朱軍義, 馬繁華 ,徐亞輝
1.河南省南陽市中心醫(yī)院 (南陽473000);2.河南省人民醫(yī)院(鄭州大學(xué)人民醫(yī)院)婦產(chǎn)科 (鄭州450003)
卵巢癌是一種惡性腫瘤,嚴(yán)重危害女性生殖器官,造成卵巢癌死亡的原因是癌細(xì)胞發(fā)生遷移,一旦發(fā)病,患者病死率極高,影響著女性的身體健康和心理健康[1]。龍葵堿(茄堿)主要存在于茄科植物中,例如馬鈴薯的塊莖以及龍葵全身,其中馬鈴薯芽中含量最高,毒性也最強(qiáng)[2]。AKT是一種臨床上較為常見的絲/蘇氨酸蛋白激酶,P-AKT則是磷酸化的AKT,又稱磷酸化蛋白激酶B(PKB)[3]。Cleaved Caspase-3為天冬酰胺特異酶切的半胱氨酸蛋白酶,在細(xì)胞凋亡的早期階段發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。P53是一種至今為止發(fā)現(xiàn)的與腫瘤發(fā)生相關(guān)性最高的抑癌基因。本文主要研究不同濃度的龍葵堿進(jìn)行調(diào)控p-AKT、Cleaved caspase-3和p53蛋白表達(dá)抑制卵巢癌細(xì)胞增殖誘導(dǎo)及其凋亡。
1 材 料
1.1 研究細(xì)胞:實(shí)驗(yàn)所用的正常卵巢細(xì)胞、SKOV3卵巢癌細(xì)胞系購買自American Type Culture Collection(ATCC)。本文研究均獲得我院倫理委員會批準(zhǔn)。
主要試劑及藥物:磷酸鹽緩沖液(PBS)(天根生化科技有限公司);DMSO溶液(上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。MTT試劑盒(鐘鼎生物技術(shù)有限公司);DAB顯色試劑盒(由美國賽默飛世爾科技有限公司提供);鼠抗人p-AKT、Cleaved caspase-3和p53單克隆抗體(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司提供);龍葵堿和胎牛血清(武漢博士德生物工程有限公司提供)。
1.2 主要儀器:倒置熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀(均由美國貝克曼庫爾特公司提供)。
2 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 細(xì)胞處理及分組:在超凈工作臺中配制細(xì)胞所用的培養(yǎng)基,其中胎牛血清的比例可控制在10~15%,雙抗(青霉素鏈霉素)的比例一般在1%左右,例:500 ml的RPMI-1640培養(yǎng)基,需要加入胎牛血清56 ml和100×的雙抗5.56 ml。細(xì)胞用PBS:Nacl 4 g+Kcl 0.1 g+Na2HPO4×12H2O 0.71 g+KH2PO40.135 g用ddH2O定容至500 ml。方法實(shí)驗(yàn)分為模型對照組和龍葵堿處理組,種板后24 h換無血清培液時加入龍葵堿預(yù)處理24 h,細(xì)胞饑餓24 h后,更換無血清培液,再每天加入龍葵堿,48 h后提取細(xì)胞蛋白。共5孔,分別為正常對照孔(加入1 μl的PBS溶液和 1 μl的DMSO)、模型對照孔、龍葵堿15 μmol/L、龍葵堿10 μmol/L、龍葵堿5 μmol/L,分為正常對照組、模型對照組、龍葵堿15 μmol/L組、龍葵堿10 μmol/L組、龍葵堿5 μmol/L組。
2.2 倒置顯微鏡觀察SKOV3卵巢癌細(xì)胞形態(tài):將SKOV3卵巢癌細(xì)胞傳代到6孔板中,加入25%的胰蛋白酶,消化5 min后,用離心機(jī)以2000 r/min的速度離心5 min后取上清液,用37 ℃的PBS緩沖液洗滌3 min,重復(fù)兩次后,再次用離心機(jī)以2000r/min的速度離心5 min后取上清液,接著加入濃度為95%的4 ℃乙醇,放置15 min,用離心機(jī)以1000 r/min的轉(zhuǎn)速分離,去除上清液,PBS重懸細(xì)胞,將細(xì)胞密度調(diào)至為0.5~2.0×106/ml,去除細(xì)胞懸液后加入2 μl的Hoechst33258染液進(jìn)行染色10 min,最后置于載玻片上,加上蓋玻片,采用熒光顯微鏡對細(xì)胞的形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)觀察。
2.3 MTT檢測增殖能力:將進(jìn)行培養(yǎng)后的細(xì)胞制成細(xì)胞懸液,然后接種于96孔的培養(yǎng)板中,在每一個孔均加入細(xì)胞懸液90 μl,將三個不同濃度龍葵堿的培養(yǎng)細(xì)胞組的觀察時間定位24 h、48 h和72 h,每1個細(xì)胞組分別設(shè)置5個復(fù)孔,將不同濃度的龍葵堿分別加入每個細(xì)胞培養(yǎng)組中。參照組細(xì)胞在每孔中加入10 μl的培養(yǎng)液,然后按照三個不同濃度的龍葵堿細(xì)胞組的時間進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。待所有細(xì)胞組培養(yǎng)到相應(yīng)的時間后,在每孔中加入MTT 20 μl繼續(xù)孵育4 h,將孔上的上清液仔細(xì)吸取,然后在孔中加入150 μl的DMSO,振蕩10 s,采用酶標(biāo)儀測定波長為570 mm的細(xì)胞組OD值,按照腫瘤細(xì)胞增殖率計(jì)算公式,增殖率%=(細(xì)胞組OD值/參照值-1)×100%,對HGC-27的細(xì)胞增殖率進(jìn)行計(jì)算。
2.4 流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡:將五組細(xì)胞傳代到5孔板中,置于溫度為37 ℃,濃度為5%的二氧化碳的飽和濕度環(huán)境下培養(yǎng)24 h、48 h和72 h,加入濃度為0.25 %的胰蛋白酶進(jìn)行消化,用離心機(jī)以2000 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min后收取細(xì)胞,然后使用PBS緩沖液洗滌3 min,重復(fù)洗滌2次,再次用離心機(jī)以2000 r/min的轉(zhuǎn)速分離后收集細(xì)胞,加入1MlPI染液,在避光的常溫環(huán)境中放置1 h后,然后用特異熒光標(biāo)記后,在鞘液包裹下高速流動中,流動期間會發(fā)射出光子,嚴(yán)格按照流式細(xì)胞儀檢測,利用發(fā)光信號測量儀檢測光子數(shù)值,到達(dá)檢測細(xì)胞凋亡的目的。
2.5 Western Blotting檢測p-AKT、Cleaved caspase-3和p53蛋白表達(dá):將采集到的細(xì)胞,使用PBS緩沖液清洗3遍以上,分離緩沖液,加入IP細(xì)胞裂解液,進(jìn)行裂解35 min,將雙蒸水浸泡過的細(xì)胞置于EP管中保存,溫度為5 ℃,使用轉(zhuǎn)速為1000 r/min的離心機(jī),離心處理20 min,分離上層血清,提取血漿,在-80 ℃環(huán)境中保存,待用。通過SDS-PAGE凝膠進(jìn)行電泳,加入適量濃縮的SDS-PAGE蛋白緩沖液15 min;100V,電泳10 min,結(jié)束之后,將電轉(zhuǎn)膜浸泡在10%的牛奶中,在37 ℃環(huán)境下的搖床上封閉1.5 h;與一抗結(jié)合,加入TBST稀釋按(1∶1000)稀釋一抗,在4 ℃的環(huán)境下孵育過夜保存;第2天用TBST緩沖液清洗,與二抗結(jié)合在室溫下孵育1 h,再次用TBST緩沖液清洗反復(fù)清洗。最后將其僅在底物溶液中進(jìn)行顯色,采用BCA法測定蛋白濃度,嚴(yán)格按照BCA蛋白定量試劑盒操作說明書進(jìn)行,分析灰度值,目的蛋白條帶灰度值/內(nèi)參條帶灰度值=目的蛋白相對表達(dá)量。
1 倒置顯微鏡觀察SKOV3卵巢癌細(xì)胞增殖能力變化 正常對照組細(xì)胞飽滿完整,大小均勻,排列緊密。卵巢癌細(xì)胞形態(tài)完整,輪廓清晰,細(xì)胞的大小一致,細(xì)胞漿飽滿,具有較強(qiáng)的遮光性,細(xì)胞貼壁良好,增殖性強(qiáng);龍葵堿組細(xì)胞體積減小,輪廓不清晰,細(xì)胞皺縮,具有較差的遮光性,細(xì)胞易脫落,貼壁不好,懸浮的細(xì)胞增多(圖1)。正常對照組細(xì)胞和核模型對照組細(xì)胞細(xì)胞核大小保持一致,分布均勻;龍葵堿組細(xì)胞核固縮,核邊集和凋亡小體形成。隨著龍葵堿的濃度越高,細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)越明顯(圖2)。
圖1 MTT增殖實(shí)驗(yàn)卵巢癌細(xì)胞增殖能力的變化(Hoechst33258染色,×200)
圖2 不同濃度的龍葵堿作用于卵巢癌細(xì)胞染色后細(xì)胞核的形態(tài)學(xué)變化(Hoechst33258染色,×200)
2 五組細(xì)胞在不同時間段細(xì)胞凋亡率及細(xì)胞增殖率比較 如表1所示,龍葵堿5 μmol/L、10 μmol/L、15 μmol/L組在24 h、48 h、72 h時間段對SKOV3卵巢癌細(xì)胞凋亡率及細(xì)胞增殖率模型對照組相比較,SKOV3卵巢癌細(xì)胞凋亡率逐漸升高,增殖率逐漸降低,正常對照組的細(xì)胞凋亡率和細(xì)胞增值率顯著低于其他各組,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。隨著時間的延長和藥物濃度的提高SKOV3卵巢癌細(xì)胞的生長抑制作用越來越顯著,與模型對照組相比,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
3 五組細(xì)胞p-AKT、Cleaved caspase-3和p53蛋白表達(dá) 如表2所示,模型對照組p-AKT、Cleaved caspase-3的表達(dá)顯著低于龍葵堿5 μmol/L、10 μmol/L、15 μmol/L組,正常對照組低于模型對照組,龍葵組p53蛋白顯著高于模型對照組,正常對照組p53蛋白低于卵巢癌組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。龍葵堿5 μmol/L p-AKT、Cleaved caspase-3的表達(dá)顯著低于龍葵堿10 μmol/L、15 μmol/L組,p53蛋白表達(dá)高于其他兩組濃度,隨著龍葵堿濃度的升高,p-AKT、Cleaved caspase-3表達(dá)逐漸升高,p53蛋白表達(dá)逐漸降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
表1 各組細(xì)胞在不同時間內(nèi)的細(xì)胞凋亡率及細(xì)胞增殖率比較
注:與正常對照組相比,△P<0.05;與模型組相比,▲P<0.05
表2 各組細(xì)胞p-AKT、Cleaved caspase-3和p53蛋白表達(dá)
注:與正常對照組相比,△P<0.05;與模型組相比,▲P<0.05
卵巢癌是女性生殖器官最為常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率僅次于宮頸癌排名第二位,嚴(yán)重的威脅著患者的生命安全[4]。早期卵巢癌無明顯癥狀表現(xiàn),具有一定的隱匿性,缺乏特異性癥狀,當(dāng)診斷發(fā)現(xiàn)時,大多數(shù)患者已處于中晚期,錯過了臨床治療或手術(shù)的最佳時間,大約有80%以上的卵巢癌患者經(jīng)診斷發(fā)現(xiàn)病情時已經(jīng)出現(xiàn)了局部的蔓延,致使其死亡率一直高居?jì)D科惡性腫瘤之首[5]。卵巢癌患者5年生存率僅為30%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人體其他惡性腫瘤患者的5年生存率,如果能及早發(fā)現(xiàn)并接受治療,其5年生存率可能會達(dá)到90%左右,這也體現(xiàn)出了對卵巢癌癥狀早發(fā)現(xiàn)早治療的重要意義[6-7]。
腫瘤的惡性程度主要受其分化程度、病理類型的影響,在卵巢癌的不同時期,患者血清中的多種因子有著不同的分化水平,雖然卵巢癌缺乏特異性癥狀,但是通過檢測血清中的多種因子,可以對患者是否患有卵巢癌提供重要的臨床參考依據(jù),以便使患者及早得到治療[8]。AKT是一種臨床上較為常見的絲/蘇氨酸蛋白激酶,P-AKT則是磷酸化的AKT,P-AKT具有一定的生物學(xué)活性,因?yàn)槠涞鞍桩a(chǎn)物與蛋白激酶A、蛋白激酶C具有高度的同源性,所以臨床上又稱之為蛋白激酶B(PKB)[9-10]。P-AKT能夠通過對人體各種下游分子產(chǎn)生作用,從而調(diào)控細(xì)胞周期,促進(jìn)細(xì)胞的增殖,抑制細(xì)胞的凋亡,進(jìn)而對腫瘤的生物學(xué)進(jìn)展產(chǎn)生影響[11]。本文研究結(jié)果顯示,在龍葵堿的作用下,SKOV3卵巢癌細(xì)胞中P-AKT的表達(dá)水平呈現(xiàn)出了上升趨勢,說明龍葵堿能夠調(diào)控卵巢癌細(xì)胞中的P-AKT表達(dá)水平,從而抑制SKOV3卵巢癌的增殖能力,誘導(dǎo)其凋亡。
細(xì)胞凋亡的主要表現(xiàn)是DNA的裂解,染色質(zhì)發(fā)生濃縮,細(xì)胞膜被活化,細(xì)胞發(fā)生皺縮,導(dǎo)致凋亡小體的形成。Caspase引起細(xì)胞凋亡的變化過程現(xiàn)在不太明確,相關(guān)機(jī)制有三種:凋亡抑制物,破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)蛋白功能。Caspase是一組以天冬氨酸為底物的半胱氨酸蛋白酶家族,Caspase家族中大多數(shù)的成員在細(xì)胞凋亡的過程中發(fā)揮著重要的作用,Caspase家族基因的高表達(dá)能夠誘發(fā)細(xì)胞的凋亡,Caspase-3是該家族的核心成員[12]。Caspase-3為天冬酰胺特異酶切的半胱氨酸蛋白酶,由酶原經(jīng)過酶解作用產(chǎn)生,在細(xì)胞凋亡的早期階段發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,所以臨床上被稱為死亡蛋白酶,是目前為止已知的細(xì)胞凋亡的最后執(zhí)行因子[13]。有學(xué)者研究表明[14-15],Caspase-3通常以Pro-Caspase形式存在,而Pro-Caspase是無活性的Caspase-3前體,當(dāng)人體細(xì)胞受到凋亡信號或者其他外界有害物質(zhì)的刺激時,Pro-Caspase會進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘腃aspase-3,即常說的裂解的Caspase-3(Cleaved Caspase-3),Cleaved Caspase-3具有成熟酶的性質(zhì),通過酶切割特異性底物、DNA依賴性蛋白激酶、actin、lamin等參與細(xì)胞的凋亡過程,所以,臨床上常把Caspase-3的激活與否作為判斷細(xì)胞凋亡情況的重要指標(biāo)之一。如果Caspase-3蛋白的激活表達(dá)受到抑制,則細(xì)胞凋亡的情況會明顯得到減輕。Wang XM[16]等在其研究結(jié)論中表明,Cleaved Caspase-3在正常卵巢組織、卵巢癌組織中的陽性表達(dá)率呈明顯下降趨勢,說明Cleaved Caspase-3在正常人體組織中的高表達(dá)能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,從而使細(xì)胞數(shù)量保持穩(wěn)定水平;但是Cleaved Caspase-3在腫瘤組織中的低表達(dá),會使細(xì)胞增殖速度加快,細(xì)胞凋亡相對減少,從而促使卵巢癌的發(fā)病。本文研究結(jié)果顯示,在龍葵堿的作用下,SKOV3卵巢癌細(xì)胞中Cleaved caspase-3的表達(dá)水平呈現(xiàn)出了上升趨勢,說明龍葵堿能夠調(diào)控卵巢癌細(xì)胞中Cleaved caspase-3的表達(dá)水平,從而促進(jìn)SKOV3卵巢癌細(xì)胞的凋亡,進(jìn)而達(dá)到治療卵巢癌的目的。
P53是一種至今為止發(fā)現(xiàn)的與腫瘤發(fā)生相關(guān)性最高的抑癌基因,其分為野生型和突變型兩種[17]。野生型P53蛋白能夠參與細(xì)胞周期的調(diào)節(jié),可以有效抑制DNA的合成和復(fù)制,從而抑制細(xì)胞的增殖,而突變型的P53蛋白對DNA親和力下降,抑制細(xì)胞能力呈現(xiàn)出減弱的趨勢,從而失去了抗癌活性[18]。本文研究結(jié)果顯示,在龍葵堿的作用下,SKOV3卵巢癌細(xì)胞中p53蛋白的表達(dá)水平出現(xiàn)明顯的下降,說明龍葵堿能夠降低P53蛋白的表達(dá)水平,使P53蛋白恢復(fù)抗癌活性,從而達(dá)到治療卵巢癌的目的。
綜上所述,龍葵堿可能通過調(diào)控p-AKT、Cleaved caspase-3和p53蛋白的表達(dá)而抑制SKOV3卵巢癌的增殖能力,誘導(dǎo)其凋亡,其能力呈現(xiàn)濃度依賴。