陳 成,付 越,李 亮,李 豐
湖南中醫(yī)藥大學,湖南 長沙 410208
胃癌是世界上發(fā)病率和死亡率較高的惡性腫瘤之一,對人類健康和安全構成嚴重威脅。根據國際癌癥研究機構(IARC)最新統(tǒng)計,2020 年全球大約76.3 萬人死于胃癌,在惡性腫瘤發(fā)病率排名第五,死亡率排名第四[1]。東亞、東歐和南美是胃癌高發(fā)的重點地區(qū)[2]。其發(fā)生發(fā)展是一個多因素摻雜、存在多個階段的復雜病理過程。臨床實踐和科學研究發(fā)現中醫(yī)藥在治療癌癥方面具有確切療效[3]。四君子湯源自《太平惠民和劑局方》。LI等[4]研究發(fā)現四君子湯可整合增強非替尼抗癌的調節(jié)特性,提示四君子湯可能在癌癥治療中發(fā)揮作用。LUO 等[5]通過高通量組學研究發(fā)現四君子湯可通過上調MicroRNA 表達改善胃癌癥狀,其靶基因中關系最為密切的通路是Wnt/β-catenin。Wnt/β-catenin 是一個高保守的信號通路,大量證據證明其參與了腫瘤的增殖、分化、遷移和侵襲過程[6]。因此,這一分子途徑在癌癥靶向治療中具有重要意義。有研究揭示脾氣虛證在胃癌的整個病程中具有重要作用[7]。四君子湯為治療脾氣虛證的代表方,但四君子湯能否通過調節(jié)Wnt/β-catenin發(fā)揮作用的機制仍不明確。
前期研究發(fā)現四君子湯對胃癌脾氣虛證具有改善作用[8],四君子湯通過作用于血漿和唾液的共同靶基因miR-151a-3 調控胃癌脾氣虛證的發(fā)生、發(fā)展。因此,基于前期研究基礎,本研究以Wnt/β-catenin 信號通路為切入點進一步探討四君子湯對胃癌脾氣虛證的治療作用。
1.1 細胞人胃癌NCI-N87 細胞購自北納生物制品公司(質檢編號:338548)。
1.2 實驗動物BALB/c 雄性裸鼠25 只,4~6 周齡,體質量(16±4)g,湖南中醫(yī)藥大學實驗動物中心提供,實驗動物許可證號:SYXK(湘)2019-0009,飼養(yǎng)在濕度(50±10)%和溫度(22±2)℃的環(huán)境下,實驗方案已通過動物倫理委員會批準,倫理編號:LL2020061501)。
1.3 藥品、試劑與儀器
1.3.1 四君子湯 由人參12 g、白術12 g、茯苓12 g 和甘草6 g 組成,購于遼寧龍參健康藥業(yè)有限公司(批號:200905),經湖南中醫(yī)藥大學藥學院袁林祥教授鑒定合格。四君子湯藥液制備:以10倍水充分浸泡中藥2 h,回流提取2 次,轉移至旋轉蒸發(fā)儀,75 ℃蒸發(fā)濃縮成2 g/mL 的藥液于-20 ℃冰箱保存。灌胃時水浴加熱至37 ℃。
1.3.2 番瀉葉 購于湖南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院(批號:201019),以10倍水充分浸泡30 min,回流提取2 次,轉移至旋轉蒸發(fā)儀,75 ℃蒸發(fā)濃縮成1 g/mL的藥液于-20 ℃冰箱保存。
1.3.3 主要試劑 RPMI-1640 培養(yǎng)基(大連美侖生物技術有限公司,批號:MA0215-Feb-16G2);BI特級胎牛血清(Biological Industries 公司,批號:04-001-1ACS);超純總RNA 提取試劑盒(新景生物試劑開發(fā)有限公司,批號:5003050);BCA 蛋白定量試劑盒(伊萊瑞特生物科技有限公司,批號:E-BC-K318-M);ECL 發(fā)光液(Biosharp 公司,批號:BL520B);RIPA 蛋白裂解液(批號:CW2333s)、蛋白磷酸酶抑制劑混合物(批號:CW2383S);SDSPAGE上樣緩沖液(批號:CW0027S)均購自康為世紀科技有限公司;Wnt1、β-catenin、C-myc、Mmp-7、Gsk-3β、GAPDH 抗體(武漢三鷹生物技術科技有限公司,批號分別為:27935-1-AP、66379-1-Ig、67447-1-Ig、10374-2-AP、22104-1-AP、10494-1-AP);山羊抗兔免疫球蛋白、山羊抗鼠免疫球蛋白(伊萊瑞特生物科技有限公司,批號分別為E-AB-1003、E-AB-1001)。
1.3.4 主要儀器 細胞培養(yǎng)箱(Thermo 公司);低溫高速離心機(長沙維爾康);varioskan LUX酶標儀(Thermo 公司);蛋白電泳儀、蛋白表達成像系統(tǒng)、580BRMy-CyclerPCR 儀、ChemiDocXRS+凝膠成像分析系統(tǒng)均美國Biorad公司。
1.4 方法
1.4.1 模型制備
1.4.1.1 脾氣虛證制備 將20 只裸鼠分為正常組6 只、模型組14 只,正常組常規(guī)喂養(yǎng),灌胃蒸餾水;模型組灌胃番瀉葉結合饑飽失常法制備脾氣虛證模型,番瀉葉藥液(1 g/mL)按每日10 mL/kg劑量灌胃,灌胃后禁食12 h,再恢復足量喂食,共15天。
1.4.1.2 人胃癌裸鼠原位移植瘤模型制備[9]另取5 只4~6 周齡BALB/c 雄性裸鼠,將NCI-N87 人源胃癌細胞懸液(2×106/mL)接種于裸鼠腋下,培育胃癌組織塊。觀察裸鼠腋下種植瘤生長情況,長到直徑10 mm 左右剝取出來,作為原位移植瘤的癌源。脫頸處死癌源裸鼠,剝取腋下腫瘤,清理瘤體上的包膜纖維和殘留血管等,PBS 溶液沖洗呈魚肉狀,剪成1 mm 大小瘤體,將瘤體種植于脾氣虛證裸鼠胃體上,用無菌針頭輕微挑破胃大彎中部皮下筋膜,微微滲血即可,將制備好的瘤體用OB 膠粘貼于筋膜劃破處,醫(yī)用膠凝固定,粘牢瘤體,分層關閉腹腔,整個操作過程要迅速、保溫,嚴格遵守無菌原則。
1.4.2 動物分組、干預及樣本采集 將造模成功的模型組(14 只)中裸鼠隨機挑選7 只(四君子湯組)灌胃四君子湯(10.92 g/kg),每日1 次,剩余裸鼠仍記為模型組。模型組、正常組灌胃蒸餾水。于造模后14天末,禁食禁水12 h,處死裸鼠,打開腹腔,分離剝取模型組和四君子湯組裸鼠胃癌組織。測量腫瘤質量,置于無菌凍存管-80 ℃冰箱保存。
1.5 觀察指標及測定方法
1.5.1 中醫(yī)行為學表征及體質量 造模后,每日清晨8 點密切觀察3 組裸鼠精神狀態(tài)、皮膚色澤、反應力、活動度及肛門、糞便狀態(tài)[10]等行為學表征,每3天測量裸鼠體質量。
1.5.2 瘤體體積及抑瘤率 末次給藥后處死裸鼠,稱重腫瘤組織,計算腫瘤生長抑制率(抑瘤率)。
抑瘤率(%)=(模型組平均瘤重-給藥組平均瘤重)/模型組平均瘤重×100%
1.5.3 腫瘤組織Wnt/β-catenin 相關蛋白表達檢測(Western blot法) 將-80 ℃冰箱中的腫瘤組織取出,稱重,在研磨器中加入含蛋白酶抑制劑的裂解液,冰上低溫研磨,離心取上清,用BCA試劑盒測定胃癌組織蛋白濃度,配上樣緩沖液,于-20 ℃保存。剩余原液置-80 ℃保存。電泳條件:160 V,30 min,400 V,90 min。PVDF膜濕轉400 mA,1 h。5%脫脂奶粉搖床封閉90 min,TBST沖洗干凈牛奶后孵育一抗Wnt1 抗體(1∶1000)、β-catenin 抗體(1∶30000)、C-myc 抗體(1∶30000)、Mmp-7 抗體(1∶5000)、Gsk-3β 抗體(1∶4000)4 ℃過夜,TBST 清洗4 次,每次8 min,37 ℃孵育二抗(兔抗1∶10000,鼠抗1∶10000)1 h,TBST 清洗4 次,8 min,ECL 顯影液于凝膠成像系統(tǒng)中顯影成像,Image J 軟件分析圖像。
1.5.4 Wnt1、β-catenin、C-myc、Mmp-7 和Gsk-3β的mRNA表達檢測(qPCR法) -80 ℃冰箱取出腫瘤組織稱重,TRIzol法提取胃癌組織RNA,測其濃度,按照1000 ng每20 μL逆轉錄成cDNA,使用SYBR染料,檢測Wnt-1、β-catenin、C-myc、Mmp-7和Gsk-3β的mRNA 表達(qPCR),以GAPDH 為內參,用2-ΔΔCt法計算各mRNA相對表達量。各引物序列見表1。
表1 Wnt-1、β-catenin、C-myc、Mmp-7和Gsk-3β引物序列
1.6 統(tǒng)計學方法采用SPSS 26.0 軟件分析數據,計量資料以±s表示,采用單因素方差分析,組間多重比較采用LSD-t檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 裸鼠脫落情況手術種瘤后,模型組死亡1只,四君子湯組死亡1只。
2.2 裸鼠中醫(yī)行為學表征正常組裸鼠活動度正常,皮毛柔順有光澤,反應靈敏、大小便正常;模型組裸鼠精神萎靡不振,反應遲鈍,弓背懶動,皮毛雜亂,肛門紅腫且濕潤,大便呈溏狀;四君子湯組裸鼠精神狀態(tài)改善,活動度提高,反應尚佳,無明顯弓背懶動現象,皮膚光澤度尚可,泄瀉情況改善,糞便數量減少并趨于正常,肛周未見紅腫,便質變硬,呈黑褐色。
2.3 裸鼠體質量正常組裸鼠體質量呈平穩(wěn)上升趨勢;與正常組相比,不同時間段模型組、四君子湯組體質量降低(P<0.05)。與模型組相比,第19 天開始,四君子湯組體質量增加(P<0.05)。見表2。
表2 不同時間段3組裸鼠體質量比較(±s)g
表2 不同時間段3組裸鼠體質量比較(±s)g
注:*表示與正常組比較,P<0.05;#表示與模型組比較,P<0.05
組別正常組模型組四君子湯組第28天25.56±0.62 18.28±0.37*21.63±0.42*#鼠數6 6 6第16天24.17±0.40 20.25±0.54*20.55±0.41*第19天24.43±0.70 19.95±0.47*20.88±0.40*#第22天25.16±0.64 19.48±0.39*21.13±0.34*#第25天25.23±0.74 18.93±0.42*21.33±0.40*#
2.4 裸鼠瘤體質量與模型組相比,四君子湯組瘤體質量減輕(P<0.05),抑瘤率為47%。見表3。
表3 3組裸鼠瘤體質量比較(±s)g
表3 3組裸鼠瘤體質量比較(±s)g
注:#表示與模型組比較,P<0.05;-表示無瘤體
組別正常組模型組四君子湯組瘤體質量-0.045±0.0078 0.024±0.0040#鼠數6 6 6
2.5 Wnt-1、β-catenin、C-myc、Mmp-7和Gsk-3β的mRNA 表達與模型組相比,四君子湯組Wnt1、βcatenin、C-myc和Mmp-7的mRNA表達下降(P<0.05),Gsk-3β的mRNA表達升高(P<0.05)。見表4。
表4 兩組裸鼠Wnt/β-catenin信號通路相關蛋白mRNA表達結果(±s)
表4 兩組裸鼠Wnt/β-catenin信號通路相關蛋白mRNA表達結果(±s)
注::#表示與模型組比較,P<0.05
組別模型組四君子湯組Gsk-3β mRNA 1.53±1.25 2.18±1.16#鼠數6 6 Wnt-1 mRNA 0.72±0.35 0.33±0.12#β-catenin mRNA 1.17±0.80 0.51±0.18#C-myc mRNA 1.16±0.55 0.23±0.17#Mmp-7 mRNA 1.04±0.27 0.47±0.13#
2.6 Wnt-1、β-catenin、C-myc、Mmp-7 和Gsk-3β的蛋白表達與模型組相比,四君子湯組Wnt-1、β-catenin、C-myc和Mmp-7蛋白表達降低(P<0.05),Gsk-3β蛋白表達升高(P<0.05),見表5和圖1。
圖1 兩組裸鼠胃癌組織蛋白電泳
表5 兩組裸鼠Wnt/β-catenin信號通路相關蛋白表達(±s)
表5 兩組裸鼠Wnt/β-catenin信號通路相關蛋白表達(±s)
注:#表示與模型組比較,P<0.05
組別模型組四君子湯組Gsk-3β 0.65±0.20 1.14±0.28#鼠數6 6 Wnt-1 1.15±0.20 0.56±0.22#β-catenin 1.50±0.77 0.60±0.04#C-myc 1.06±0.19 0.78±0.04#Mmp-7 0.97±0.06 0.75±0.08#
胃癌是一種常見的惡性病質,包括上皮內瘤變、黏膜內癌、黏膜下癌及浸潤癌,病因未明,可發(fā)生于胃的任何部位[11]。胃癌屬中醫(yī)“反胃”“胃脘痛”“噎膈”“癥瘕”等范疇[12]。中醫(yī)認為脾胃為后天之本,脾胃受損則元氣不充,諸病由生,致積聚結塊?,F代研究認為胃癌的發(fā)生與“虛”“痰”“瘀毒”等因素密切相關,因脾氣不足,運化水濕失治,聚濕成痰,進一步加重中焦虛弱,氣血化生乏源,血液運行不暢,瘀血由生,痰瘀互結,痰瘀蘊久化毒,最后生成痰瘀毒交結的病理產物[13]。病性是本虛標實,脾胃氣虛是胃癌產生的根本,貫穿胃癌早、中、晚期及術后等,健脾益氣是治病求本,培本固元[14]。現代藥理研究顯示,機體的免疫逃逸也是造成腫瘤細胞持續(xù)增殖的主要原因,健脾益氣法可增強自身免疫[15]。因此可通過培本固元,調節(jié)機體陰陽、臟腑、氣血、經絡平衡,調動人體內的防御機制,抑制腫瘤生長。四君子湯方中人參為君,甘溫益氣,健脾養(yǎng)胃;臣以白術苦溫健脾燥濕,益氣助運;佐以甘淡茯苓,健脾滲濕,苓術相配則健脾祛濕之力顯著;使以甘草益氣和中,調和諸藥[16]。慢性萎縮性胃炎是胃癌進程中的重要過程,現代藥理研究發(fā)現四君子湯可改善胃局部炎癥和外周血白細胞炎癥,降低慢性胃炎患者胃癌的發(fā)生率[17]。四君子湯還可抑制胃癌干細胞GCSCs,通過降低β-catenin 核積累和DNA 結合活性來實現[18]。
Wnt/β-catenin 信號通路也被稱為經典或β-catenin 依賴信號通路,是一個保守的信號軸,參與各種生理過程,如細胞生長、分化、凋亡、遷移、侵襲和組織穩(wěn)態(tài)[19]。研究發(fā)現Wnt/β-catenin 信號通路與胃癌、肝癌和乳腺癌等多種惡性病質密切相關[20],其通路的激活依賴于β-catenin 的過度積累和表達。但一種被稱為“破壞復合物”的復合物有助于β-catenin 在生理條件下的降解。“破壞復合物”由腺瘤性大腸息肉病、Dishevelled(Dvl)、酪蛋白激酶1 和Axin/Axin2 組成,β-catenin 會導致其被糖原合成酶激酶-3β(Gsk-3β)降解,然而,Dvl 的刺激會“破壞復合體”,從而導致抑癌基因Gsk-3β失活,大量β-catenin在細胞質中積累,并轉運至細胞核,與淋巴增強子結合因子和t 細胞因子相互作用,從而活化轉錄,促進下游靶基因如C-myc 和Mmp-7 等,造成細胞周期調節(jié)失控,細胞周期調節(jié)失控是惡性腫瘤的重要特征之一,這將對細胞產生災難性影響[21]。Wnt1是Wnt家族的第一個成員,其在系統(tǒng)發(fā)育方面保守,對于腫瘤發(fā)生和多種發(fā)育過程至關重要。研究發(fā)現Wnt1 表達與胃癌大小、分化程度、浸潤深度和淋巴結轉移及生存率密切相關。正常成熟的胃組織Wnt1信號表現缺如[22]。說明Wnt1可作為胃癌潛在生物標志物的靶標[23]。β-catenin又名B-連環(huán)蛋白,是Wnt通路的關鍵因子,幽門桿菌可激活β-catenin 以促進胃上皮細胞的腸道轉分化[24],β-catenin 及胃癌相關E-鈣黏蛋白被證實不僅是黏附連接的靜態(tài)成分,而且是下游Wnt 信號級聯的重要介質,二者可作為胃癌發(fā)生和發(fā)展的獨立危險因素[25]。C-myc基因是MYC基因家族的重要成員之一,C-myc蛋白為細胞程序的主要調節(jié)劑,該基因既是可轉基因,也是受多種因子調控的調控基因。C-myc通過腫瘤細胞內在機制及宿主免疫和TME 依賴機制啟動和維持癌癥[26]。Mmp-7 蛋白(又稱金屬蛋白酶7)屬Mmp 家族,參與基底膜和細胞外基質的破壞,導致腫瘤侵襲和轉移。LONG等[27]發(fā)現Mmp-7與胃癌的分化程度和臨床分期密切相關,并提示Mmp-7參與了胃癌組織的侵襲和轉移,有望作為確定胃癌進展和預后的有用生物標志物。
本研究結果顯示,模型組裸鼠胃癌組織中Wnt1、β-catenin、C-myc 和Mmp-7 蛋白及其mRNA 表達上升,Gsk-3β蛋白及其mRNA 表達下降,四君子湯組Wnt1、β-catenin、C-myc 和Mmp-7 蛋白及其mRNA表達下降,Gsk-3β蛋白及其mRNA表達上升。由此推斷,四君子湯可通過影響Wnt 信號通路相關蛋白來影響胃癌脾氣虛證裸鼠癌瘤體的生長。預測影響途徑可能是上游wnt 配體的調控、關鍵基因β-catenin 核異位下調和基因表達或影響下游靶基因C-myc和Mmp-7表達,細胞周期調節(jié)失控。
綜上所述,四君子湯可下調腫瘤因子表達,在一定程度上抑制Wnt/β-catenin 信號通路的激活,減緩胃癌脾氣虛證病程。