曾斯遜,李昌林,丁振宇,王 椿
(1.瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科,四川瀘州646000;2.成都市第一人民醫(yī)院腫瘤二科,成都610000;3.四川大學(xué)華西醫(yī)院腫瘤中心,四川大學(xué)生物治療國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都610041;4.四川大學(xué)華西醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科,成都610041)
肺癌發(fā)病率及死亡率居于全球惡性腫瘤首位,嚴(yán)重威脅人類的生命健康。目前治療方式有手術(shù)治療,化療、放療及生物治療等,大部份病人就診時(shí)已屬晚期,無手術(shù)指征,對于轉(zhuǎn)移性肺癌患者化療為主要治療手段,但肺癌5年生存率始終徘徊在15%左右,且已達(dá)平臺(tái)期,很難再提高[1-2],所以拓展思路,發(fā)展新的治療方式有重要意義。
多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)是指結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵且碳鏈長度為18~22個(gè)碳原子的直鏈脂肪酸。通常分為omega-3和omega-6。其中omega-3 PUFAs主要包括二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)、二十二碳六烯酸(docosahex-oenoic acid,DHA)。人體不能合成omega-3 PUFAs。
PUFAs可促進(jìn)多種惡性腫瘤如乳腺癌、肝癌、胰腺癌等細(xì)胞的凋亡且抑制細(xì)胞增殖。可能機(jī)制涉及影響生物膜的構(gòu)成和功能、調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞脂質(zhì)過氧化,抑制癌基因編碼蛋白的表達(dá)和功能,抑制腫瘤新生血管形成及抑制癌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附[3-5]。
李芳芳[6]等研究omega-3多不飽和脂肪酸脫氫酶基因fat-1在人肺癌細(xì)胞H460內(nèi)的表達(dá),該研究表明omega-3脫氫酶基因fat-1能有效抑制肺腺癌細(xì)胞。胡振東[7]等研究多不飽和脂肪酸不同組分抑制肺腺癌干細(xì)胞作用,該研究表明多不飽和脂肪酸各有效成分對肺腺癌細(xì)胞有不同程度的抑制作用,且隨濃度增加其抑制作用增加。有學(xué)者[8]發(fā)現(xiàn)和給予omega-6 PUFAs的小鼠比較,細(xì)胞周期抑制劑基因(P21)在給予omega-3 FUFAs的小鼠中更具有較高表達(dá),該結(jié)果表明攝入較高量魚油(omega-3/omega-6比例高)對肺癌進(jìn)展有抑制作用。本研究用DHA及EPA處理肺腺癌細(xì)胞H460及H1975,觀察EPA及DHA對腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期及細(xì)胞凋亡的影響。
1.1.1 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞 人肺腺癌細(xì)胞株H460及H1975購自American type culture collection(ATCC美國模式培養(yǎng)物收藏中心)。
1.1.2 主要試劑 EPA 、DHA(美國Sigma公司),CCK-8試劑盒(Cell Counting Kit-8)(日本同仁),細(xì)胞凋亡及細(xì)胞周期試劑盒(凱基生物公司)。EPA和DHA用二甲亞砜配制成濃度600mmol/L的貯存液,-80℃避光保存。RPM1-1640培養(yǎng)基(Thermo公司),同時(shí)加入10%胎牛血清(草原綠野生物)及雙抗(100U/mL青霉素+100U/mL鏈霉素)。
1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng) 肺腺癌細(xì)胞H460和H1975細(xì)胞均用10%胎牛血清及100U/mL青霉素+鏈霉素的1640培養(yǎng)基于37℃、飽和濕度、5%CO2的條件下,在培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng),隔天換液,3d傳代1次。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)分組 實(shí)驗(yàn)藥物EPA及DHA按濃度分組,分為 25、50、100、150、200、300μmol/L 組,同時(shí)設(shè)立二甲亞砜(1%)陰性對照及吉西他濱(400μg/ml)陽性對照。
1.2.3 CCK-8檢測細(xì)胞活性 按CCK-8使用說明書進(jìn)行操作。采用96孔培養(yǎng)板,貼壁細(xì)胞用0.25%胰蛋白酶進(jìn)行消化,收集后計(jì)數(shù),調(diào)整細(xì)胞濃度為1×104個(gè)/ml,并設(shè)置5個(gè)復(fù)孔,培養(yǎng)24小時(shí),使細(xì)胞呈單層貼壁且處于對數(shù)生長期。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分組以不同濃度藥物加藥,繼續(xù)培養(yǎng)24、48和72小時(shí),終止反應(yīng)時(shí)每孔加10μl的CCK-8試劑繼續(xù)在37℃、飽和濕度、5%CO2條件下在培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)2小時(shí),在酶標(biāo)儀(Thermo Multiskan Mk3)波長450 nm條件下測定OD值。
1.2.4 細(xì)胞凋亡檢測 經(jīng)不同濃度DHA(100、200、300μmol/L)及 EPA(200μmol/L)處理 24 小時(shí),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡后,嚴(yán)格按照凱基生物細(xì)胞凋亡試劑盒說明書進(jìn)行操作,將貼壁細(xì)胞用不含EDTA的胰酶消化收集,用PBS洗滌細(xì)胞兩次(2 000rpm離心5min)收集1~5×105細(xì)胞;加入500ul的結(jié)合緩沖液懸浮細(xì)胞;加入5ul Annexin V-FITC混勻后,加入5ul碘化丙啶(Propidium Iodide,PI),混勻;室溫、避光、反應(yīng)5~15min;用Accuri C6流式細(xì)胞儀(BD公司)進(jìn)行檢測。
1.2.5 細(xì)胞周期檢測 經(jīng)不同濃度DHA(100、200 μmol/L)及 EPA(200μmol/L)處理24小時(shí)后,嚴(yán)格按照凱基生物細(xì)胞周期試劑盒說明書進(jìn)行操作,收集培養(yǎng)的細(xì)胞懸液,1 500rpm離心5min,棄去上清液,保留約100μl殘留液,其中細(xì)胞數(shù)量大于2×105個(gè);取培養(yǎng)單個(gè)細(xì)胞懸液50μl,加入到試管底部。加入 100μl試劑 A,室溫孵育 10min。加入100μl試劑B。加入150μl試劑C于上述試管中,室溫避光孵育10min。用BD Accuri C6流式細(xì)胞儀進(jìn)行檢測。
1.2.6 Western-blot檢測 Survivin 在蛋白水平上的表達(dá) 離心收集細(xì)胞,提取細(xì)胞總蛋白,預(yù)冷PBS漂洗2次,棄上清,再次離心,去盡殘留液,將樣品置于冰上用添加含有cooktail蛋白酶抑制劑及PMSF的RIPA裂解液(均購自凱基生物)重懸細(xì)胞。樣品渦旋震蕩1min,冰上放置3 min,如此反復(fù)操作至細(xì)胞徹底裂解。用細(xì)胞超聲破碎儀超聲3~5次,每次3~5s。避免產(chǎn)生氣泡,冰上操作。13,000rpm,4℃離心15 min,收集上清,用BCA(凱基生物)法測定蛋白濃度。加入SDS上樣緩沖液(凱基生物),離心5min,取上清。4~20%SDS-PAGE膠(上海willget biotech公司)電泳,恒壓電泳濃縮膠80V,10min,再恒壓電泳分離膠120V,80min電泳直至溴酚染料前沿下至凝膠末端處,即結(jié)束電泳。將PAGE膠中蛋白轉(zhuǎn)移至 PVDF 膜(Millipor,0.22 μm)上,5% 脫脂奶粉室溫封閉2小時(shí),TBST漂洗后加入兔抗人Survivin多克隆抗體(Cell Signaling Tecnology公司),4℃孵育過夜,TBST漂洗后加入HRP-羊抗兔IgG抗體(華安生物),室溫孵育1.5 h,用TBST漂洗,最后加ECL化學(xué)發(fā)光顯色液(Millipore公司)顯色。以β-actin(Cell Signaling Tecnology公司)作為內(nèi)參。
1.2.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,計(jì)量資料結(jié)果以±s,采用單因素方差分析和t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較,以P<0.05作為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。
用CCK-8法測定陰性對照組、吉西他濱組及DHA 、EPA 6 個(gè)不同濃度(25、50、100、150、200、300μmol/L)及不同時(shí)間點(diǎn)(24、48、72小時(shí))對腫瘤細(xì)胞活性的影響。用吉西他濱處理腫瘤細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞活性可明顯降低(P<0.001)。用DHA或EPA處理腫瘤細(xì)胞后,低濃度組對腫瘤細(xì)胞活性無明顯影響。用 200μmol/L、300μmol/L EPA處理H460及H1975細(xì)胞腫瘤細(xì)胞活性均下降(P<0.001),且300μmol/L 比200μmol/L 下降更明顯(P<0.05);用 200μmol/L 、300μmol/L DHA 處理H460細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞活性均下降(P<0.001),且 300μmol/L比 200μmol/L下降更明顯(P<0.05)。用200μmol/L DHA 處理 H1975細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞活性下降不明顯,用300μmol/L DHA處理H1975細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞活性明顯下降(P<0.001)。隨著300μmol/L DHA處理腫瘤細(xì)胞的時(shí)間延長,腫瘤細(xì)胞活性下降(P<0.05)。隨著300μmol/L EPA處理腫瘤細(xì)胞的時(shí)間延長,腫瘤細(xì)胞活性下降(P<0.05)。而低濃度組DHA及EPA處理腫瘤細(xì)胞后,其細(xì)胞活性與時(shí)間無明顯相關(guān)性。(見圖1、表1~4)。
圖1 EPA和DHA對H460及H1975細(xì)胞活性的影響
表1 EPA對H1975細(xì)胞活性的影響(OD值)(± s,n=6,)
表1 EPA對H1975細(xì)胞活性的影響(OD值)(± s,n=6,)
注:*與對照組相比P<0.001,#與對照組相比P<0.05
24h 48h 72h對照組組別0.49 ±0.03 0.62 ±0.05 1.08 ±0.09吉西他濱 0.36 ±0.03* 0.25 ±0.02* 0.24 ±0.01*EPA 25 0.45 ±0.03 0.60 ±0.06 0.94 ±0.08#50 0.43 ±0.04# 0.59 ±0.07 0.87 ±0.09*100 0.46 ±0.03 0.55 ±0.07* 0.86 ±0.12*150 0.45 ±0.03 0.55 ±0.05* 0.78 ±0.13*200 0.30 ±0.04* 0.29 ±0.04* 0.30 ±0.17*300 0.21 ±0.01* 0.21 ±0.01* 0.23 ±0.00*
表2 EPA對H460細(xì)胞活性的影響(OD值)(± s,n=6,)
表2 EPA對H460細(xì)胞活性的影響(OD值)(± s,n=6,)
注:*與對照組相比P<0.001,#與對照組相比P<0.05
組別24h 48h 72h對照組1.36 ±0.18 2.06 ±0.17 2.40 ±0.11吉西他濱 0.73 ±0.07* 0.36 ±0.02* 0.38 ±0.01*EPA 25 1.34 ±0.09 1.49 ±0.12* 2.32 ±0.18 50 1.32 ±0.07 1.62 ±0.23* 2.39 ±0.18 100 1.39 ±0.09 1.66 ±0.16* 2.41 ±0.11 150 1.37 ±0.09 1.64 ±0.16* 2.36 ±0.18 200 1.01 ±0.19* 0.90 ±0.10* 1.61 ±0.15*300 0.22 ±0.00* 0.23 ±0.00* 0.24 ±0.00*
表3 DHA對H1975細(xì)胞活性的影響(OD值)(±s,n=6)
表3 DHA對H1975細(xì)胞活性的影響(OD值)(±s,n=6)
注:*與對照組相比P<0.001,#與對照組相比P<0.05
組別24h 48h 72h對照組0.46 ±0.07 0.94 ±0.08 1.13 ±0.06吉西他濱 0.37 ±0.03* 0.31 ±0.02* 0.23 ±0.02*DHA 25 0.50 ±0.06 0.77 ±0.05* 1.18 ±0.06 50 0.55 ±0.04# 0.78 ±0.05* 1.17 ±0.09 100 0.56 ±0.03# 0.78 ±0.02* 1.12 ±0.03 150 0.56 ±0.07* 0.79 ±0.09* 1.03 ±0.09#200 0.54 ±0.04# 0.60 ±0.06* 0.59 ±0.07*300 0.26 ±0.03* 0.24 ±0.01* 0.23 ±0.02*
表4 DHA對H460細(xì)胞活性的影響(OD值)(±s,n=6)
表4 DHA對H460細(xì)胞活性的影響(OD值)(±s,n=6)
注:*與對照組相比P<0.001,#與對照組相比P<0.05
組別24h 48h 72h對照組1.15 ±0.13 1.88 ±0.19 2.47 ±0.04吉西他濱 0.67 ±0.06* 0.39 ±0.03* 0.29 ±0.02*DHA 25 1.11 ±0.10 1.59 ±0.05* 1.87 ±0.30*50 1.09 ±0.08 1.57 ±0.02* 1.93 ±0.14*100 1.04 ±0.07 1.56 ±0.07* 1.81 ±0.25*150 1.01 ±0.09# 1.46 ±0.07* 1.87 ±0.20*200 0.97 ±0.15# 1.56 ±0.08* 1.97 ±0.08*300 0.34 ±0.06* 0.25 ±0.01* 0.27 ±0.05*
當(dāng)EPA、DHA濃度大于200μmol/L時(shí),細(xì)胞活性明顯下降。且細(xì)胞活性隨著EPA、DHA濃度增加而降低。我們推測200μmol/L為EPA和DHA對細(xì)胞活性產(chǎn)生影響的最低有效濃度。在EPA和DHA的最低有效濃度下檢測EPA(200μmol/L)及DHA(100、200 μmol/L)對細(xì)胞無明顯的誘導(dǎo)凋亡作用。不同濃度 DHA(100、200、300μmol/L)對細(xì)胞進(jìn)行處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)DHA濃度為300μmol/L時(shí)具有明顯誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用。(見圖2)。
圖2 DHA或EPA對H460及H1975細(xì)胞凋亡的影響
圖3 DHA或EPA對H460及H1975細(xì)胞周期的影響
EPA 200μmol/L及不同濃度 DHA(100、200μmol/L)處理腫瘤細(xì)胞后,顯示:EPA 200μmol/L及DHA 100、200μmol/L對 H1975及 H460的細(xì)胞周期無明顯影響。見圖3。
腫瘤細(xì)胞經(jīng)不同濃度EPA和DHA處理24小時(shí)后,EPA 濃度分別為 100、200、300μmol/L 時(shí)survivin蛋白表達(dá)無明顯變化,DHA濃度為100、200μmol/L時(shí)處理腫瘤細(xì)胞后,survivin蛋白表達(dá)無明顯變化,400μmol/L EPA處理H460及H1975細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞survivin表達(dá)降低,DHA 300μmol/L、400μmol/L處理H460細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞survivin表達(dá)均降低,DHA 300μmol/L處理H1975細(xì)胞后,腫瘤細(xì)胞survivin表達(dá)降低。由于DHA 400μmol/L處理H1975細(xì)胞24小時(shí)后,細(xì)胞凋亡十分明顯,故400μmol/L濃度處理H1975 24小時(shí)后未收到survivin蛋白,因此H1975細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果無400μmol/L DHA濃度組實(shí)驗(yàn)結(jié)果。高濃度的EPA及DHA可抑制survivin在腫瘤細(xì)胞H460及H1975中的表達(dá)。見圖4。
圖4 DHA和EPA對肺腺癌細(xì)胞H460及H1975中Survivin蛋白表達(dá)的影響
Omega-3PUFAs是一類重要的多不飽和脂肪酸,也是人體內(nèi)必須的營養(yǎng)成分之一,與人類多種生理活動(dòng)密切相關(guān)。omega-3PUFAs可降低心血管疾病的發(fā)生[9]。近年的研究發(fā)現(xiàn),omega-3PUFAs可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡及抑制腫瘤細(xì)胞增殖,但國內(nèi)關(guān)于omega-3PUFAs對肺癌細(xì)胞的研究較少。
本研究以不同濃度和不同時(shí)間點(diǎn)的EPA和DHA作用于人肺腺癌細(xì)胞,用CCK-8方法測定腫瘤細(xì)胞活性,結(jié)果表明,低濃度omega-3PUFAs對人肺腺癌細(xì)胞無明顯作用,而高濃度omega-3PUFAs可抑制人肺腺癌細(xì)胞H1975及H460腫瘤細(xì)胞活性,提示高濃度EPA和DHA對人肺腺癌細(xì)胞H460及H1975有抑制作用。用流式細(xì)胞儀檢測腫瘤細(xì)胞凋亡及細(xì)胞周期,結(jié)果表明,低濃度 omega-3PUFAs對腫瘤細(xì)胞凋亡無明顯影響,高濃度DHA可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡;omega-3PUFAs對人肺腺癌細(xì)胞H1975及H460的細(xì)胞周期無明顯影響。用western法檢測Survivin蛋白在H460及H1975腫瘤細(xì)胞中的表達(dá),發(fā)現(xiàn)低濃度omega-3PUFAs對Survivin蛋白在H460及H1975腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)無明顯影響,而高濃度omega-3PUFAs處理腫瘤細(xì)胞后,survivin表達(dá)減弱。
Kikawa[10]等通過增強(qiáng)電離輻射及補(bǔ)充 DHA誘導(dǎo)人肺腺癌細(xì)胞A549的氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡中發(fā)現(xiàn):增強(qiáng)電離輻射及補(bǔ)充DHA能誘導(dǎo)人肺腺癌細(xì)胞A549的氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡,且聯(lián)合增強(qiáng)電離輻射及補(bǔ)充DHA比單獨(dú)采用上述方法的效果更佳。本實(shí)驗(yàn)研究了 omega-3PUFAs對人肺腺癌細(xì)胞A549、H1975及H460細(xì)胞活性的影響,但我們發(fā)現(xiàn)omega-3PUFAs對A549的細(xì)胞活性無明顯影響(結(jié)果未展示),而 omega-3PUFAs對人肺腺癌細(xì)胞H1975及H460的細(xì)胞活性有抑制作用。本研究與Kikawa KD研究結(jié)果不一致可能是由于檢測方法的差異所致,該研究使用胰蛋白酶消化后用臺(tái)盼藍(lán)染色計(jì)數(shù),使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)器對無污點(diǎn)的細(xì)胞計(jì)數(shù),其結(jié)果表明DHA對A549細(xì)胞有明顯抑制作用,而用流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡結(jié)果表明DHA對A549細(xì)胞的抑制作用不明顯,其差異可能是由于其系統(tǒng)誤差而導(dǎo)致。而本研究采用CCK-8試劑盒及酶標(biāo)儀在波長450 nm條件下測定OD值,這種檢測方法的系統(tǒng)誤差相對前者較小。
本研究發(fā)現(xiàn)omega-3PUFAs處理腫瘤細(xì)胞后,survivin表達(dá)減弱,我們推測 omega-3PUFAs對H1975及H460的細(xì)胞凋亡作用機(jī)制可能與omega-3PUFAs改變腫瘤細(xì)胞survivin基因蛋白的表達(dá)相關(guān)。survivin是凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosisprotein,IAP)家族的成員。survivin表達(dá)于胚胎和發(fā)育的胎兒組織,且在大部分腫瘤如乳腺癌、肺癌、胃癌、前列腺癌以及膀胱癌中顯著表達(dá),而在正常分化的組織中幾乎不表達(dá)。生物學(xué)上,survivin已經(jīng)被證明能夠抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移和促進(jìn)血管生成,其抑制凋亡的機(jī)制可能與survivin通過調(diào)控線粒體凋亡途徑發(fā)揮抗腫瘤細(xì)胞凋亡作用有關(guān)。關(guān)于survivin在肺癌中的表達(dá)目前報(bào)道較少。隨著癌前細(xì)胞向癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,survivin的表達(dá)逐漸升高,survivin陽性提示組織學(xué)正常的組織存在癌變的可能,survivin表達(dá)隨腫瘤細(xì)胞分化程度降低而呈上升趨勢,預(yù)示肺癌有較高的浸潤性和不良預(yù)后。由于survivin在正常組織和腫瘤組織中的表達(dá)存在較大差異,目前survivin作為癌癥的預(yù)后指標(biāo)及一個(gè)新的抗癌治療靶點(diǎn)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)[11-14]。
李芳芳[6]等在研究中表明 omega-3PUFAs脫氫酶基因fat-1能有效抑制肺腺癌細(xì)胞,胡振東[7]等在研究中表明多不飽和脂肪酸各有效成分對肺腺癌細(xì)胞有不同程度的抑制作用,并隨濃度增加其抑制作用增加,以上兩個(gè)研究間接支持我們結(jié)果。而Zhang[15]等在研究中發(fā)現(xiàn)PUFA攝入對肺癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)沒有顯著影響,與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相似,該研究為meta分析,可能存在研究之間的異質(zhì)性。
膳食中的PUFAs對人類惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的影響已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn),大量研究證實(shí)了不同比例omega-3PUFAs對惡性腫瘤的增殖具有不同程度的影響,從眾多調(diào)查研究來看,omega-3 PUFAs能夠降低惡性腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn),有研究[16]發(fā)現(xiàn)omega-3PUFAs可通過促進(jìn)細(xì)胞凋亡抑制胃癌細(xì)胞的生長。但是也有一些研究對omega-3 PUFAs能夠降低癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)這個(gè)觀點(diǎn)提出了爭議,有學(xué)者[17]發(fā)現(xiàn)攝入omega-3 PUFAs與降低胃癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)并沒有相關(guān)性。
綜上所述,DHA和 EPA對人肺腺癌細(xì)胞H1975及H460細(xì)胞有明顯的抑制細(xì)胞活性及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用,但對細(xì)胞周期作用影響不明顯,其抑制細(xì)胞活性及誘導(dǎo)凋亡的作用機(jī)制可能與omega-3PUFAs改變了腫瘤細(xì)胞survivin蛋白的表達(dá)有關(guān)。但本研究未對omega-3PUFAs在人體內(nèi)是否抑制肺腺癌細(xì)胞生長這個(gè)問題進(jìn)行研究。該研究表明omega-3PUFAs對肺癌治療可能有潛在應(yīng)用前景,值得進(jìn)一步探索。
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