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        吳茱萸堿對(duì)人甲狀腺癌細(xì)胞增殖和凋亡的影響及其機(jī)制

        2021-12-15 08:10:44易禮俊徐其銀黃君
        安徽醫(yī)藥 2021年12期
        關(guān)鍵詞:吳茱萸細(xì)胞系存活

        易禮俊,徐其銀,黃君

        甲狀腺癌已成為我國發(fā)病率上升最快的惡性腫瘤之一,屬于常見的內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病。依據(jù)甲狀腺癌的病理組織特征可分為濾泡狀甲狀腺癌、乳頭狀甲狀腺癌、甲狀腺未分化癌、甲狀腺髓樣癌。乳頭狀甲狀腺癌占所有甲狀腺癌病理類型的90% 左右,且具有較高的復(fù)發(fā)率,造成不良預(yù)后。隨著中醫(yī)藥的不斷發(fā)展,以多種形式出現(xiàn)的中醫(yī)藥為甲狀腺癌的臨床診療提供了新的策略和方法,具有良好的應(yīng)用前景。

        吳茱萸堿(Evodiamine),分子式為CHNO,是從蕓香科植物吳茱萸中提取出的一種吲哚喹唑啉生物堿,呈白色或淡黃色粉末。最近研究結(jié)果表明:吳茱萸堿具有抗腫瘤活性,對(duì)人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7、卵巢癌細(xì)胞系A(chǔ)2780、結(jié)腸癌細(xì)胞系HCT-116、人胃癌細(xì)胞系SGC-7901、人胰腺癌細(xì)胞系SW1990、人膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251等多種腫瘤細(xì)胞系都具有抑制作用。吳茱萸堿對(duì)人甲狀腺癌是否也具有抑制作用,還值得進(jìn)一步探究。本研究于2019年5—8月探討吳茱萸堿對(duì)甲狀腺癌細(xì)胞TPC-1 增殖和凋亡的影響,以期為臨床治療甲狀腺癌提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 主要材料

        1.1.1

        細(xì)胞與試劑 人甲狀腺癌TPC-1 細(xì)胞系,購自南京科佰生物科技有限公司;吳茱萸堿購自南京道斯夫生物科技有限公司;DMEM 培養(yǎng)基、胎牛血清、胰酶購自美國Gibco 公司;GoTaq? qPCR Master Mix購自美國Promega公司;膜聯(lián)蛋白V-異硫氰酸熒光素/碘化丙啶(Annexin V-FITC/PI)凋亡檢測(cè)試劑盒均購自北京索萊寶科技有限公司;RNAisoplus、PrimeScriptRT reagent Kit with gDNA Eraser 均購自寶生物工程(大連)有限公司;噻唑藍(lán)(MTT)細(xì)胞增殖檢測(cè)試劑盒、存活蛋白兔單克隆抗體、胱天蛋白酶-3(caspase-3)兔單克隆抗體、叉頭框蛋白3(Foxp3)兔單克隆抗體、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)兔單克隆抗體均購自abcam 公司;其他的常規(guī)化學(xué)試劑均購自上海生工生物公司。

        1.1.2

        儀器 MCO-5AC 型二氧化碳培養(yǎng)箱購自日本三洋;DFM-60 倒置熒光顯微鏡購自上海光學(xué)儀器廠;SJ-CJ-1FD 超凈工作臺(tái)購自蘇潔醫(yī)療器械(蘇州)有限公司;CytoFLEX 流式細(xì)胞儀購自美國貝克曼庫爾特公司;ABI 7500 型定量PCR 儀購自美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司。

        1.2 方法

        1.2.1

        細(xì)胞株及培養(yǎng) 將甲狀腺癌TPC-1 細(xì)胞系,接種于含10% 胎牛血清、鏈霉素(0.1 g/L)和青霉素(100 U/mL)的DMEM 培養(yǎng)液中,放置37 ℃、5% 二氧化碳的培養(yǎng)箱中常規(guī)培養(yǎng)。

        1.2.2

        MTT 法檢測(cè)甲狀腺癌TPC-1 細(xì)胞的增殖取適宜細(xì)胞接種96孔板,繼續(xù)培養(yǎng),分組處理(實(shí)驗(yàn)組分別加入終濃度為1、3、6、8 μmol/L 的吳茱萸堿;對(duì)照組:不加任何藥物),每組設(shè)置3個(gè)復(fù)孔,分別作用24、48、72 h,每孔加入MTT 溶液10 μL,繼續(xù)培養(yǎng)4 h,棄上清,加二甲基亞砜(DMSO),使結(jié)晶物充分溶解,酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀于波長(zhǎng)為490 nm 處檢測(cè)各孔吸光度,根據(jù)結(jié)果計(jì)算各組細(xì)胞存活率。存活率(%)=(實(shí)驗(yàn)組吸光度-本底組吸光度)/(對(duì)照組吸光度-本底組吸光度)×100%

        1.2.3

        Annexin V-FITC/PI 雙染法檢測(cè)凋亡率 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的TPC-1 細(xì)胞接種于6 孔培養(yǎng)板,培養(yǎng)12 h 后,分別加入0、1、3、6、8 μmol/L 的吳茱萸堿。繼續(xù)培養(yǎng)48 h后,制成單細(xì)胞懸液并計(jì)數(shù)。取10萬重懸的細(xì)胞,離心棄上清,加入195 μL Annexin VFITC 結(jié)合液輕輕重懸細(xì)胞,再加入5 μL Annexin V-FITC,輕輕混勻,室溫下避光孵育10 min。之后,1000 r/min 離心5 min,棄上清,加入190 μL Annexin V-FITC 結(jié)合液輕輕重懸細(xì)胞,再加入10 μL PI 染色液,輕輕混勻,冰浴避光放置。采用流式細(xì)胞儀檢測(cè),AnnexinV-FITC為綠色熒光,PI為紅色熒光。

        1.2.4

        實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)檢測(cè)存活蛋白、caspase-3 和Foxp3 的mRNA 表達(dá) 將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的TPC-1 細(xì)胞按5×10個(gè)/孔的密度均勻鋪在6 孔板中,加入不同濃度(0、3、8 μmol/L)吳茱萸堿細(xì)胞培養(yǎng)液作用48 h 后,用RNAisoplus 提取總RNA,再參照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒PrimeScriptRT reagent Kit with gDNA Eraser 將提取的總RNA 逆轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)DNA(cDNA),采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)存活蛋白、caspase-3 和Foxp3 的表達(dá)情況,以GAPDH 和人內(nèi)源性微球蛋白(B2M)作為內(nèi)參。用Beacon Designer 8軟件設(shè)計(jì)特異性的熒光引物(見表1)。設(shè)置反應(yīng)體系,10 μL GoTaq? qPCR Master Mix、0.5 μmol/L 正向或反向引物、0.5 μL cDNA、用雙蒸水補(bǔ)足20 μL。設(shè)置反應(yīng)程序,95 ℃預(yù)變性5 min,1個(gè)循環(huán),95 ℃變性10 s,59 ℃退火10 s,72 ℃延伸15 s,45個(gè)循環(huán)。每個(gè)樣品進(jìn)行3 次重復(fù),用無轉(zhuǎn)錄反應(yīng)模板和無模板作陰性對(duì)照。2的方法進(jìn)行相對(duì)定量分析。

        表1 用于RT-qPCR的引物

        1.2.5

        蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)存活蛋白、caspase-3 和Foxp3 的蛋白表達(dá) 將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的TPC-1 細(xì)胞按5×10個(gè)/孔的密度均勻鋪在6孔板中,加入不同濃度(0、3、8 μmol/L)吳茱萸堿細(xì)胞培養(yǎng)液作用48 h 后,以RIPA 裂解液在冰上裂解細(xì)胞10 min,12000 r/min 離心15 min(4 ℃),收集上清液,BCA 試劑盒測(cè)定樣品總蛋白含量。取30~40 μg樣品,進(jìn)行10% 十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE),麗春紅染色(檢測(cè)電泳結(jié)果),轉(zhuǎn)膜,5% 脫脂奶粉封閉,一抗4 ℃過夜,二抗恒溫?fù)u床1 h,采用ECL 曝光成像,凝膠成像系統(tǒng)分析。

        2 結(jié)果

        2.1 對(duì)TPC-1 細(xì)胞增殖的抑制作用

        MTT 檢測(cè)結(jié)果表明,吳茱萸堿對(duì)TPC-1 細(xì)胞的生長(zhǎng)有明顯抑制作用,且隨藥物濃度和作用時(shí)間的增加而增強(qiáng)。見表2。

        表2 不同濃度吳茱萸堿處理甲狀腺癌TPC-1細(xì)胞不同時(shí)間的細(xì)胞存活率比較/(%,±s)

        2.2 Annexin V-FITC/PI 雙染法檢測(cè)凋亡率

        經(jīng)過流式細(xì)胞儀的檢測(cè),0(對(duì)照組)、1、3、6、8 μmol/L吳茱萸堿組細(xì)胞凋亡率分別為(5.61±0.83)%、(7.93±1.02)% 、(12.34±2.52)% 、(18.92±3.14)% 、(23.12±4.25)%。由此可知,與對(duì)照組相比,細(xì)胞凋亡率隨著吳茱萸堿濃度的升高而增加(

        F

        =22.564,

        P

        <0.001;1、3、6、8 μmol/L 吳茱萸堿組分別與對(duì)照組相比,

        t=

        1.058、3.073、6.075、7.994,

        P

        =0.315、0.012、0.000、0.000)。

        2.3 對(duì)TPC-1細(xì)胞存活蛋白、caspase-3和Foxp3的mRNA 表達(dá)的影響

        實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測(cè)結(jié)果顯示,吳茱萸堿作用TPC-1 細(xì)胞48 h 后,與對(duì)照組(1.00±0.05)相比,3 μmol/L 組(0.63±0.04)、8 μmol/L組(0.20±0.05)存活蛋白mRNA 的表達(dá)降低,吳茱萸堿可明顯下調(diào)TPC-1 細(xì)胞中存活蛋白的表達(dá)(

        F

        =232.005,

        P

        <0.001)。與對(duì)照組(1.00±0.06)相比,3 μmol/L 組(1.68±0.06)、8 μmol/L 組(2.32±0.06)caspase-3 mRNA 的表達(dá)升高,吳茱萸堿可明顯上調(diào)TPC-1 細(xì)胞中caspase-3 的表達(dá)(

        F

        =376.945,

        P

        <0.001)。 與對(duì)照組(1.00±0.03)相比,3 μmol/L 組(0.56±0.06)、8 μmol/L 組(0.12±0.03)Foxp3 mRNA的表達(dá)降低,吳茱萸堿可明顯下調(diào)TPC-1 細(xì)胞中Foxp3 的表達(dá)(

        F

        =384.445,

        P

        <0.001)。因此,吳茱萸堿可明顯下調(diào)TPC-1細(xì)胞中MMP-2、Foxp3 mRNA表達(dá),上調(diào)TPC-1細(xì)胞中caspase-3 mRNA表達(dá)。

        2.4 蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)結(jié)果

        吳茱萸堿作用TPC-1細(xì)胞48 h 后,與對(duì)照組比較,吳茱萸堿組可明顯下調(diào)TPC-1 細(xì)胞中存活蛋白和Foxp3 蛋白表達(dá),上調(diào)caspase-3蛋白表達(dá),見圖1,表3。

        圖1 各組甲狀腺癌TPC-1細(xì)胞的存活蛋白、caspase-3和Foxp3的蛋白表達(dá)

        表3 不同濃度吳茱萸堿對(duì)甲狀腺癌TPC-1細(xì)胞存活蛋白、caspase-3和Foxp3蛋白表達(dá)的影響/±s

        3 討論

        越來越多的研究發(fā)現(xiàn),吳茱萸堿對(duì)眾多腫瘤細(xì)胞有較強(qiáng)的抗腫瘤活性,其機(jī)制涉及抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移、阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、促進(jìn)自噬等。但其抗甲狀腺癌的活性及機(jī)制闡述還缺乏進(jìn)一步的研究。

        蘇文洲等研究表明吳茱萸堿可降低人骨肉瘤HOS 細(xì)胞的細(xì)胞活性,抑制其體外增殖并誘導(dǎo)其凋亡,其機(jī)制可能與其上調(diào)caspase-3 蛋白的表達(dá)、下調(diào)B細(xì)胞淋巴瘤-2(Bcl-2)蛋白的表達(dá)有關(guān)。本研究中筆者采用MTT 法檢測(cè)細(xì)胞活性,發(fā)現(xiàn)吳茱萸堿能顯著抑制甲狀腺癌的增殖能力,且增殖抑制能力呈濃度和時(shí)間依賴性,8 μmol/L 吳茱萸堿作用72 h后,其抑制率可達(dá)98.15%,這與其它文獻(xiàn)報(bào)道的其作用于其他腫瘤的報(bào)道相一致。利用Annexin VFITC/PI雙染法檢測(cè)凋亡率,發(fā)現(xiàn)凋亡率隨著吳茱萸堿濃度的增加而逐漸增多。吳茱萸堿對(duì)甲狀腺癌細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)作用也與先前其作用與其他腫瘤的報(bào)道相一致。

        存活蛋白是凋亡抑制蛋白家族的新成員,通過抑制caspase-3和胱天蛋白酶-7(caspase-7)阻斷細(xì)胞凋亡,參與促進(jìn)細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞有絲分裂和血管生成等。caspase-3 是多種凋亡途徑最主要的下游效應(yīng)因子之一,是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵酶,在各種因素啟動(dòng)的凋亡程序中起最后樞紐作用,直接參與細(xì)胞凋亡的發(fā)生。當(dāng)?shù)蛲龃碳r(shí),胞質(zhì)中的線粒體存活蛋白能迅速釋放,從而阻止caspases 活化,抑制細(xì)胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn),存活蛋白表達(dá)與caspase-3蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。Shin 等認(rèn)為,存活蛋白不是通過抑制起始caspase-8,而是通過結(jié)合并抑制caspase-3 和caspase-7 的活性來阻止細(xì)胞凋亡。呂琳娜等研究表明姜黃揮發(fā)油通過顯著上調(diào)caspase-3 的表達(dá),下調(diào)存活蛋白的表達(dá)促進(jìn)人皮膚鱗癌SCL-1細(xì)胞的體外凋亡。本研究結(jié)果表明吳茱萸堿通過下調(diào)存活蛋白和上調(diào)caspase-3 促進(jìn)甲狀腺癌細(xì)胞凋亡,與上述結(jié)論一致。

        另外,本研究也發(fā)現(xiàn)Foxp3 的表達(dá)水平下調(diào)。Foxp3 是叉頭/翼狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族中的一個(gè)成員,在人體免疫系統(tǒng)發(fā)展和行使功能過程中發(fā)揮重要作用的。Foxp3 不但在Tregs 細(xì)胞表達(dá),而且與Tregs 細(xì)胞的數(shù)量呈正相關(guān)。推測(cè)下調(diào)Foxp3 表達(dá)水平的可能是為了降低腫瘤微環(huán)境中Tregs 細(xì)胞數(shù)量,解除機(jī)體免疫抑制,增強(qiáng)抗腫瘤免疫功能。上述推測(cè)已在陸恬等的研究中得到證實(shí)。另外,也有研究表明FOXP3 是一種癌因子,在甲狀腺癌組織中的表達(dá)也明顯高于健康對(duì)照組,高Foxp3 表達(dá)組多表現(xiàn)為腫瘤直徑較大且多出現(xiàn)轉(zhuǎn)移,復(fù)發(fā)率較低Foxp3 表達(dá)組高,沉默F(xiàn)OXP3 表達(dá)除了會(huì)抑制的腫瘤發(fā)生和發(fā)展,也會(huì)增加腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。本研究的結(jié)果與其一致。

        綜上所述,吳茱萸堿能夠抑制甲狀腺癌癌細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡,其機(jī)制可能與其抑制存活蛋白、Foxp3,上調(diào)caspase-3的表達(dá)有關(guān)。

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