康 莉,李 波,王曉棟,吳 莉,劉友平,魏 嵋*
(1.西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院,四川 瀘州 646000; 2.西南醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,四川 瀘州 646000)
原發(fā)性肝癌是指起源于肝細胞或肝內(nèi)膽管上皮細胞的惡性腫瘤,包括肝細胞癌、肝內(nèi)膽管癌和肝細胞癌-肝內(nèi)膽管癌混合型3 種不同的病理類型。目前臨床治療原發(fā)性肝癌,早期主要以手術(shù)治療為主,中晚期采用微創(chuàng)治療、全身化療和分子靶向治療等,但依然面臨術(shù)后復(fù)發(fā)率高,放、化療和分子靶向治療帶來的副作用問題[1-2]。而中醫(yī)臨床根據(jù)肝癌本虛標(biāo)實、虛實夾雜的特點,以扶正祛邪,標(biāo)本兼治,恢復(fù)肝主疏泄之功能為治療原則,使氣血運行流暢,濕熱瘀毒之邪外排,從而緩解病情[3]。隨著我國肝癌日均診治費用逐年增長,在充分發(fā)揮中醫(yī)藥防治肝癌優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,尋找到更具療效、副作用小、經(jīng)濟實惠,且能在有效控制病灶復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移情況下提高患者生存質(zhì)量的治療方法,變得尤為重要。
芪樓丸是全國名老中醫(yī)孫同郊教授治療肝癌的經(jīng)驗方,該方主要藥材有十余種,其中包括黃芪、重樓、女貞子、墨旱蓮、莪術(shù)、白術(shù)等,具有益氣養(yǎng)陰、扶助正氣、祛邪解毒抗癌等功效。本課題組前期臨床觀察及動物實驗證實芪樓丸能夠有效提高大多數(shù)原發(fā)性肝癌患者免疫功能,延長生存期,改善生活質(zhì)量[4-5]。本實驗將以肝癌細胞為對象進行實驗,深入探討芪樓丸治療肝癌的相關(guān)分子機制,為芪樓丸的開發(fā)奠定良好的實驗基礎(chǔ)。
1.1 藥物 芪樓丸由西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院制劑室提供,所含藥材經(jīng)本院制劑室蒲清榮主任中藥師鑒定為正品,將其制作成1.76 g/mL 的浸膏。
1.2 實驗動物 SPF 級雄性SD 大鼠40 只,體質(zhì)量250~375 g,由成都達碩實驗動物有限公司提供,實驗動物生產(chǎn)許可證號SCXK(川)2018-17,飼養(yǎng)于西南醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心,實驗動物使用許可證號SYXK(川)2018-065,實驗經(jīng)西南醫(yī)科大學(xué)動物倫理委員會審批通過(編號SWMU 20210387)。
1.3 細胞 人肝癌HepG2 細胞株,由賽百慷(上海)生物技術(shù)股份有限公司提供,使用含10%FBS、1% 青-鏈霉素的DMEM 培養(yǎng)液,于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),按1∶2 比例傳代,取對數(shù)生長期細胞用于實驗。
1.4 試劑 DMEM 高糖培養(yǎng)基(以色列Biological Industries 公司,批號2123159);胎牛血清(德國PAN-Biotech 公司,貨號ST30-3301);Annexin-V/FITC 凋亡試劑盒(北京索萊寶科技有限公司,批號20210531);CCK-8 試劑盒(日本同仁化學(xué)研究所,貨號CK04);RT 試劑盒、PCR 反應(yīng)液[東洋紡(上海)生物科技有限公司,貨號FSQ-201、QPK-201];BCA 蛋白濃度測定試劑盒(北京百泰克生物技術(shù)有限公司,貨號PP1001);GAPDH 內(nèi)參抗體(美國Santa Cruz 公司,貨號SC-32233);JAK2、STAT3、STAT5、p-JAK2、p-STAT3 一抗及羊抗兔IgG-HRP 二抗(江蘇親科生物研究中心有限公司,批號22v9316、15x8824、88j7342、75d7669、74m1478、56j9958);ELISA 試劑盒(泉州市睿信生物科技有限公司,批號06/2021)。
1.5 儀器 生物安全柜(濟南鑫貝西生物技術(shù)有限公司);CO2培養(yǎng)箱(上海天棋制藥機械有限公司);倒置熒光顯微鏡(日本Nikon 公司);全波長酶標(biāo)儀(美國Bio-Rad 公司);流式細胞儀(美國BD 公司);化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)(上海勤翔科學(xué)儀器有限公司);電泳儀及附件(北京凱元信瑞儀器有限公司)。
2.1 含藥血清制備 大鼠隨機分為對照組(生理鹽水10 mL/kg)和芪樓丸低、中、高劑量組(6.75、13.5、27 g/kg),每組10 只,每天早晚各給藥1 次,連續(xù)灌胃5 d,于末次給藥后1 h,大鼠腹腔注射1%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)進行麻醉,腹主動脈取血,室溫下靜置2 h,離心后取上清液,于56 ℃水浴滅活30 min,經(jīng)0.22 μm 微孔濾膜過濾,即得含藥血清,于-80 ℃冰箱中保存待用。
2.2 CCK8 法檢測細胞增殖抑制率 取對數(shù)生長期HepG2 細胞,調(diào)整密度為5×104/mL,接種于96孔板,每孔100 μL,分為空白組(無細胞,僅100% DMEM 培養(yǎng)液)、對照組(含細胞,100%DMEM 培養(yǎng)液)和芪樓丸低、中、高劑量組(含細胞,90% DMEM 培養(yǎng)液+10% 各組含藥血清),每組6 個復(fù)孔,待細胞貼壁后,加入對應(yīng)培養(yǎng)液,分別孵育24、48、72 h,棄去培養(yǎng)液,每孔加入90 μL 完全培養(yǎng)基、10 μL CCK-8 溶液,繼續(xù)培養(yǎng)2 h,用酶標(biāo)儀檢測其在450 nm 波長處光密度值,計算細胞增殖抑制率。
2.3 Annexin-V/PI 雙染法檢測細胞凋亡情況 取對數(shù)生長期HepG2 細胞,調(diào)整密度為5×104/mL,接種于6 孔板,每孔2 mL,分為對照組(100%DMEM 培養(yǎng)液)和芪樓丸低、中、高劑量組(90%DMEM 培養(yǎng)液+10%各組含藥血清),每組3個復(fù)孔,培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h,分別加入對應(yīng)培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)72 h,離心收集細胞,重懸后用冷PBS 溶液進行洗滌,去除上清液,向其中加入1×Binding Buffer 懸浮細胞,取出1×105個細胞,分別向其中加入5 μL Annexin V/FITC 和5 μL PI/PE 溶液,暗室中避光振蕩15 min,用流式細胞儀檢測細胞凋亡情況。
2.4 RT-qPCR 法檢測細胞Bax、Bcl-2 mRNA 表達 取對數(shù)生長期HepG2 細胞,于6 cm 培養(yǎng)皿中(5×107個/皿)培養(yǎng)貼壁后,分為對照組(無細胞,僅100%DMEM 培養(yǎng)液)和芪樓丸低、中、高劑量組(90%DMEM 培養(yǎng)液+10%各組含藥血清),每組3 個復(fù)孔,培養(yǎng)24 h 后提取各組細胞總RNA,按照RT-qPCR 試劑盒說明逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,然后進行擴增反應(yīng)。以β-actin為內(nèi)參,通過2-ΔΔCT法計算各目的基因mRNA 相對表達。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,序列見表1。
表1 引物序列Tab.1 Primer sequences
2.5 ELISA 法檢測細胞Bax、Bcl-2、caspase-3、caspase-9 水平 取對數(shù)生長期HepG2 細胞,接種于24 孔板,每孔1×105個,分為對照組(100%DMEM 培養(yǎng)液)和芪樓丸低、中、高劑量組(90% DMEM培養(yǎng)液+10%各組含藥血清),每組6 個復(fù)孔,于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h 后分別加入對應(yīng)培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)48 h,離心收集細胞,重懸后用冷PBS 洗滌,1 200 r/min 離心5 min,棄上清,沉淀加裂解液裂解30 min,每5 min 振蕩1 次,4 ℃、12 000 r/min離心15 min,取上清,-20 ℃保存?zhèn)溆?。按照ELISA 試劑盒說明書檢測細胞裂解液中Bax、Bcl-2、caspase-3 和caspase-9 水平。
2.6 Western blot 檢測細胞JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3、STAT5 蛋白表達 取對數(shù)生長期HepG2細胞,接種于6 孔板,分為對照組(100% DMEM培養(yǎng)液)和芪樓丸低、中、高劑量組(90%DMEM培養(yǎng)液+10%各組含藥血清),每組3 個復(fù)孔,待各孔細胞融合度達80%~90%時分別加入對應(yīng)培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)72 h,離心收集細胞,PBS 洗滌,加入RIPA 裂解液,冰上裂解30 min,4 ℃、12 000 r/min離心15 min,取上清液,BCA 法測定蛋白濃度,蛋白變性后分裝置于-80 ℃冰箱保存。蛋白樣本進行凝膠電泳、轉(zhuǎn)膜,用5%脫脂奶粉溶液封閉1 h,TBST 溶液洗膜,加入一抗JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3、STAT5、GAPDH(1∶1 000),4 ℃孵育過夜,TBST 溶液洗滌,加入二抗(1∶4 000),室溫孵育1 h,TBST 溶液洗滌,加入ECL超敏發(fā)光液,用凝膠成像儀對條帶進行顯影,以GAPDH 為內(nèi)參,對目的蛋白相對表達量進行分析。
2.7 統(tǒng)計學(xué)分析 通過SPSS 24.0 軟件進行處理,計量資料以(±s)表示,組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用t檢驗。P<0.05 表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
3.1 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞增殖抑制率的影響 如圖1 所示,與對照組比較,隨藥物劑量增加及處理時間的延長,HepG2 細胞增殖抑制率逐漸升高(P<0.01),表明芪樓丸含藥血清能抑制HepG2 細胞增殖,且呈劑量和時間依賴性。
圖1 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞增殖的影響(±s, n=6)Fig.1 Effects of Qilou Pills-containing serum on HepG2 cell proliferation(±s, n=6)
3.2 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞凋亡的影響如圖2~3 所示,與對照組比較,芪樓丸中、高劑量組細胞凋亡率升高(P<0.01),并呈劑量依賴性。由此可見,芪樓丸含藥血清可促進HepG2 細胞的凋亡。
圖2 各組細胞凋亡情況Fig.2 Cell apoptosis in each group
3.3 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞Bcl-2、BaxmRNA 表達的影響 如圖4 所示,與對照組比較,芪樓丸中、高劑量組細胞BaxmRNA 表達升高(P<0.01),Bcl-2 mRNA 表達降低(P<0.01),并呈劑量依賴性。
圖3 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞凋亡的影響(±s,n=3)Fig.3 Effects of Qilou Pills-containing serum onapoptosis of HepG2 cells(±s, n=3)
圖4 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞Bcl-2、 Bax mRNA 表達的影響(±s, n=3)Fig.4 Effects of Qilou Pills-containing serum on the mRNA expressions of Bcl-2 and Bax in HepG2 cells(±s, n=3)
3.4 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞凋亡因子的影響 如圖5 所示,與對照組比較,芪樓丸各劑量組細胞caspase-3、caspase-9、Bax 水平均升高(P<0.01),Bcl-2 水平均降低(P<0.01)。
圖5 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞caspase-3、caspase-9、Bax、Bcl-2 水平的影響(±s, n=6)Fig.5 Effects of Qilou Pills-containing serum on the levels of caspase-3,caspase-9,Bax and Bcl-2 in HepG2 cells(±s, n=6)
3.5 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞JAK/STAT 信號通路關(guān)鍵蛋白表達的影響 如表2、圖6 所示,與對照組比較,芪樓丸各劑量組JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3、STAT5 蛋白表達隨藥物濃度升高而下降(P<0.01)。
圖6 各組細胞JAK2、STAT3、STAT5、p-JAK2、p-STAT3 蛋白條帶圖Fig.6 Protein bands of JAK2,STAT3,STAT5,p-JAK2 and p-STAT3 in each group of cells
表2 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞JAK2、STAT3、STAT5、p-JAK2、p-STAT3 蛋白表達的影響(±s, n=3)Tab.2 Effects of Qilou Pills-containing serum on the protein expressions of JAK2,STAT3,STAT5,p-JAK2 and p-STAT3 in HepG2 cells(±s, n=3)
表2 芪樓丸含藥血清對HepG2 細胞JAK2、STAT3、STAT5、p-JAK2、p-STAT3 蛋白表達的影響(±s, n=3)Tab.2 Effects of Qilou Pills-containing serum on the protein expressions of JAK2,STAT3,STAT5,p-JAK2 and p-STAT3 in HepG2 cells(±s, n=3)
注:與對照組比較,**P<0.01。
腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是一個復(fù)雜的過程,涉及到多種因素、多個階段、多個環(huán)節(jié),與機體本身和外部環(huán)境均有一定關(guān)系[6]。目前已知腫瘤細胞的失控性快速生長與細胞的凋亡下調(diào)有關(guān)。JAK/STAT信號通路是調(diào)控細胞增殖與凋亡的重要通路,尤其在腫瘤,如肝癌、結(jié)腸癌等實體腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到關(guān)鍵作用[7]。細胞因子和表面的受體相結(jié)合,從而使受體二聚化,促進和受體關(guān)聯(lián)的JAK 家族發(fā)生聚集反應(yīng),刺激JAK 激酶的激活。當(dāng)JAK 激酶激活后,會使受體中的STAT 蛋白產(chǎn)生磷酸化反應(yīng),從而使STAT 蛋白被激活后離開受體進入細胞核中,在細胞核中對基因的調(diào)控產(chǎn)生影響。因此,JAK 激酶和STAT 蛋白的表達會對細胞增殖、凋亡等活動產(chǎn)生影響[8]。已有研究證實,人肝癌組織中JAK2、STAT3、STAT5 活化水平明顯高于癌旁組織,其中磷酸化STAT3(p-STAT3)水平越高,預(yù)后越差[9-11],其機制主要為STAT3 信號激活后可誘導(dǎo)下游抗凋亡蛋白Bcl-2、Mcl-1 等表達增加,促凋亡蛋白Bax、Bak 和凋亡效應(yīng)因子caspase-3、caspase-9 表達降低,從而對細胞增殖產(chǎn)生影響,并抑制細胞凋亡來傳遞致癌信號[12-13]。大量研究證明,部分中藥單體可調(diào)控JAK2、STAT3、STAT5蛋白表達來抑制肝癌細胞增殖,促進肝癌細胞凋亡[14-15]。但目前關(guān)于中藥復(fù)方基于JAK/STAT 信號通路作用于原發(fā)性肝癌的相關(guān)報道較為少見,仍需進一步探究。
芪樓丸由黃芪、重樓、女貞子、墨旱蓮、莪術(shù)、白術(shù)等十余味中草藥組成,是孫同郊教授研發(fā)治療中晚期肝癌的經(jīng)驗方。孫同郊教授認為當(dāng)原發(fā)性肝癌患者的病程到達中晚期時,其病理表現(xiàn)主要為“虛實夾雜、本虛標(biāo)實”,其中本虛指的是氣虛和陰虛,標(biāo)實指的是淤血和熱毒膠結(jié),而淤血存在于肝癌發(fā)生發(fā)展的整個過程。該方黃芪為補氣類代表藥,其含有的活性成分能夠調(diào)節(jié)免疫功能,提高細胞因子活性,從而起到增強免疫的作用[16];重樓可活血化瘀、清熱解毒,其有效成分重樓皂苷Ⅰ可抑制肝癌細胞增殖和遷移[17],此二藥并用為君,可針對肝癌病機中虛實兩端,發(fā)揮攻補兼施作用。女貞子、墨旱蓮入肝腎經(jīng),二者協(xié)同作用,可通過多靶點、多通路對肝癌產(chǎn)生治療作用[18];莪術(shù)苦泄辛散溫通,其含有姜黃素類、莪術(shù)二酮等單體成分具有很好的抗炎、抗腫瘤等藥理作用[19],此三味為臣藥,共湊活血化瘀,清熱解毒之功。佐以白術(shù)等藥材,有助于增強“脾氣”,起到調(diào)理腸胃、提高免疫力等功能[20]??v觀全方,扶正與祛邪并重,強調(diào)“留得一分正氣,便存得一分生機”。
本實驗表明,芪樓丸能降低Bcl-2 mRNA 表達和Bcl-2 水平,升高BaxmRNA 表達和 Bax、caspase-3、caspase-9 水平,且有效抑制了JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3、STAT5 蛋白表達,提示芪樓丸能抑制人肝癌HepG2 細胞增殖,促進其凋亡,其機制可能與通過調(diào)節(jié)JAK/STAT 信號通路有關(guān)。