǔn)值為0.476±0.078,低于各單一用藥組;丙谷胺組與對(duì)照組,聯(lián)合用藥組與各單一用藥組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);阿司匹林組與對(duì)照組比較,雖有所降低,但差異不顯著(P>0.05)。相反,丙谷胺和阿司匹林單一及聯(lián)合用藥作用于HT-29細(xì)胞后,阿司匹林組15-PGDH蛋白的校準(zhǔn)值(15-PGDH蛋白的積分光密度值/β-actin蛋白的積分光密度值)為0.201±0.070,丙谷胺組蛋白的校準(zhǔn)值為0.317±0.097,均高于對(duì)照組的0.187±0.058;聯(lián)合用藥組15-PGDH 蛋白的校準(zhǔn)值為0.445±0.107,高于各單一用藥組(P<0.05);丙谷胺組與對(duì)照組,聯(lián)合用藥組與各單一用藥組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);阿司匹林組與對(duì)照組比較,雖有所升高,但差異不顯著(P>0.05,見圖4)。
圖4 Western blot檢測(cè)COX-2和15-PGDH蛋白質(zhì)在不同組別的表達(dá)
大腸癌的治療一直是一大難點(diǎn)。近年來大量流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)室研究均表明GAS、COX-2及15-PGDH在大腸癌的發(fā)生發(fā)展中均扮演著重要的角色,GAS通過多種分子機(jī)制促進(jìn)大腸癌細(xì)胞的增殖,抑制其凋亡。NSAIDs如阿司匹林能抑制甚至逆轉(zhuǎn)大腸癌癌前病變,降低大腸癌的發(fā)病率和死亡率,但存在因需長期、大劑量服用該類藥物,從而導(dǎo)致胃腸道出血等潛在風(fēng)險(xiǎn)[9-11]。目前研究已證實(shí)GAS受體拮抗劑和NSAIDs均各自具有抑制大腸癌細(xì)胞生長增殖的作用,但對(duì)于GAS受體拮抗劑和NSAIDs聯(lián)合應(yīng)用是否對(duì)大腸癌細(xì)胞生長增殖具有協(xié)同抑制作用目前還不清楚。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,丙谷胺、阿司匹林均呈時(shí)間和劑量依賴性地抑制結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞的生長增殖,發(fā)現(xiàn)二藥聯(lián)合應(yīng)用時(shí)對(duì)HT-29結(jié)腸癌細(xì)胞生長增殖的抑制作用更加明顯。提示兩者之間可能存在協(xié)同作用。對(duì)胃癌的研究已發(fā)現(xiàn),聯(lián)合應(yīng)用GAS受體拮抗劑和選擇性COX-2抑制劑對(duì)體外培養(yǎng)的胃癌細(xì)胞株具有協(xié)同抑制其生長增殖和促進(jìn)其凋亡的作用[12]。且本實(shí)驗(yàn)未使用外源性GAS,說明結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞可能自分泌GAS,而丙谷胺則可能通過與HT-29細(xì)胞自分泌的GAS競爭GAS受體,從而抑制結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞的生長增殖。
NSAIDs包括非選擇性COX抑制劑和選擇性COX-2抑制劑,它們的抗腫瘤作用一方面是通過COX 途徑實(shí)現(xiàn)的[13-14],另一方面,NSAIDs預(yù)防癌發(fā)生也有非COX途徑,包括增強(qiáng)免疫、抑制血管生成、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記物表達(dá)和抗氧化作用等[15-18]。本研究應(yīng)用阿司匹林干預(yù)后,HT-29細(xì)胞的COX-2 mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)有所降低、15-PGDH mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)有所增加,但是無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明阿司匹林抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的生長增殖可能有非COX-2途徑,且非COX-2途徑可能起主要作用[19]。
COX-2、15-PGDH又分別是PGE2合成和降解的限速酶,PGE2可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡,調(diào)節(jié)血管生成和免疫反應(yīng)等從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[20]。現(xiàn)已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)下調(diào)COX-2表達(dá),上調(diào)15-PGDH表達(dá),從而減少PGE2的生物合成,可抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的生長增殖[21-22]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,丙谷胺可通過下調(diào)COX-2表達(dá)、上調(diào)15-PGDH表達(dá),從而抑制HT-29細(xì)胞的生長增殖。大量研究表明,COX-2在正常大腸上皮細(xì)胞中幾乎不表達(dá),在腺瘤中表達(dá)有所增加,而在大腸癌組織中呈高表達(dá),其高表達(dá)與大腸癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)均密切相關(guān),COX-2通過多種作用機(jī)制促進(jìn)大腸癌的發(fā)生和發(fā)展[23]。15-PGDH是前列腺素生物滅活的關(guān)鍵酶,可催化活性15-羥基PG氧化成為活性較弱的15-酮基PG,對(duì)COX-2有天然拮抗作用[24]。研究發(fā)現(xiàn),15-PGDH在正常結(jié)腸組織中呈高表達(dá),而在結(jié)腸癌組織中表達(dá)減少甚至缺失[25]。15-PGDH的表達(dá)減少或缺失與結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),但15-PGDH抑制結(jié)腸癌的作用機(jī)制目前尚不十分清楚,可能通過多種機(jī)制[26-29]。NSAIDs能夠上調(diào)結(jié)腸癌細(xì)胞中15-PGDH的表達(dá)[30]。本研究發(fā)現(xiàn),丙谷胺與阿司匹林聯(lián)用后對(duì)COX-2下調(diào)、15-PGDH上調(diào)表達(dá)的調(diào)節(jié)作用更加明顯。但兩者之間協(xié)同作用的機(jī)制目前仍不清楚,尚待進(jìn)一步研究。
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