孫彬栩,蔡啟亮,李小江,賈英杰
(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科,天津 300381;2.天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院,天津 300211)
前列腺癌是一類從不需要治療的非侵襲性、生長緩慢的疾病到需要治療的侵襲性、生長迅速的疾病。據(jù)2019年最新數(shù)據(jù)顯示,在美國,前列腺癌是常見的腫瘤疾病之一,也是美國男性腫瘤死亡的第二大原因;預(yù)計(jì)將有174 650例男性被診斷出患有前列腺癌,31 620例患者將死于這種疾病[1],從1993年到2016年,美國的前列腺癌病死率下降了51%,這主要是由于早期發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)的治療[2]。在中國,前列腺癌的發(fā)病率雖遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美國家,但其發(fā)病呈快速上升趨勢[3]。中國大多數(shù)前列腺癌患者在初診時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)移,目前晚期轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的一線治療方案仍然為內(nèi)分泌治療,但經(jīng)過中位時(shí)間為18~24個(gè)月的內(nèi)分泌治療,幾乎所有患者都將進(jìn)展為去勢抵抗性前列腺癌(CRPC)[4],而其中86%的CRPC最終會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)移性CRPC?;颊咭坏┻M(jìn)入CRPC階段,預(yù)后一般較差。因此,CRPC的診治一直是臨床與基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)[5]。
目前,西醫(yī)學(xué)治療轉(zhuǎn)移性CRPC患者的方案包括:雄激素合成抑制劑-醋酸阿比特龍聯(lián)合低劑量醋酸潑尼松、抗雄激素藥-恩雜魯胺、多西他賽等[4]。國際多中心隨機(jī)雙盲試驗(yàn)(COU-AA-302)結(jié)果也顯示阿比特龍作為一線藥物可顯著延長未化療轉(zhuǎn)移性CRPC患者的中位生存期,延緩患者的疾病進(jìn)展,改善患者的生活質(zhì)量,且具有良好的安全性[6]。但是醋酸阿比特龍的使用也為患者帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[7],另外,亦有研究數(shù)據(jù)顯示阿比特龍和恩雜魯胺具有交叉耐藥性[8]。另外,現(xiàn)在患者關(guān)注的不僅僅是延長腫瘤患者的生命期,更為關(guān)心的是腫瘤對(duì)患者自身疼痛和生活質(zhì)量的影響。因此,如何利用中醫(yī)學(xué)的治療特色為CRPC患者制定最佳的治療方案,成為當(dāng)下治療的研究重點(diǎn)。
賈英杰教授[9]分析前列腺癌中醫(yī)證候相關(guān)文獻(xiàn)得出,前列腺癌的病變臟腑主要責(zé)之腎與膀胱,并涉及肝、脾、肺。基于多年臨床經(jīng)驗(yàn)[10],總結(jié)出前列腺癌病機(jī)為脾虛濕困、氣虛毒瘀,將治療前列腺癌的臨床驗(yàn)方進(jìn)行加減化裁,創(chuàng)立健脾利濕化瘀方,基礎(chǔ)方由黃芪、大黃、姜黃、王不留行等中藥組成。此外,在實(shí)驗(yàn)研究中均證實(shí)健脾利濕化瘀方及其各拆方組對(duì)人前列腺癌PC-3細(xì)胞荷瘤小鼠具有抑瘤作用[11],并能抑制人前列腺癌C4-2細(xì)胞雄激素非依賴性生長作用[12],為健脾利濕化瘀方的機(jī)制研究方面提供依據(jù)。多種實(shí)體腫瘤細(xì)胞均可分泌多種蛋白酶,如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)類,在組織重塑中發(fā)揮重要作用,并與形態(tài)發(fā)生、血管生成等多種生理過程相關(guān);這些酶類可有效降解細(xì)胞外基質(zhì),從而有助于腫瘤轉(zhuǎn)移[13]。為進(jìn)一步明確該復(fù)方的作用機(jī)制[14],在前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用各拆方組含藥血清進(jìn)行前列腺癌DU-145、PC-3細(xì)胞的增殖與遷移影響研究,并選出細(xì)胞增殖率最佳的拆方組進(jìn)行基于胰島素樣生長因子(IGF)/MMP信號(hào)通路的分子機(jī)制研究,以更好地證實(shí)復(fù)方的部分作用機(jī)制。
1.1 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞株 實(shí)驗(yàn)所應(yīng)用的PC-3、DU-145、CAF細(xì)胞株購自ATCC公司,批號(hào)CRL-1435,由南開大學(xué)生命科學(xué)院分子研究所長期凍存。
1.2 試劑與藥品 健脾利濕化瘀方各拆方組含藥血清[11]由天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院中醫(yī)腫瘤研究所凍存。其中,健脾扶正組藥物由黃芪、刺五加、補(bǔ)骨脂組成,化瘀散結(jié)組藥物由姜黃、大黃、王不留行組成,清熱解毒組藥物由白英、蛇六谷、車前草組成。
青霉素、鏈霉素、胎牛血清、L-谷氨酰胺、DMEM培養(yǎng)基、磷酸緩沖鹽溶液(PBS)、四甲基噻唑藍(lán)(MTT)試劑盒(Chemicon,美國)等。
1.3 主要儀器 超凈工作臺(tái)(蘇州凈化設(shè)備有限公司)、倒置熒光顯微鏡(美國BIGCO公司)及細(xì)胞培養(yǎng)皿(上海晶睿生物科技有限公司)等。
2.1 細(xì)胞培養(yǎng) 人前列腺癌細(xì)胞株P(guān)C-3、DU-145、CAF常規(guī)培養(yǎng)于含10%胎牛血清培養(yǎng)液中,置于37℃、5%CO2、飽和濕度的條件下培養(yǎng)。待細(xì)胞長滿瓶底85%~90%,棄去已用培養(yǎng)液,以0.25%胰蛋白酶消化,隔2~3 d分瓶傳代、培養(yǎng)。
2.2 MTT法檢測細(xì)胞生長抑制和最適藥物濃度 將各組細(xì)胞制成單細(xì)胞懸液,按5 000/孔分別接種于96孔培養(yǎng)板,每孔200 μL,24 h后除去培養(yǎng)液,分別將健脾扶正組、化瘀散結(jié)組、清熱解毒組含藥血清用培養(yǎng)基稀釋10、50、100倍加入96孔板中,每孔200 μL,37℃,5%CO2培養(yǎng);24 h 后加入八肽膽囊收縮素(CCK-8)溶液 20 μL,繼續(xù)孵育 4 h 后,測量各孔450 nm處的光密度值。每組設(shè)6個(gè)復(fù)孔,取各組值的均數(shù)表示細(xì)胞的增殖情況。
2.3 Transwell實(shí)驗(yàn)檢測細(xì)胞侵襲能力 在Matrigel Invasion Chamber上室和下室各加入500 μL預(yù)熱的無血清高糖DMEM培養(yǎng)液,置于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱中水化2 h;吸棄上下室中的無血清培養(yǎng)基,常規(guī)制備無血清1%雙抗DMEM單細(xì)胞懸液,調(diào)整細(xì)胞密度為 2×104/mL。
DU-145細(xì)胞和PC-3細(xì)胞各分兩組:對(duì)照組和藥物組。對(duì)照組每孔上室中加入500 μL正常DMEM細(xì)胞懸液,藥物組每孔上室中加入500 μL化瘀散結(jié)組含藥血清培養(yǎng)基稀釋液,下室中加入750μL完全高糖DMEM培養(yǎng)基,每種細(xì)胞設(shè)3個(gè)復(fù)孔,置于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h。固定、結(jié)晶染色,倒置顯微鏡下計(jì)數(shù)、拍照。
2.4 劃痕實(shí)驗(yàn)檢測細(xì)胞遷移能力 細(xì)胞消化成單細(xì)胞懸液,接入6孔板,數(shù)量以貼壁后鋪滿板底為宜;細(xì)胞鋪滿板底后用200 μL槍頭制造細(xì)胞劃痕;PBS漂洗;加入化瘀散結(jié)組含藥血清培養(yǎng)基稀釋液繼續(xù)培養(yǎng)24 h,倒置顯微鏡下拍照記錄,計(jì)算劃痕愈合率。
2.5 實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Real-Time PCR)檢測前列腺癌細(xì)胞樣本中目的基因表達(dá)量的變化 化瘀散結(jié)藥物含藥血清設(shè)正常劑量組、低劑量組(稀釋100倍)、中劑量組(稀釋50倍)、高劑量組(稀釋10倍),每組3個(gè)樣本量。引物設(shè)計(jì):SDF-1-F、SDF-1-R、IGF-1-F、IGF-1-R、MMPS-F、MMPS-R、FN-F、FN-R、Actin-F、Actin-R。用超純RNA提取試劑(TaKaRa Code D9108B)提取經(jīng)化瘀散結(jié)組含藥血清培養(yǎng)基稀釋液處理的CAF細(xì)胞樣本中總RNA,RNA質(zhì)量檢測、電泳、消化;用反轉(zhuǎn)錄試劑盒(TaKaRa code DRRO47A)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。用ABI 7500型熒光定量PCR儀,采用2-ΔΔCT法進(jìn)行數(shù)據(jù)的相對(duì)定量分析。
2.6 蛋白免疫印跡(Western Blot)法檢測相關(guān)蛋白表達(dá) 取化瘀散結(jié)藥物組(含藥血清培養(yǎng)基稀釋液)處理前列腺活化間質(zhì)細(xì)24 h,收集、破碎細(xì)胞,提取總蛋白,測定蛋白濃度。制備SDS-PAGE膠,蛋白樣品變性、電泳,凝膠轉(zhuǎn)膜及檢測。將一抗用封閉液稀釋(IGF-1抗體稀釋度均為1∶500,內(nèi)參抗體稀釋度為1∶1 000)。將封閉后的膜直接放入一抗工作液中,4℃反應(yīng)過夜;二抗室溫反應(yīng)1 h,曝光及洗片。測定各個(gè)條帶和內(nèi)參(β-肌動(dòng)蛋白)的灰度值,并計(jì)算比值。
2.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件處理,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析(One-Way ANOVA),以 P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
3.1 MTT法檢測細(xì)胞生長抑制和最適藥物濃度 含藥血清設(shè)置不同濃度(濃度分別為10、20、100mg/mL),經(jīng)過作用DU-145、PC-3細(xì)胞24 h后,與健脾扶正組、清熱解毒組相比,化瘀散結(jié)組抑制率高(P<0.01),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,且呈一定的劑量依賴性抑制作用。見表 1、2及圖 1、2。
表1 不同濃度藥物對(duì)DU-145細(xì)胞抑瘤率比較(±s)Tab.1 Comparison of tumor inhibition rates of the different concentrations of drugs on DU-145 cells(±s)%
表1 不同濃度藥物對(duì)DU-145細(xì)胞抑瘤率比較(±s)Tab.1 Comparison of tumor inhibition rates of the different concentrations of drugs on DU-145 cells(±s)%
注:與健脾扶正組比較,*P<0.01;與清熱解毒組比較,#P<0.01。
組別 濃度10 mg/mL 20 mg/mL 100 mg/mL健脾扶正組化瘀散結(jié)組清熱解毒組n 6 6 6 0.20±0.08 4.10±1.02 53.40±2.01 19.80±1.36 39.90±1.84 91.40±2.57*#5.00±1.32 7.40±1.01 19.90±1.43
表2 不同濃度藥物對(duì)PC-3細(xì)胞抑瘤率比較(±s)Tab.2 Comparison of tumor inhibition rates of the different concentrations of drugs on PC-3 cells(±s)%
表2 不同濃度藥物對(duì)PC-3細(xì)胞抑瘤率比較(±s)Tab.2 Comparison of tumor inhibition rates of the different concentrations of drugs on PC-3 cells(±s)%
注:與健脾扶正組比較,*P<0.01;與清熱解毒組比較,#P<0.01。
組別 n 濃度1 0 m g/m L 2 0 m g/m L 1 0 0 m g/m L健脾扶正組 6化瘀散結(jié)組 6清熱解毒組 6-1 1.9 0±0.9 4 -1 2.1 0±1.0 1 7 7.4 0±2.6 7 1 8.8 0±1.0 2 5 8.9 0±1.8 4 8 7.3 0±2.4 2*#1.3 0±0.5 3 6.1 0±1.0 6 3 1.0 0±1.7 3
圖1 不同濃度藥物對(duì)DU-145細(xì)胞的抑瘤率(n=6)Fig.1 Comparison of tumor inhibition rates of the different concentrations of drugs on DU-145 cells(n=6)
圖2 不同濃度藥物對(duì)PC-3細(xì)胞的抑瘤率(n=6)Fig.2 Comparison of tumor inhibition rates of the different concentrations of drugs on PC-3 cells(n=6)
研究結(jié)果顯示,健脾利濕化瘀方的各有效拆方組中,化瘀散結(jié)組藥物的抑瘤率最高,為進(jìn)一步細(xì)化復(fù)方的研究機(jī)制,從化瘀散結(jié)組藥物入手進(jìn)一步深化研究其可能的分子機(jī)制。
3.2 Transwell實(shí)驗(yàn)評(píng)估細(xì)胞的侵襲能力 與空白對(duì)照組相比,化瘀散結(jié)組含藥血清作用后的各組DU-145和PC-3細(xì)胞實(shí)驗(yàn)組漏入下室細(xì)胞數(shù)分別為(7.33±2.51)個(gè)和(3.67±0.58)個(gè),顯著少于對(duì)照組(22.00±2.65)個(gè)和(22.67±7.77)個(gè),差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。提示化瘀散結(jié)藥物能抑制 PC-3、DU-145細(xì)胞的侵襲能力。見表3-6和圖3-4。
表3 DU-145細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞數(shù)結(jié)果Tab.3 Result of invading cells’number of DU-145 cells of each group 個(gè)
表4 DU-145細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞數(shù)比較(±s)Tab.4 Comparison of invading cells’number of DU-145 cells of each group(±s) 個(gè)
表4 DU-145細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞數(shù)比較(±s)Tab.4 Comparison of invading cells’number of DU-145 cells of each group(±s) 個(gè)
注:與對(duì)照組比較,*P<0.01。
組別 n 侵襲細(xì)胞數(shù)對(duì)照組 3 22.00±2.65化瘀散結(jié)藥物含藥血清組 3 7.33±2.51*
表5 PC-3細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞數(shù)結(jié)果Tab.5 Result of invading cells’number of PC-3 cells of each group 個(gè)
表6 PC-3細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞數(shù)比較(±s)Tab.6 Comparison of invading cells’number of PC-3 cells of each group(±s) 個(gè)
表6 PC-3細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞數(shù)比較(±s)Tab.6 Comparison of invading cells’number of PC-3 cells of each group(±s) 個(gè)
注:與對(duì)照組比較,*P<0.01。
組別 n 侵襲細(xì)胞數(shù)對(duì)照組 3 22.67±7.77化瘀散結(jié)藥物含藥血清組 3 3.67±0.58*
圖3 DU-145細(xì)胞各組之間侵襲細(xì)胞情況Fig.3 Situation of invading cells of DU-145 cells of each group
3.3 劃痕實(shí)驗(yàn)評(píng)估細(xì)胞的遷移能力 與陰性對(duì)照組相比,化瘀散結(jié)藥物作用后的DU-145、PC-3細(xì)胞實(shí)驗(yàn)組的細(xì)胞遷移能力受到抑制,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示化瘀散結(jié)藥物含藥血清組能顯著抑制DU-145、PC-3細(xì)胞的遷移能力。見表7-10、圖5-6。
表8 DU-145細(xì)胞遷移距離比較(±s)Tab.8 Comparison of migration distance of DU-145 cells(±s) μm
注:與對(duì)照組比較,*P<0.01。
組別 n 遷移距離對(duì)照組 2 759.75±40.88化瘀散結(jié)藥物含藥血清組 2 453.34±42.74*
表9 兩組PC-3細(xì)胞遷移距離Tab.9 Migration distance of PC-3 cells of the two groups μm
表10 PC-3細(xì)胞遷移距離比較(±s)Tab.10 Comparison of migration distance of PC-3 cells of each group(±s) μm
表10 PC-3細(xì)胞遷移距離比較(±s)Tab.10 Comparison of migration distance of PC-3 cells of each group(±s) μm
注:與對(duì)照組比較,*P<0.01。
組別 n 遷移距離對(duì)照組 2 525.40± 6.58化瘀散結(jié)藥物含藥血清組 2 330.12±13.15*
圖5 兩組DU-145細(xì)胞不同孔劃痕圖Fig.5 Illustration the different scratches of DU-145 cells of two group
圖6 兩組PC-3細(xì)胞不同孔劃痕圖Fig.6 Illustration the different scratches of PC-3 cells of two group
3.4 Real-Time PCR檢測前列腺癌細(xì)胞樣本中目的基因表達(dá)量的變化 研究結(jié)果顯示不同劑量組的前列腺活化間質(zhì)細(xì)胞系CAF中的SDF-1基因在低劑量組中表達(dá)較低,隨濃度增加其表達(dá)量亦逐漸增加。見圖7、表11。
3.5 Western Bolt法檢測CAF細(xì)胞基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(SDF-1)、胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、MMP、纖維粘連蛋白(FN)蛋白表達(dá)的影響 研究結(jié)果顯示經(jīng)化瘀散結(jié)藥物作用CAF細(xì)胞后,SDF-1、IGF、MMP蛋白表達(dá)與陰性對(duì)照組相比顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見圖 8。
近20年來,中醫(yī)藥治療前列腺癌已經(jīng)引起了廣泛的重視,臨床研究也在不斷地進(jìn)行[15]。中醫(yī)藥在增效減毒、提高生活質(zhì)量、延長生存時(shí)間等方面的獨(dú)特優(yōu)勢,使得在CRPC治療中占據(jù)了非常重要的位置[16]。
圖8 化瘀散結(jié)組藥物對(duì)SDF-1、IGF、MMP、FN蛋白表達(dá)的影響Fig.8 Effect of protein expression in SDF-1,IGF,MMP and FN by the drugs of Huayu Sanjie group
中醫(yī)藥注重辨證論治,謹(jǐn)守病機(jī),抓住病理產(chǎn)物,對(duì)腫瘤的治療主要從扶正固本、培補(bǔ)正氣、化瘀解毒、祛痰散結(jié)、攻補(bǔ)兼施、虛實(shí)兼顧等方面入手[17]。賈英杰教授提出本元虛衰是癌病之根,邪濁(濁毒、瘀濁)內(nèi)生,久蘊(yùn)不解,發(fā)為腫塊,膠結(jié)難化,克伐臟腑經(jīng)絡(luò),阻礙氣機(jī)升降,影響氣血運(yùn)行,形成濁邪瘀塞局部為腫瘤之核心病機(jī)。賈教授基于多年臨床經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出前列腺癌病機(jī)為脾虛濁困、氣虛毒瘀,瘀、毒與濁邪膠著和合,發(fā)為濁毒、瘀濁,共同致病。因此,“濁”是形成前列腺癌的核心病機(jī)要素。“黜濁”辨治的核心總不離脾胃,脾胃位居中州,納運(yùn)相合,升降相因,互為舟楫,治濁需重視脾胃升降功能,燮理中焦,斡旋氣機(jī),兼顧肝腎,使得升降有序,化生精微,充養(yǎng)五臟,使?jié)嵝暗没?,即“治脾胃者即可以安五臟”[18]。
在健脾利濕化瘀方治療脾虛瘀濁互結(jié)證晚期CRPC患者取得較好臨床療效的基礎(chǔ)上,本團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)復(fù)方及其各拆方組均具有一定的抑瘤作用。為進(jìn)一步從細(xì)胞和分子通路上對(duì)復(fù)方的作用機(jī)制進(jìn)行明確,本研究首先分析健脾扶正組、化瘀散結(jié)組、清熱解毒組對(duì)前列腺癌PC-3和DU-145細(xì)胞的增殖抑制率,并篩選出抑瘤最佳的化瘀散結(jié)組,從拆方對(duì)前列腺癌PC-3和DU-145細(xì)胞的侵襲和遷移研究進(jìn)一步證實(shí)大黃、姜黃、王不留行的抑瘤作用。并通過研究證實(shí)大黃、姜黃、王不留行藥物對(duì)前列腺癌CAF細(xì)胞系IGF/MMP通路相關(guān)的IGF-1、MMP、FN、SDF-1基因的相對(duì)表達(dá)量影響均有所不同。其中,IGF-1是一種促有絲分裂劑,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著作用,國內(nèi)外學(xué)者越來越關(guān)注其與前列腺癌的關(guān)系;IGF-1表達(dá)的升高,與前列腺癌的細(xì)胞增殖相關(guān),而在本研究中化瘀散結(jié)藥物具有降低IGF-1表達(dá)的作用,并呈劑量相關(guān)性。MMP家族在腫瘤的血管新生、腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移灶的形成等過程中扮演著重要的角色。研究結(jié)果顯示化瘀散結(jié)組藥物含藥血清作用后的前列腺間質(zhì)細(xì)胞分泌的SDF-1、IGF、MMP與上皮細(xì)胞增殖存活相關(guān)的活性因子表達(dá)情況下降。本研究探討了復(fù)方健脾利濕化瘀方整體臨床療效的作用機(jī)制,從一個(gè)方面進(jìn)行闡述,也為進(jìn)一步的深入研究提供基礎(chǔ)。