蘇標(biāo)+徐慶微+黃志力+張國(guó)祥
[摘要] 目的 探討丁酸鈉對(duì)乳腺癌細(xì)胞MCF-7生長(zhǎng)的抑制作用。 方法 將乳腺癌細(xì)胞MCF-7常規(guī)培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,采用濃度為0、2.5、5.0、10.0mmol/L的丁酸鈉處理后,觀察對(duì)MCF生長(zhǎng)的抑制作用。結(jié)果 濃度為2.5、5.0、10.0mmol/L的丁酸鈉處理的MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)速度明顯慢于親本細(xì)胞,隨著濃度的增加呈減慢趨勢(shì),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。濃度為5mmol/L的丁酸鈉處理后的MCF-7細(xì)胞克隆形成率明顯低于MCF親本細(xì)胞,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。丁酸鈉處理的細(xì)胞G1明顯高于親本細(xì)胞,S期及G2/M期明顯低于親本細(xì)胞,凋亡細(xì)胞百分比明顯高于親本細(xì)胞,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 結(jié)論 丁酸鈉可能是通過誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞凋亡而起到逆轉(zhuǎn)其惡性生物學(xué)行為的作用。
[關(guān)鍵詞] 丁酸鈉;乳腺癌細(xì)胞;MCF-7;抑制
[中圖分類號(hào)] R737.9???[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A???[文章編號(hào)] 2095-0616(2014)11-33-04
The inhibitory effect of sodium butyrate on MCF-7 breast cancer cells growth
SU?Biao??XU?Qingwei??HUANG?Zhili??ZHANG?Guoxiang
Department of General Surgery, Guangzhou City Liwan District People's Hospital, Guangzhou 510000, China
[Abstract] Objective To investigate the inhibitory effect of sodium butyrate on the growth of breast cancer cells MCF-7. Methods Breast cancer MCF-7 cells were cultured to logarithmic growth phase, they were processed with sodium butyrate, 0, 2.5, 5.0, 10.0mmol/L were the concentration, the growth inhibition of MCF was observed. Results The growth rate of MCF-7 cell processed with the sodium butyrate with the Concentration 2.5, 5.0, 10.0mmol/L was significantly slower than that of the parent cell, the growth rate with increasing concentration was slower, there was the significant difference(P<0.05). The colony efficiency of MCF-7 cells processed with the sodium butyrate with the concentration 5mmol/L was significantly lower than that of the parental cells, there was the significant difference (P<0.05). After processed with sodium butyrate, Cell G1 was significantly higher than the parental cells, S phase and G2 / M phase were significantly lower than the parental cells, the percentage of apoptotic cells was significantly higher than the parental cells, there was the significant difference(P<0.05). Conclusion Sodium butyrate may be by inducing apoptosis in MCF-7 cells and play a reversal of its role in the m alignant behavior.
[Key words] Butyrate; Breast cancer cells; MCF-7; Suppression
乳腺癌是一種常見的惡性腫瘤,嚴(yán)重影響女性的健康,近年來在世界范圍內(nèi)乳腺癌的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)并且年齡逐漸年輕化[1-2]。丁酸鈉為短鏈脂肪酸丁酸的鈉鹽,主要通過改變組蛋白的乙?;潭葋砀淖?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),參與多種基因的表達(dá)[3]。部分食物在人體沒有經(jīng)過小腸消化,厭氧菌對(duì)上述食物中的碳水化合物及蛋白分解發(fā)酵后即可產(chǎn)生丁酸鈉,其在結(jié)腸上皮細(xì)胞的能量來源中占有較大比例,使結(jié)腸肽或生長(zhǎng)因子的釋放受到刺激,對(duì)結(jié)腸黏膜血供進(jìn)行調(diào)節(jié),促進(jìn)上皮細(xì)胞的增殖[4],但有報(bào)道表明,丁酸鈉還具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)細(xì)胞衰老與凋亡等作用[5-8]。筆者為了探討乳腺癌
細(xì)胞MCF-7生長(zhǎng)是否會(huì)受到丁酸鈉的抑制,將乳腺癌細(xì)胞MCF-7采用丁酸鈉處理后對(duì)其細(xì)胞生長(zhǎng)速度、倍增時(shí)間等進(jìn)行觀察,現(xiàn)報(bào)道如下。
1?材料與方法
1.1?材料
本研究時(shí)間段為2013年5~12月。乳腺癌細(xì)胞MCF-7提供單位:中科院上海細(xì)胞庫;丁酸鈉提供單位:美國(guó)Sigma公司,CAS號(hào):156-54-7,采用高壓滅菌的蒸餾水溶解,配成0、2.5、5.0、10.0mmol/L濃度,分裝后放置于-20℃凍存;胎牛血清提供單位:杭州四季青生物工程材料研究所;胰蛋白酶、EDTA等提供單位:德國(guó)Merk公司;蛋白酶K、DNA分子量Markers等提供單位:美國(guó)Invitrogen公司,其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析級(jí)。
1.2?研究方法
1.2.1?生長(zhǎng)速度和倍增時(shí)間的檢測(cè)?常規(guī)消化對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的MCF-7細(xì)胞,接種于24孔培養(yǎng)板,每孔接種1×104個(gè)細(xì)胞,共接種72孔,在溫度為37℃、5%CO2孵箱中孵育24h。處理細(xì)胞的丁酸鈉的濃度分別為0、2.5、5.0、10.0mmol/L。每組藥物濃度均設(shè)3個(gè)復(fù)孔,各濃度計(jì)數(shù)3孔細(xì)胞/d,采用Microsoft Excel軟件計(jì)算各濃度各時(shí)間的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差。做細(xì)胞生長(zhǎng)的柱形圖,將培養(yǎng)時(shí)間(d)及細(xì)胞數(shù)分別作為柱形圖的橫縱坐標(biāo),按照以下公式計(jì)算倍增時(shí)間:TD(倍增時(shí)間)=t(Nt與N0間隔時(shí)間)*log2/[logNt(培養(yǎng)后的細(xì)胞數(shù))-logN0(起始時(shí)間細(xì)胞數(shù))]。
1.2.2?平板克隆形成率?取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的MCF-7親本細(xì)胞接種于6個(gè)平皿,每平皿接種1×102個(gè)細(xì)胞,在溫度為37℃、5%CO2條件下培養(yǎng)24h,將其中3個(gè)平皿的細(xì)胞用濃度為5.0mmol/L的丁酸鈉處理24h,同時(shí)設(shè)對(duì)照組,即剩余的3個(gè)平皿不采用丁酸鈉處理,在相同條件下培養(yǎng)21d,固定使用甲醛溶液,Gimesa染色。將平均克隆數(shù)計(jì)算出來并根據(jù)平均克隆數(shù)及接種細(xì)胞數(shù)得出克隆形成率(為平均克隆數(shù)與接種細(xì)胞數(shù)的比值與100%的乘積)。
endprint
1.2.3?細(xì)胞周期及凋亡的測(cè)定?取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期MCF-7親本細(xì)胞常規(guī)消化,接種于6個(gè)培養(yǎng)瓶,每瓶接種5×105個(gè)細(xì)胞,在37℃,5%CO2的條件下培養(yǎng)24h后,將其中的3瓶細(xì)胞采用濃度為5.0mmol/L的丁酸鈉進(jìn)行處理,同時(shí)設(shè)對(duì)照組,即為剩余的3瓶細(xì)胞,在相同條件下培養(yǎng)24h后收集不同處理組的細(xì)胞。在4℃的條件下細(xì)胞采用濃度為70%的乙醇固定過夜。用預(yù)冷的PBS在染色前洗3次。將200μL濃度為1mg/mL的 RNase A加入,在37℃條件下溫育30min。將800μL濃度為100ng/mL的碘化丙錠(PI)染色液混勻后加入,在避光4℃條件下放置30min。DNA的含量采用流式細(xì)胞儀(CouIter-profilo II型)測(cè)定,細(xì)胞周期分布及細(xì)胞凋亡情況采用Multicycle DNA含量及細(xì)胞周期分析軟件分析。
1.3?觀察指標(biāo)
(1)MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)速度,倍增時(shí)間;(2)克隆形成率;(3)細(xì)胞周期:G1、S期、G2/M期;(4)凋亡細(xì)胞百分比。
1.4?統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
將研究所得數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),建立數(shù)據(jù)庫,采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理,符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用()表示,采用F檢驗(yàn)對(duì)多組間差異進(jìn)行比較,采用t檢驗(yàn)對(duì)兩組間差異進(jìn)行比較,采用x2檢驗(yàn)對(duì)計(jì)數(shù)資料組間差異進(jìn)行比較,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2?結(jié)果
2.1?對(duì)MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)速度及倍增時(shí)間的影響
2.1.1?對(duì)MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)速度的影響?濃度為2.5、5.0、10.0mmol/L的丁酸鈉處理的MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)速度明顯慢于親本細(xì)胞,隨著濃度的增加呈減慢趨勢(shì),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=17.15,P<0.05)。見圖1。
圖1??丁酸鈉對(duì)MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用
2.1.2?各種濃度丁酸鈉對(duì)MCF-7倍增時(shí)間的影響?MCF-7親本細(xì)胞的倍增時(shí)間為(30.1±2.6)h、2.5mmol/L丁酸鈉處理的MCF-7倍增時(shí)間為(65.8±4.7)h、5mmol/L丁酸鈉處理的MCF-7倍增時(shí)間為(171.6±9.5)h、10mmol/L丁酸鈉處理的MCF-7倍增時(shí)間為(304.2±13.1)h。各種濃度丁酸鈉處理的MCF-7倍增時(shí)間均明顯高于MCF-7親本細(xì)胞的倍增時(shí)間,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=12.86,P<0.05),并且倍增時(shí)間隨著丁酸鈉濃度的升高也呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。
2.2?對(duì)MCF-7細(xì)胞克隆形成率的影響
MCF-7親本細(xì)胞平均形成(69.5±10.4)個(gè)細(xì)胞克隆,平均細(xì)胞克隆形成率為69.5%,而濃度為5mmol/L的丁酸鈉處理后的MCF-7細(xì)胞平均形成(17.8±3.2)個(gè)細(xì)胞克隆,平均細(xì)胞克隆形成率為17.8%,濃度為5mmol/L的丁酸鈉處理后的MCF-7細(xì)胞克隆形成率明顯低于MCF親本細(xì)胞,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(x2=9.37,P<0.05)。
2.3?對(duì)MCF-7細(xì)胞細(xì)胞周期的影響
丁酸鈉處理的MCF-7細(xì)胞G1明顯高于親本細(xì)胞,S期及G2/M期明顯低于親本細(xì)胞,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。
2.4?對(duì)MCF-7細(xì)胞凋亡的影響
丁酸鈉處理的凋亡細(xì)胞百分比明顯高于親本細(xì)胞,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。
表1??對(duì)MCF-7細(xì)胞細(xì)胞周期的影響()
組別 G1 S期 G2/M期
親本細(xì)胞 52.6±1.3 37.9±0.4 10.3±0.9
處理后的MCF-7細(xì)胞 81.3±0.7 13.2±0.2 5.4±0.6
t 6.07 3.71 4.58
P <0.05 <0.05 <0.05
表2??對(duì)MCF-7細(xì)胞凋亡的影響
組別 總細(xì)胞數(shù) 凋亡細(xì)胞數(shù) 凋亡細(xì)胞百分比(%)
親本細(xì)胞 10 798 18 0.17
丁酸鈉處理的細(xì)胞 9352 1816 19.42
x2 11.38
P <0.05
3?討論
腫瘤治療方法的療效通常取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素,即治療靶點(diǎn)的有效性和對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性[9]?,F(xiàn)行腫瘤化療、放療以細(xì)胞的核苷酸、蛋白代謝或DNA為治療作用靶點(diǎn),沒有選擇性,難以避免毒副作用強(qiáng),宿主與腫瘤之間治療窗小的缺點(diǎn)。為此,針對(duì)新的分子靶點(diǎn)設(shè)計(jì)高效、低毒的腫瘤治療新方法,已成為目前腫瘤治療領(lǐng)域發(fā)展的主導(dǎo)趨勢(shì)[10-12]。尋找腫瘤細(xì)胞特異性分子靶點(diǎn)是本領(lǐng)域目前待解決的關(guān)鍵難題。體外培養(yǎng)的惡性腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)速度較快,倍增時(shí)間較短及無限的體外傳代能力是其典型的惡性生物學(xué)特征,所以,減慢細(xì)胞的生長(zhǎng)速度及延長(zhǎng)倍增時(shí)間等策略對(duì)體外培養(yǎng)的惡性腫瘤細(xì)胞來講是效果較好的腫瘤治療方法[13-14]。
本次研究表明,濃度為2.5、5.0、10.0mmol/L的丁酸鈉處理的MCF-7細(xì)胞生長(zhǎng)速度明顯慢于親本細(xì)胞,隨著濃度的增加呈減慢趨勢(shì),濃度為5mmol/L的丁酸鈉處理后的MCF-7細(xì)胞克隆形成率明顯低于MCF親本細(xì)胞,丁酸鈉處理的細(xì)胞G1明顯高于親本細(xì)胞,S期及G2/M期明顯低于親本細(xì)胞,丁酸鈉處理的凋亡細(xì)胞百分比明顯高于親本細(xì)胞,以上差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。謝瑞蓮等[7]觀察組蛋白去乙?;敢种苿┒∷徕c對(duì)人乳腺癌細(xì)胞株MCF-7細(xì)胞增殖的影響,結(jié)果表明,采用不同濃度丁酸鈉處理乳腺癌MCF-7細(xì)胞后均有顯著的抑制增殖作用,并且作用時(shí)間越長(zhǎng)、所用丁酸鈉劑量越大則抑制MCF-7細(xì)胞作用越明顯,細(xì)胞出現(xiàn)凋亡形態(tài)變化,該研究結(jié)果與本次研究結(jié)果具有一致性。MCF-7細(xì)胞為人乳腺癌細(xì)胞株,生長(zhǎng)增殖旺盛,由研究結(jié)果可見,其一,乳腺癌細(xì)胞MCF-7采用丁酸鈉處理后能夠抑制其生長(zhǎng)。計(jì)算克隆形成率以便更好的了解細(xì)胞的群體依賴性及增殖能力,根據(jù)腫瘤細(xì)胞中惡性程度不同,惡性程度較高的與惡性程度低的比較明顯較強(qiáng)[15-16];其二,采用丁酸鈉處理乳腺癌細(xì)胞MCF-7后降低了平均細(xì)胞克隆率,使其增殖能力受到抑制。丁酸鈉是一種組蛋白去乙?;敢种苿?,使癌細(xì)胞乙酰化的平衡狀態(tài)被打破,癌細(xì)胞發(fā)生凋亡。其三,采用丁酸鈉處理后明顯影響了MCF-7細(xì)胞的細(xì)胞周期分布,G1期細(xì)胞升高,S期細(xì)胞降低,提示采用丁酸鈉處理后抑制了細(xì)胞的DNA合成,將其阻滯在G1期,使惡性增殖受到抑制。反應(yīng)惡性腫瘤惡性生物學(xué)活性的各項(xiàng)指標(biāo)中生長(zhǎng)速度、倍增時(shí)間、克隆形成率及細(xì)胞周期分布變化等具有重要的意義[13,17-18]。細(xì)胞凋亡會(huì)影響個(gè)體的發(fā)育及某些疾病的發(fā)生發(fā)展,腫瘤是一種凋亡受阻性疾病,所以,在腫瘤的治療方面阻滯細(xì)胞的增殖周期,使其增長(zhǎng)受到抑制,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡增加為一個(gè)抗癌藥物研究的重要方向。其四,丁酸鈉處理乳腺癌細(xì)胞MCF-7能使其惡性生物學(xué)行為受到抑制??傊∷徕c可能是通過誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞凋亡而起到逆轉(zhuǎn)其惡性生物學(xué)行為的作用。
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(收稿日期:2014-04-14)
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(收稿日期:2014-04-14)
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(收稿日期:2014-04-14)
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