1400 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2016Oct;32(10) 细胞经 40nmol L -1 TP 处理 24h,PBS 洗涤 2 次后, 用预冷的 RIPA 蛋白裂解液冰上裂解 20min, 然后 r min -1 离心 20mi

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1 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2016Oct;32(10):1399~ 网络出版时间 : :14 网络出版地址 :htp:// 雷公藤甲素对人结肠癌 HCT116 细胞增殖 自噬和凋亡的影响 赵林 1, 吴鹏 2, 章平贵 2, 谢大泽 2, 高典 3 2, 周南进 ( 江西省医学科学院 1. 实验中心,2. 分子医学研究所, 江西南昌 ;3. 南昌大学基础医学院, 江西南昌 ) doi: /j.isn 文献标志码 :A 文章编号 : (2016) 中国图书分类号 :R284.1;R329.24;R329.25;R ; R979 1 摘要 : 目的探究雷公藤甲素 (TP) 对人结肠癌 HCT116 细胞增殖的的影响和可能的抑制机制 方法取 TP 不同浓度 不同时间作用 HCT116 细胞,MTT 检测细胞的存活率, 流式细胞术检测 TP 对细胞凋亡的影响, 免疫印迹检测蛋白 LC3 Ⅱ 表达,MDC 检测细胞自噬 结果 TP 能够抑制 HCT116 细胞的增殖, 不同浓度的 TP 作用 HCT116 细胞 48h 后,LC3 Ⅱ 的水平随着 TP 浓度的增加而升高, 呈浓度依赖性 ; 用 40 nmol L -1 TP 作用 HCT116 细胞,LC3 Ⅱ 蛋白水平随作用时间的延长而增加, 呈时间依赖性, 同时荧光显微镜观察到 HCT116 细胞中酸性自噬囊泡的数量增多 TP+3 MA 作用 HCT116 细胞 48h, 与对照组比较 TP 组细胞凋亡率下降 ; 与 TP 组比较 TP+3 MA 组细胞凋亡率明显下降 TP+RAPA 作用 HCT116 细胞 24h, 与对照组比较 TP 组细胞凋亡率增加 ; 与 TP 组比较 TP+RAPA 组细胞凋亡率明显增加 结论 TP 能够抑制人结肠癌 HCT116 细胞的增殖, 诱导 HCT116 细胞凋亡, 提示自噬和凋亡间可能有协同关系 关键词 : 雷公藤甲素 ; 结肠癌 ;HCT116 细胞 ; 增殖 ; 自噬 ; 凋亡雷公藤是我国传统中草药, 具有解毒散结 活血化瘀 扶正祛邪等多种功效, 雷公藤多苷已在临床上普遍应用于类风湿病治疗, 其药理作用较为安全稳定 雷公藤甲素 (triptolide,tp) 又称雷公藤内酯醇, 是雷公藤多苷的主要有效成分 国内外报道,TP 除有抗炎和免疫抑制作用外 [1], 还有较强的抗肿瘤的作用 [2], 但对结肠癌细胞的抑制作用少有研究 自噬和凋亡是机体的一种细胞死亡机制, 对维持机体内环境的稳态有重要意义 经典的细胞凋亡被称为 Ⅰ 型程序性细胞死亡, 自噬性细胞死亡又称为 Ⅱ 型程序性细胞死亡 二者的发生都是由一定的 程收稿日期 : , 修回日期 : 基金项目 : 江西省自然科学基金资助项目 (No20142BAB205079) 作者简介 : 赵林 (1963-), 男, 高级实验师, 研究方向 : 免疫学,E mail: @189.com; 周南进 (1959-), 男, 研究员, 研究方向 : 免疫药理学, 通讯作者,E mail:jxznj@163.com 序 所调控, 比如各种相关基因和蛋白质等 自噬和凋亡与肿瘤关系密切, 而且自噬与凋亡间的相互 串扰, 进而对肿瘤的治疗产生影响 [3-4] 因此, 研究自噬与凋亡的发生过程 两者间相互关系及其对肿瘤的影响, 可为今后的抗癌治疗提供新的思路 本研究将针对细胞内自噬相关蛋白 LC3 及自噬诱导剂为研究方向, 探索 TP 诱导下自噬 - 凋亡通路在结肠癌 HCT116 细胞中的影响 1 材料与方法 1.1 试剂 TP, 上海融禾制药 ;RPMI1640,Solar bio; 胎牛血清, 杭州四季青 ;5 FU RAPA(rapamycin) Sigma;β actin 抗体,CST;LC3 Ⅱ 抗体,Sigma;3 MA, Seleck;MDC,Sigma;ECL 化学发光试剂盒,Pierce; AnnexinV FITC/PI 凋亡检测试剂盒,BD; 其余试剂均为国产 AR 级分析纯 1.2 方法 药液配制 TP 用 DMSO 配成 5 5mmol L -1 贮液,-20 保存, 临用前以 RPMI1640 细胞培养液稀释成 nmol L -1 ;5 FU 配成 40nmol L -1 ;3 MA 配成 100mg L -1 ;RAPA 配成 100mmol L 细胞培养人结肠癌 HCT116 细胞株, 购自中国医学科学院, 由江西省医学科学院保存 细胞常规复苏后, 贴壁培养在 RMPI1640 细胞培养液 ( 含 10% FBS,100U L -1 青霉素和 100U L -1 链霉素 ) 中, 置 37,5% CO 2 的细胞培养箱中培养, 隔 2~3d 消化传代 选取对数生长期细胞进行实验 MTT 检测细胞活力胰酶消化 HCT116 细胞, 接种于 96 孔板中, 过夜培养后加入不同剂量 ( nmol L -1 ) 的 TP 处理, 对照组加入 PBS, 阳性对照组孔内加入 40nmol L -1 5 FU 处理, 培养 h 终止培养前 4h, 加 20μL MTT(5g L -1 ) 于各个孔中 吸去培养基, 加入 150μL L -1 DMSO, 室温振荡 10min,490nmol L -1 波长下测定各孔吸光度值 免疫印迹检测 LC3 Ⅱ 蛋白表达 HCT116

2 1400 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2016Oct;32(10) 细胞经 40nmol L -1 TP 处理 24h,PBS 洗涤 2 次后, 用预冷的 RIPA 蛋白裂解液冰上裂解 20min, 然后 r min -1 离心 20min, 收集上清,BCA 法测定蛋白浓度 经 SDS PAGE 分离蛋白, 将凝胶上的蛋白质电转至硝酸纤维素膜上 用 5% 脱脂奶粉封闭 2h, 加入一抗,4 摇床孵育过夜,TBST 洗膜 3 次后加入二抗 1h 按 ECL 化学发光试剂盒说明, 显色, 曝光, 保存图片 MDC 检测细胞自噬取对数生长期的 HCT116 细胞, 接种于 24 孔板培养 24h,PBS 洗涤 2 次后, 每孔加入含 MDC(50μmol L -1 ) 的培养基 500μL, 培养 10min 取出 24 孔板, 弃去孔内液体, PBS 洗涤 2 次后, 每孔加入 500μL4% 多聚甲醛室温静置固定 15min PBS 洗涤 2 次后, 置荧光显微镜下, 用 355nmol L -1 发射滤片和 512nmol L -1 阻断滤片观察 拍照 TP 联合 3 MA/RAPA 对细胞凋亡的影响 制备单细胞悬液, 细胞计数调整细胞浓度为 L -1, 加入 6 孔板中, 每孔 1mL, 再加 1mL 细胞培养液,37 5% CO 2 细胞培养箱中过夜 ; 次日分别加不同浓度 TP( nmol L -1 ) 处理, 继续培养 48h 待细胞贴壁后, 将 3 MA 和 RAPA 分别加入相应组 HCT116 细胞中预处理 3h(37 ), 然后再加入 40nmol L -1 TP 分别作用 HCT116 细胞 24h 和 48h, 另设对照组 FCM 检测细胞凋亡采用 AnnexinV FITC/ PI 双标法检测 HCT116 细胞凋亡, 操作方法参照试剂盒说明书, 根据荧光强度计算细胞凋亡百分率 统计学分析采用 SPSS16.0 软件进行分析, 计量资料采用 x±s 珋表示, 多组均数比较采用单因素方差检验 2 结果 2.1 TP 抑制 HT116 细胞增殖 TP 作用 HCT116 细胞 24h,20nmol L -1 TP 可诱导细胞存活率下降, 当 80 nmol L -1 TP 时, 细胞存活率降至 65 75%; 作用 48h,10nmol L -1 TP 可使 HCT116 细胞的存活率明显降低, 此时 40nmol L nmol L -1 TP 组的细胞存活率分别为 35 18% 35 68%, 表明 TP 剂量再增加, 对 HCT116 细胞的存活率影响已不再明显 ;TP 作用 HCT116 细胞 72h,5 nmol L -1 也能够明显降低细胞存活率 ; 此外,40 nmol L -1 TP 抑制 HCT116 细胞增殖的活性明显强于 40nmol L -1 5 FU(Fig1) Fig1 EfectsofdiferentconcentrationsofTPonviabilityof HCT116celsmeasuredbyMTT( x±s,n=3) 珋 P<0 05, P<0.01vscontrol 2.2 TP 作用 HCT116 细胞后的 LC3 表达水平结果显示, 不同浓度的 TP(0nmol L -1 10nmol L -1 20nmol L -1 30nmol L -1 40nmol L -1 ) 作用 HCT116 细胞 48h 后, 自噬标记蛋白 LC3 Ⅱ 的相对表达水平随着 TP 浓度的增加逐渐升高, 呈浓度依赖性 ; 用 40nmol L -1 TP 作用 HCT116 细胞不同时长 ( h) 后发现,LC3 Ⅱ 蛋白的相对表达水平随着作用时间的延长不断增加, 呈时间依赖性 (Fig2) 表明 TP 可以上调 LC3 Ⅱ 蛋白的表达, 促进 HCT116 细胞产生自噬 2.3 TP 促进 HCT116 细胞产生自噬囊泡荧光显微镜下,40nmol L -1 TP 处理后的 HCT116 细胞内出现自噬囊泡, 并呈点状结构, 散在分布于核周及胞质 表明 TP 促使 HCT116 细胞中酸性自噬囊泡的数量增多, 提示 TP 可能诱导 HCT116 细胞产生自噬, 见 Fig3 2.4 TP 联合 3 MA 作用 HCT116 细胞后的凋亡水平结果显示, 对照组 TP 组 TP+3 MA 组与 3 MA

3 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2016Oct;32(10) 1401 Fig2 EfectofTPonexpresionofLC3 ⅡproteinsinHCT116celsdetectedbyWesternbloting( 珋 x±s,n=3) P<0 05, P<0 01vscontrol Fig3 NumberofacidautophagicvaculoesinHCT116cels Afterexposedto40nmol L -1 TP,thenumberofacidautophagic vacuolesinhct116celshadincreasedwhichwasobservedbyfluores cencemicroscope(400 ).A:controlgroup;B:40nmol L -1 TPgroup 组作用 HCT116 细胞 48h 后, 其凋亡率分别为 12 1% 31 6% 20 6% 7 5%(Fig4A) 与对照组比较发现,TP 组细胞凋亡率增加,RAPA 组细胞凋亡率无变化 ; 与 TP 组比较,TP+3 MA 组细胞凋亡率明显增加 (Fig4B) 表明自噬诱导剂 3 MA 可以促进 TP 诱导 HCT116 细胞凋亡 2.5 TP 联合 RAPA 作用 HCT116 细胞后的凋亡水平结果显示, 对照组 TP 组 TP+RAPA 组与 RAPA 组作用 HCT116 细胞 24h 后, 其凋亡率分别为 3 4% 34 0% 30 0% 2 4%(Fig5A) 与对照组比较,TP 组的细胞凋亡率明显增加, 而 RAPA 组细胞凋亡率无明显变化 ; 与 TP 组比较,RAPA 组的细胞凋亡率明显降低 (Fig5B) 表明自噬抑制剂可以有效抑制 TP 诱导的 HCT116 细胞凋亡 3 讨论结肠癌 (colorectalcancer,crc) 是临床最常见的消化道恶性肿瘤之一 2011 年的统计数据显示, 全球每年有 CRC120 万新发病例和 万死亡病例 [5] 2012 年, 美国的结肠癌发病率及病死率均居癌症发病率和病死率的第 3 位 [6] 在国内, 随着民众生活水平的不断增高和饮食结构的改变,CRC 的发病率也在呈逐年上升趋势 [7] CRC 的治疗, 目前尽管在以外科手术为主的综合治疗方面取得了一定的进展, 但其 5 年生存率仍徘徊在 50% 左右 [8] 我们的研究发现,TP 可以抑制 HCT116 细胞的增殖, HCT116 细胞的存活率随着 TP 浓度和作用时间的增加而下降, 呈现出浓度和时间效应 此外,TP 抑制 HCT116 细胞增殖的活性较 5 FU 增强, 这只是初步有待深入研究 自噬 (autophagy) 是细胞的一种基本代谢机制, 在生存压力条件下如营养物质不足, 可降解细胞内非必需组分, 以提供营养保证细胞的生存 [9] 已有的研究表明, 在多种肿瘤中都存在着自噬水平的改变和异常, 表现在肿瘤病理变化的不同阶段, 从而促进或抑制肿瘤的发生和发展 [10-11] ; 研究发现 [12], 肝癌组织区域内的中性粒细胞大量高表达 LC3, 中性粒细胞自噬活性加强, 可以增加迁移相关蛋白的表

4 1402 中国药理学通报 Ch n Ph a ma g a B n 2 0 1 6O 3 2 1 0 F g4 Ef f ftp mb n dw h3 MAna pp fhct11 6 byf w y m ym py a d n g p TPg p TP 3 MAg p 3 MAg p P 0 0 1v n F g5 Ef f ftp mb n dw hrapanapp fhct1 16 byf w y m ym py a d n g p TPg p TP RAPAg p RAPAg p P 0 0 1v n 达 有助于癌细胞的侵袭转移 在营养缺乏时肝细 时间的延长而增加 呈时间依赖性 表明 TP可以 胞内的自噬体明显增多 自噬体特异蛋白 LC3从 上调 LC3 16细胞产 Ⅱ 蛋白的表达 进而促进 HCT1 LC3 Ⅰ向 LC3 Ⅱ的表型转化明显减少 表明营养缺 生自噬 这和 MDC染色所观察到的结果一致 然 乏时肝癌细胞的自噬能力是增强的 同时肝癌细胞 而 自噬作为一种应激反应能够促进肿瘤细胞的存 1 3 我们的结果显示 不同浓度 活 自噬通过清理化疗与电离辐射时受损的大分子 的 TP作用 HCT11 6细胞 48h后 LC3 Ⅱ 的水平随 或细胞器保护被化疗药物攻击与遭受电离辐射的肿 着 TP浓度的增加而升高 呈浓度依赖性 用 4 0n m 瘤细胞 从而使之逃避凋亡而存活下来 4 的侵袭力是增强的 L 1TP作用 HCT1 16细胞 LC3 Ⅱ 的水平随作用 目前对于自噬与凋亡的研究结果显示 大部分

5 中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBuletin 2016Oct;32(10) 1403 研究提示自噬发生于凋亡之前, 并可以进一步上调后者的活性 ; 但是在部分细胞内部, 细胞自噬却通过抑制凋亡因子的释放抑制了凋亡 [15] 我们用 TP 联合自噬诱导剂 RAPA 作用 HCT116 细胞 24h, 与对照组比较发现,TP 组细胞凋亡率增加 ; 与 TP 组比较,TP+RAPA 组细胞凋亡率明显增加 TP 联合 RAPA 作用 HCT116 细胞 48h 的话, 会出现细胞大量的死亡, 表现出 TP 的毒性 另有研究发现 [16], 自噬抑制剂 3 MA 可使鼻咽癌细胞的增殖能力下降, 细胞有典型凋亡形态学改变, 提示自噬与凋亡之间的对抗关系 我们用 TP 联合自噬抑制剂 3 MA 作用 HCT116 细胞 48h, 与对照组比较发现,TP 组细胞凋亡率增加,RAPA 组细胞凋亡率无变化 ; 与 TP 组比较,TP +3 MA 组细胞凋亡率明显增加 基于自噬 凋亡以及二者相互作用后对肿瘤的发展过程产生的复杂影响, 探讨如何利用自噬与凋亡的作用关系, 促进对肿瘤的抑制, 目前的研究虽然取得了一些进展, 但是自噬与凋亡间相互作用的确切机制并不十分清楚, 如何利用好自噬与凋亡之间的关系, 促进肿瘤细胞死亡, 达到理想的抗肿瘤效果仍将是今后研究的重点 另外,TP 能够诱导细胞凋亡 抑制鼻咽癌细胞 CNE 2Z 生长, 作用的机制可能与其诱导氧化应激及抑制 Akt 的表达及活化有关 [17] 在众多的凋亡调控基因中,bcl 2 和 bax 是凋亡调控过程中一对相互对立的重要基因,caspase 3 是凋亡过程中关键的凋亡执行蛋白酶, 三者在细胞凋亡过程中的关系是当今研究中的热点, 也是本研究的继续 ( 致谢 : 本研究在江西省医学科学院实验中心完成, 在此致以由衷的感谢!) 参考文献 : [1] FanD,HeX,BianY,etal.TriptolidemodulatesTREM 1signal pathwaytoinhibittheinflammatoryresponseinrheumatoidarthritis [J].IntJMolSci,2016,17(4):498(1-14). [2] WangH,MaD,WangC,etal.Triptolideinhibitsinvasionand tumorigenesis of hepatocelular carcinoma MHCC 97H cels throughnf κbsignaling[j].medscimonit,2016,22: [3] 唐琪, 布文奂, 王丹丹, 等. 自噬与凋亡的相互作用及其对肿瘤发展过程影响的研究进展 [J]. 吉林大学学报 ( 医学版 ), 2015,41(6): [3] TangQ,BuW H,WangDD,etal.Advanceresearchoninterac tionbetweenautophagyandapoptosisanditsinfluenceindevelop mentoftumors[j].jjilinuniv(mededit),2015,41(6): [4] 张茂娜, 汤志杰, 陈莉. 自噬 - 凋亡通路在肿瘤靶向治疗中的意义 [J]. 肿瘤学杂志,2014,5(20): [4] ZhangMN,TangZJ,ChenL,etal.Thesignificanceofautoph agy apoptosispathwayintargettherapyforcancer[j].jchinon col,2014,5(20): [5] JemalA,BrayF,CenterMM,etal.Globalcancerstatistics[J]. CACancerJClin,2011,61(2): [6] SiegelR,NaishadhamD,JemalA.Cancerstatistics,2012[J]. CACancerJClin,2012,62(1): [7] 郑荣寿, 张思维, 吴良有, 等. 中国肿瘤登记地区 2008 年恶性肿瘤发病和死亡分析 [J]. 中国肿瘤,2012,21(1):1-12. [7] ZhengRS,ZhangSW,WuLY,etal.Reportofincidenceand mortalityfromchinacancerregistriesin2008[j].chinacancer, 2012,21(1):1-12. [8] RansohofDF.Howmuchdoescolonoscopyreducecoloncancer mortality?[j].anninternmed,2009,150(1):50-2. [9] KobayashiS.Choosedelicatelyandreuseadequately:Thenewly revealedprocesofautophagy[j].biolpharm Bul,2015,38 (8): [10]LevineB,SinhaSC,KroemerG.Bcl 2familymembers:Dual regulatorsofapoptosisandautophagy[j].autophagy,2008,4 (5): [11] MaycoteP,JonesKL,GoodalM L,etal.Autophagysupports breastcancerstem celmaintenancebyregulatingil6secretion [J].MolCancerRes,2015,13(4): [12]LiXF,ChenDP,OuyangFZ,etal.Increasedautophagysus tainsthesurvivalandpro tumourigenicefectsofneutrophilsinhu manhepatocelularcarcinoma[j].jhepatol,2015,62(1): [13] 李俊, 杨斌, 郭瑜, 等. 营养剥夺通过诱导自噬促进肝癌细胞侵袭 [J]. 华中科技大学学报 ( 医学版 ),2012,41(5): [13] LiJ,YangB,GuoY,etal.Starvation inducedautophagepro motesinvasionofhepatocelularcarcinomacels[j].actamed UnivSciTechnolHuazhong,2012,41(5): [14]KanzawaT,KondoY,ItoH,etal.Inductionofautophagiccel deathinmalignantgliomacelsbyarsenictrioxide[j].cancer Res,2013,63(9): [15] BousmanCA,ChanaG,GlatSJ,etal.Preliminaryevidenceof ubiquitinproteasomesystemdysregulationinschizophreniaandbi polardisorder:convergentpathwayanalysisfindingsfromtwoinde pendentsamples[j].am JMedGenetBNeuropsychiatrGenet, 2010,153B(2): [16] SongLL,LiuH,LinyanM A,etal.Inhibitionofautophagyby 3 MAenhancesERSinducedapoptosisinhumannasopharyngeal carcinomacels[j].oncolleters,2013,6(4): [17] 王秀, 张竞竞, 张配, 等. 雷公藤甲素诱导鼻咽癌细胞凋亡作用 [J]. 中国药理学通报,2014,30(8): [17]WangX,ZhangJJ,ZhangP,etal.Efectoftriptolideonapopto sisofnasopharynxcancer[j].chinpharmacolbul,2014,30 (8):

6 Efectoftriptolideonhumancolorectalcancer HCT116celproliferation,autophagyandapoptosis ZHAOLin 1,WUPeng 2,ZHANGPing gui 2,XIEDa ze 2,GAODian 3,ZHOUNan jin 2 (1.ExperimentCenterofJiangxiAcademyofMedicalSciences,2.InstituteofMolecularMedicine,JiangxiAcademyofMedicalSciences, 3.DeptofPathogenBiologyandImmunology,MedicalColegeofNanchangUniversity,Nanchang ,China) Abstract:Aim Toinvestigatetheefectoftriptolide (TP)onhumancolorectalcancerHCT116celprolif erationandexplorethepotentialmechanism oftpin treatingcoloncancer.methods MTTasaywasused forestimatingthesurvivalratesofhct116celsex posedtodiferentconcentrationsanddiferentduration timeoftp.westernblot(wb)wasusedfortesting theexpresionoflc3 Ⅱ.MDCstainingwasemployed todetectcelautophagy.flowcytometry(fcm)was appliedtotesttheefectsoftponcelapoptosis.re sults TPcouldinhibitcelproliferationinHCT116 cels.theexpresionoflc3 Ⅱ wasenhancedwiththe increaseoftheconcentrationoftpafterexposedtodif ferentconcentrationsoftpfor48handtheduration timeoftpafterexposedto40nmol L -1 TP,andthe numberofacidautophagicvacuolesinhct116cels hadincreased,whichwasobservedbyfluorescencemi croscope.thehct116 celsapoptoticratesin TP grouphaddecreasedcomparedtocontrolgroupandde creasedsignificantlycomparedtotp+3 MA group. TheHCT116celsapoptoticratesinTPgrouphadin creasedcomparedtocontrolgroupandincreasedsignif icantlycomparedtotp+rapagroup.conclusion TPcouldinhibittheproliferationofhumancoloncanc erhct116 celsand induce apoptosisin HCT116 cels,whichindicatesthatsynergymayexistbetween autophagyandapoptosis. Keywords:triptolide;coloncancer;HCT116cel; proliferation;autophagy;apoptosis

12 (autophagy),imagej,,, 3 [1-4] (self-eating) Transwelinvasion, 20μmol L -1 LY A549 [5] PI3K/AKT 24h,PBS, [6-8],, ml -1 ( ) 600μL

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