杜春雙 馬亞妮 王帥 張飛 張潔 桑廣健
摘 要 目的:探討左旋紫草素(L-SHK)對(duì)順鉑(DDP)耐藥人宮頸癌HeLa細(xì)胞(HeLa/DDP)的逆轉(zhuǎn)作用及其可能機(jī)制。方法:以人宮頸癌HeLa細(xì)胞株為研究對(duì)象,以DDP誘導(dǎo)獲得HeLa/DDP耐藥細(xì)胞;采用CCK-8法測(cè)定HeLa/DDP細(xì)胞的耐藥指數(shù)以及不同劑量L-SHK(0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、16 μmol/L)對(duì)該細(xì)胞的抑制率、半數(shù)抑制濃度(IC50)和逆轉(zhuǎn)倍數(shù);采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)低、中、高劑量L-SHK(0.3、0.6、1.2 μmol/L)聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞周期及凋亡率的影響,采用Western blotting法檢測(cè)低、中、高劑量L-SHK(0.3、0.6、1.2 μmol/L)聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白[剪切型胱天蛋白酶3(Cleaved caspase-3)、Bcl-2、Bax]表達(dá)的影響。結(jié)果:所得HeLa/DDP細(xì)胞的耐藥指數(shù)為11.8。L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的抑制率有隨劑量增加而逐漸升高的趨勢(shì)。與單用DDP比較,DDP+低、中、高劑量L-SHK組細(xì)胞的IC50值均顯著降低,且呈劑量依賴性(P<0.05);DDP+低、中、高劑量L-SHK組的逆轉(zhuǎn)倍數(shù)分別為1.38、2.80、6.71。與空白對(duì)照組比較,各藥物組G0/G1期、S期細(xì)胞比例,各劑量L-SHK聯(lián)用組細(xì)胞的早期、晚期凋亡率及總凋亡率以及Bax、Cleaved caspase-3蛋白的表達(dá)量均顯著升高;各藥物組G2/M期細(xì)胞比例以及各劑量L-SHK聯(lián)用組Bcl-2蛋白的表達(dá)量均顯著降低(P<0.05)。與DDP組比較,各劑量L-SHK聯(lián)用組S期、G2/M期細(xì)胞比例和Bcl-2蛋白的表達(dá)量均顯著降低;G0/G1期細(xì)胞比例,早期、晚期凋亡率及總凋亡率和Bax、Cleaved caspase-3蛋白的表達(dá)量均顯著升高(P<0.05)。結(jié)論:HeLa/DDP細(xì)胞對(duì)DDP具有一定的耐藥性,L-SHK可逆轉(zhuǎn)這種耐藥性。L-SHK和DDP聯(lián)用可促進(jìn)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡,且作用強(qiáng)于DDP單用;這種作用可能與影響細(xì)胞周期、調(diào)控凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)有關(guān)。
關(guān)鍵詞 人宮頸癌HeLa細(xì)胞;左旋紫草素;順鉑;耐藥;凋亡;細(xì)胞周期;凋亡蛋白;逆轉(zhuǎn)作用;機(jī)制
ABSTRACT? ?OBJECTIVE: To investigate the reversal effects and potential mechanism of levoshikonin(L-SHK)on cisplatin(DDP) resistance of human cervical carcinoma HeLa cells. METHODS: Human cervical carcinoma HeLa cells were used as research objects, and drug-resistant HeLa/DDP cells were induced by DDP. CCK-8 assay was used to determine drug resistance index of HeLa/DDP cells, the inhibition rate of different doses of L-SHK (0.125, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16 μmol/L) on cell proliferation, IC50 and the reversion index of L-SHK on HeLa/DDP cells. Effects of low, medium and high doses of L-SHK (0.3, 0.6, 1.2 μmol/L) combined with DDP on cell cycle and apoptosis rate were determined by flow cytometry. Western blotting assay was used to detect the effects of low, medium and high doses of L-SHK (0.3, 0.6, 1.2 μmol/L) combined with DDP on the expression of apoptosis-related protein (Cleaved caspase-3, Bcl-2 and Bax). RESULTS: The drug resistance index of HeLa/DDP cells was 11.8. The inhibition rate of L-SHK on HeLa/DDP cells increased with the increase of dose. Compared with DDP alone, IC50 of DDP+low-dose, medium-dose and high-dose L-SHK groups were decreased significantly, with a dose-dependent manner (P<0.05). The reversion indexes were 1.38, 2.80, 6.71 in DDP+low-dose, medium-dose and high-dose L-SHK groups. Compared with blank control group, the proportion of cells at phase G0/G1 and phase S in administration groups, as well as early and late apoptosis rate and total apoptosis rate of cells, the protein expression of Bax and Cleaved caspase-3 in L-SHK combination groups were increased significantly; the proportion of cells at phase G2/M in administration group as well as the protein expression of Bcl-2 in L-SHK combination groups were decreased significantly (P<0.05). Compared with DDP group, the proportion of cells at phase S and G2/M and the protein expression of Bcl-2 in L-SHK combination groups were significantly decreased; the proportion of cells at phase G0/G1, early and late apoptosis rate and total apoptosis rate, the protein expression of Bax and Cleaved caspase-3 in L-SHK combination groups were significantly increased (P<0.05). CONCLUSIONS: HeLa/DDP cells are resistant to DDP, and L-SHK can reverse the drug resistance. L-SHK combined with DDP can promote the apoptosis of HeLa/DDP cells, which is better than DDP alone. Its mechanism may be related to the influence of cell cycle and the regulation of apoptosis-related protein expression.
KEYWORDS? ?Human cervical carcinoma HeLa cells; Levoshikonin; Cisplatin; Resistance; Apoptosis; Cell cycle; Apoptosis- related protein; Reversal effect; Mechanism
宮頸癌是婦科常見的惡性腫瘤,發(fā)病率在全球女性常見惡性腫瘤中位居第3位,最新的統(tǒng)計(jì)顯示,全球每年新發(fā)宮頸癌56.9萬(wàn)例,死亡約31.1萬(wàn)例[1-2]。化療是當(dāng)前治療宮頸癌的主要手段,順鉑(Cisplatin,以下簡(jiǎn)稱“DDP”)為宮頸癌化療的一線用藥。然而,由于DDP長(zhǎng)期應(yīng)用易導(dǎo)致耐藥的發(fā)生,嚴(yán)重影響了宮頸癌的治療效果[3]。由此可見,DDP耐藥性問題是宮頸癌臨床治療中亟待解決的難題之一。紫草(Arnebiae Radix)為紫草科多年生草本植物新疆紫草[Arnebia ecuchroma (Royle) Johnst.]或內(nèi)蒙紫草(Arnebia guttata Bunge)的干燥根,具有涼血、活血、解毒、透疹的功效,常用于治療血熱毒盛、斑疹紫黑、麻疹不透、瘡瘍、濕疹、水火燙傷等癥[4]。紫草素(Shikonin,以下簡(jiǎn)稱“SHK”)是從紫草中分離得到的一種天然萘醌類化合物。有研究證明,該化合物可抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖,并可通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡和壞死等途徑來(lái)發(fā)揮對(duì)腫瘤的治療作用[5-6]。目前有新的研究表明,SHK對(duì)部分耐藥腫瘤細(xì)胞具有一定的逆轉(zhuǎn)作用,在耐藥性卵巢癌、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、肺癌等的治療方面表現(xiàn)突出[7-14]。天然提取的SHK包含左旋體和右旋體兩種旋光異構(gòu)體,由于其右旋體不溶于水,故多以左旋紫草素(L-SHK)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。本課題組前期研究顯示,L-SHK聯(lián)合DDP能夠增強(qiáng)DDP對(duì)宮頸癌HeLa細(xì)胞的抑制作用[15]?;诖?,本研究擬進(jìn)一步研究L-SHK對(duì)DDP耐藥宮頸癌細(xì)胞(HeLa/DDP)耐藥性的影響及其可能的分子機(jī)制,以期為耐藥逆轉(zhuǎn)劑的篩選以及SHK類化合物新藥的開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。
1 材料
1.1 儀器
31型CO2培養(yǎng)箱(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司);Eclipse TS100型顯微鏡、GPJ9-TS100-F型倒置熒光顯微鏡(日本Nikon公司);Epoch 2型微孔板分光光度計(jì)(美國(guó)BioTek公司);FACSCanto Ⅱ型流式細(xì)胞儀(美國(guó)BD公司);PowerPac型細(xì)胞電泳儀(美國(guó)Bio-Rad公司);C-DIGIT凝膠成像儀(美國(guó)LI-COR公司);MH1型微量振蕩儀(海門市其林貝爾儀器制造有限公司);DK-8D型水浴鍋(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);PMC-060型迷你掌上離心機(jī)(日本Tomy公司);AC2-6S1AirstreamⅡ級(jí)A2型生物安全柜(美國(guó)SCCO公司);AB 135-S型十萬(wàn)分之一分析天平(瑞士Mettler Toledo公司)。
1.2 藥品與試劑
L-SHK對(duì)照品(天津一方科技有限公司,批號(hào):AB072S,純度:>99%);DDP注射液(江蘇豪森藥業(yè)集團(tuán)有限公司,批號(hào):601191902,規(guī)格:6 mL ∶ 30 mg);RPMI 1640培養(yǎng)液、胎牛血清(美國(guó)Gibco公司,批號(hào)分別為1181753、C2027005);含乙二胺四乙酸(EDTA)的0.25%胰酶(天津百諾克醫(yī)藥生物技術(shù)科技有限公司,批號(hào):280514);不含ETDA的胰酶(美國(guó)Hyclone公司,批號(hào):1715826);膜聯(lián)蛋白Ⅴ-硫氰酸熒光素/碘化丙啶(Annexin Ⅴ-FITC/PI)凋亡檢測(cè)試劑盒、RNA酶A(北京索萊寶科技有限公司,批號(hào)分別為C0080、R10030);CCK-8檢測(cè)試劑(日本Dojindo公司,批號(hào):KN709);RIPA細(xì)胞裂解液(美國(guó)Sigma公司,批號(hào):C0157);兔抗人Bax、Bcl-2、剪切型胱天蛋白酶3(Cleaved caspase-3)、β-肌動(dòng)蛋白(β-actin)抗體(美國(guó)ImmunoWay Biotechnology公司,批號(hào)分別為YM2631、YT0278、YC0002、YM2018);蛋白上樣緩沖液、辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔免疫球蛋白G抗體(碧云天生物技術(shù)研究所,批號(hào):P0013、A0217);DC蛋白定量試劑盒(美國(guó)Bio-Rad公司,批號(hào)1702409);Western blotting試驗(yàn)顯影液、定影液(天津開發(fā)區(qū)宏豐科工貿(mào)有限公司);ECl發(fā)光液由本實(shí)驗(yàn)室自制;二甲基亞砜(DMSO)等試劑均為分析純,水為超純水。
1.3 細(xì)胞
人宮頸癌HeLa細(xì)胞系由天津市腫瘤醫(yī)院公共實(shí)驗(yàn)室提供。
2 方法
2.1 溶液的配制
稱取L-SHK對(duì)照品10 mg,溶于DMSO 1 mL中,制成濃度為34.7 μmol/L的L-SHK貯備液,置于4 ℃冰箱中保存;以DDP注射液作為DDP貯備液(5 g/L),于4 ℃冰箱中冷藏保存。
2.2 HeLa細(xì)胞及HeLa/DDP細(xì)胞的培養(yǎng)
2.2.1 HeLa細(xì)胞 取出凍存的HeLa細(xì)胞,在37 ℃水浴中迅速融化,以1 000 r/min離心5 min,沉淀加入含10%胎牛血清的RPMI 1640培養(yǎng)液(以下簡(jiǎn)稱“完全培養(yǎng)基”)1 mL,吹打均勻后接種至培養(yǎng)皿中,于37 ℃、5%CO2及飽和濕度條件下培養(yǎng)(培養(yǎng)條件下同)。觀察細(xì)胞形態(tài)及數(shù)量,待細(xì)胞長(zhǎng)滿培養(yǎng)皿的80%時(shí)傳代1次,具體操作如下:吸棄培養(yǎng)液,用磷酸鹽緩沖液(PBS,pH 7.5)清洗1~2次,加入含EDTA的0.25%胰酶、PBS各1 mL,消化2~3 min,加入不含血清的RPMI 1640培養(yǎng)液終止消化,吹打制成細(xì)胞懸液,再按細(xì)胞懸液與培養(yǎng)液體積比1 ∶ 3進(jìn)行傳代,培養(yǎng),即得HeLa細(xì)胞。
2.2.2 HeLa/DDP細(xì)胞 取出凍存的HeLa細(xì)胞按照“2.2.1”項(xiàng)下方法復(fù)蘇后,加入完全培養(yǎng)基1 mL,培養(yǎng),待細(xì)胞長(zhǎng)滿培養(yǎng)皿的80%后按“2.2.1”項(xiàng)下方法傳代,待傳代細(xì)胞長(zhǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí),將培養(yǎng)基更換為含DDP 100 μg/L的RPMI 1640培養(yǎng)液,繼續(xù)培養(yǎng)48 h后,棄去原培養(yǎng)液,更換為完全培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。待細(xì)胞長(zhǎng)滿培養(yǎng)皿的80%后同法傳代,待傳代細(xì)胞長(zhǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)加入DDP(質(zhì)量濃度為前次培養(yǎng)的2倍),反復(fù)換藥培養(yǎng),直至DDP質(zhì)量濃度達(dá)100 mg/L(根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)結(jié)果確定),即得HeLa/DDP細(xì)胞。
2.3 HeLa/DDP細(xì)胞耐藥指數(shù)的檢測(cè)
采用CCK-8法檢測(cè)。取“2.2”項(xiàng)下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HeLa和HeLa/DDP細(xì)胞適量,以5 000個(gè)/孔接種至96孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)24 h后,將細(xì)胞隨機(jī)分為對(duì)照組(即DDP組)和不同劑量藥物組。對(duì)照組加入完全培養(yǎng)基100? ? ?μL,各藥物組加入含DDP的完全培養(yǎng)基100 μL(DDP的最終質(zhì)量濃度分別為0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、16、32 mg/L,劑量設(shè)置參考前期預(yù)試驗(yàn)所得DDP對(duì)非耐藥細(xì)胞的作用濃度[9]),每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)48 h后,棄去培養(yǎng)基,每孔加入CCK-8試劑10 μL;培養(yǎng)2.5 h后,使用酶標(biāo)儀于450 nm波長(zhǎng)處檢測(cè)各孔的光密度(OD)值,在計(jì)算抑制率、半數(shù)抑制濃度(IC50)的基礎(chǔ)上,計(jì)算HeLa/DDP細(xì)胞的耐藥指數(shù)。抑制率=(1-試驗(yàn)組細(xì)胞OD值/對(duì)照組細(xì)胞OD值)×100%;耐藥指數(shù)=藥物對(duì)耐藥細(xì)胞的IC50/藥物對(duì)敏感細(xì)胞的IC50(當(dāng)耐藥指數(shù)<5時(shí),為低度耐藥;當(dāng)耐藥指數(shù)為5~15時(shí),為中度耐藥;當(dāng)耐藥指數(shù)>15時(shí),為高度耐藥[16])。上述試驗(yàn)重復(fù)3次(下同)。
2.4 L-SHK對(duì)HeLa/DDP的增殖抑制作用及耐藥逆轉(zhuǎn)作用考察
2.4.1 L-SHK對(duì)HeLa/DDP的增殖抑制作用 采用CCK-8法檢測(cè)。取“2.2”項(xiàng)下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HeLa/DDP細(xì)胞適量,以5 000個(gè)/孔接種至96孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)24 h后,將細(xì)胞隨機(jī)分為對(duì)照組(即DDP組)和不同劑量藥物組。對(duì)照組加入含DDP的完全培養(yǎng)基100 μL(DDP的最終質(zhì)量濃度為2 mg/L,劑量設(shè)置參考該藥表觀分布容積及“2.3”項(xiàng)下試驗(yàn)結(jié)果,下同),各藥物組加入同時(shí)含L-SHK和DDP的完全培養(yǎng)基100 μL(DDP最終質(zhì)量濃度均為2 mg/L,L-SHK的最終濃度分別為0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、16 μmol/L;劑量設(shè)置參考前期預(yù)試驗(yàn)所得L-SHK對(duì)非耐藥細(xì)胞的作用濃度[9]),每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)48 h后,棄去培養(yǎng)基,每孔加入CCK-8試劑10 μL;培養(yǎng)2.5 h后,使用酶標(biāo)儀于450 nm波長(zhǎng)處檢測(cè)各孔的OD值,按“2.3”項(xiàng)下方法計(jì)算抑制率。
2.4.2 L-SHK對(duì)HeLa/DDP的耐藥逆轉(zhuǎn)作用 采用CCK-8法測(cè)定。取“2.2”項(xiàng)下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HeLa/DDP細(xì)胞適量,以5 000個(gè)/孔接種至96孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)24 h后,將細(xì)胞隨機(jī)分為對(duì)照組(即DDP組)和不同劑量藥物組。對(duì)照組加入含DDP的完全培養(yǎng)基100 μL(DDP的最終質(zhì)量濃度為2 mg/L),各藥物組分別加入同時(shí)含DDP和L-SHK的完全培養(yǎng)基100 μL(DDP的最終質(zhì)量濃度均為2 mg/L,低、中、高劑量L-SHK的最終濃度分別為0.3、0.6、1.2 μmol/L;劑量設(shè)置參考“2.4.1”項(xiàng)下結(jié)果及前期試驗(yàn)結(jié)果[15],下同),每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)48 h后,棄去培養(yǎng)基,每孔加入CCK-8試劑10 μL;培養(yǎng)2.5 h后,使用酶標(biāo)儀于450 nm波長(zhǎng)處檢測(cè)各孔的OD值,按“2.3”項(xiàng)下方法計(jì)算抑制率和IC50,并計(jì)算逆轉(zhuǎn)倍數(shù)。逆轉(zhuǎn)倍數(shù)=使用逆轉(zhuǎn)劑前藥物對(duì)細(xì)胞的IC50/使用逆轉(zhuǎn)劑后藥物對(duì)細(xì)胞的IC50。
2.5 L-SHK聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞周期分布的影響考察
采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)。取“2.2”項(xiàng)下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HeLa/DDP細(xì)胞適量,以5 000個(gè)/孔接種于24孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)24 h后,將細(xì)胞分為空白對(duì)照組、DDP組以及DDP+低、中、高劑量L-SHK組??瞻讓?duì)照組加入完全培養(yǎng)基1 mL,各給藥組加入含相應(yīng)藥物的完全培養(yǎng)基1 mL(DDP最終質(zhì)量濃度均為2 mg/L,低、中、高劑量L-SHK的最終濃度分別為0.3、0.6、1.2 μmol/L),每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)48 h后,收集細(xì)胞,用4 ℃的PBS清洗2次后,置于4 ℃的70%乙醇中固定過夜;以1 000 r/min離心5 min,棄去上清液,用預(yù)冷的PBS清洗2次,棄去上清液;每管加入PI試劑500 μL,同時(shí)加入RNA酶A使其最終質(zhì)量濃度達(dá)100 μg/mL,于4 ℃染色15 min后,使用流式細(xì)胞儀測(cè)定各細(xì)胞周期的分布比例。
2.6 L-SHK聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡的影響考察
采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)。取“2.2”項(xiàng)下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HeLa/DDP細(xì)胞適量,以5 000個(gè)/孔接種于12孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)24 h后,按“2.5”項(xiàng)下方法分組、給藥,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)48 h后,用不含EDTA的胰酶消化,以? ? ?1 000 r/min離心5 min后,棄去上清液,以PBS洗滌2次,收集細(xì)胞。每組細(xì)胞分別加入Annexin Ⅴ-FITC結(jié)合液195 μL,輕輕重懸;再于暗室內(nèi)加入Annexin Ⅴ-FITC染色液5 μL,輕輕混勻;最后加入PI試劑5 μL,混勻,于室溫避光孵育10 min后,使用流式細(xì)胞儀檢測(cè)其早期、晚期凋亡率及總凋亡率。
2.7 L-SHK聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響考察
采用Western blotting法檢測(cè)。取“2.2”項(xiàng)下對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的HeLa/DDP細(xì)胞適量,以5 000個(gè)/孔接種于12孔培養(yǎng)板中,培養(yǎng)24 h后,按“2.5”項(xiàng)下方法分組、給藥,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔。培養(yǎng)48 h后,加入RIPA細(xì)胞裂解液100 μL,充分混勻,冰浴30 min,于4 ℃下以12 000 r/min離心20 min,收集上清液,以DC法測(cè)定蛋白含量。蛋白經(jīng)上樣緩沖液稀釋后,于100 ℃下變性5 min。取變性后的蛋白樣品適量,行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(電壓:80~180 V);電泳后,于80 V下轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯(PVDF)膜上;以5%脫脂奶粉封閉1 h后,分別加入相應(yīng)一抗(稀釋度均為1 ∶ 1 000),4 ℃孵育過夜;用三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽(TBST)溶液清洗5 min×3次,加入相應(yīng)二抗(稀釋度為1 ∶ 5 000),室溫孵育1 h;用TBST溶液清洗5 min×3次,以ECL發(fā)光液顯色處理后,置于凝膠成像儀上成像并采用Image J v1.7.0軟件分析,以相應(yīng)蛋白與內(nèi)參β-actin的灰度值比值表示該蛋白的表達(dá)量。
2.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用SPSS 15.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)以x±s表示,多組間的比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較用LSD-t檢驗(yàn)。以P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3 結(jié)果
3.1 HeLa/DDP耐藥細(xì)胞的耐藥指數(shù)
DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的IC50值為(35.82±0.34)mg/L,顯著高于其對(duì)HeLa細(xì)胞的(3.04±0.43) mg/L(P<0.05);HeLa/DDP細(xì)胞的耐藥指數(shù)為11.8,為中度耐藥。
3.2 L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的抑制及耐藥逆轉(zhuǎn)作用
3.2.1 L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的抑制作用 L-SHK作用后HeLa/DDP細(xì)胞的抑制率見圖1。由圖1可見,L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的抑制率有隨劑量增加而逐漸升高的趨勢(shì),其IC50為3.92 μmol/L。結(jié)合上述結(jié)果并參考本課題組前期試驗(yàn)結(jié)果[15],發(fā)現(xiàn)當(dāng)L-SHK為0.3、0.6、1.2 μmol/L時(shí),其對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的抑制作用較小,故以這3個(gè)濃度分別作為后續(xù)試驗(yàn)的低、中、高劑量。
3.2.2 L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的耐藥逆轉(zhuǎn)作用 L- SHK作用后HeLa/DDP細(xì)胞的IC50和逆轉(zhuǎn)指數(shù)見表1。由表1可見,與DDP組比較,DDP+低、中、高劑量L-SHK組的IC50值均顯著降低,且DDP+中、高劑量L-SHK組顯著低于DDP+低劑量L-SHK組,DDP+高劑量L-SHK組顯著低于DDP+中劑量L-SHK組(P<0.05),呈劑量依賴性;DDP+低、中、高劑量L-SHK組的逆轉(zhuǎn)倍數(shù)分別為1.38、2.80、6.71。
3.3 L-SHK聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞周期的影響
與空白對(duì)照組比較,各藥物組G0/G1期、S期細(xì)胞比例均顯著升高,G2/M期細(xì)胞比例均顯著降低(P<0.05);與DDP組比較,DDP+低、中、高劑量L-SHK組G0/G1期細(xì)胞比例均顯著升高,S期、G2/M期細(xì)胞比例均顯著降低(P<0.05),詳見圖2、表2。
3.4 L-SHK聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡的影響
與空白對(duì)照組和DDP組比較,DDP+低、中、高劑量L-SHK組細(xì)胞的早期、晚期凋亡率及總凋亡率均顯著升高(P<0.05);而DDP組上述指標(biāo)與空白對(duì)照組比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),詳見圖3、表3。
3.5 L-SHK聯(lián)合DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響
與空白對(duì)照組和DDP組比較,DDP+L-SHK聯(lián)用組細(xì)胞中Bcl-2蛋白的表達(dá)量均顯著降低,Bax、Cleaved caspase-3蛋白的表達(dá)量均顯著升高(P<0.05);而DDP上述指標(biāo)與空白對(duì)照組比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),詳見圖4、表4。
4 討論
近年來(lái),有關(guān)SHK類化合物的研究報(bào)道日益增多,其作為腫瘤耐藥治療的增敏劑,可一定程度上逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的耐藥性[9-12],這一發(fā)現(xiàn)使得腫瘤治療領(lǐng)域的研究有了新的突破。Shilnikova K等[7]研究了L-SHK對(duì)DDP耐藥的人卵巢癌A2780細(xì)胞(A2780-CR)的毒性和遷移抑制作用,發(fā)現(xiàn)該化合物可增加耐藥細(xì)胞線粒體膜去極化、上調(diào)上皮細(xì)胞鈣黏蛋白表達(dá)、下調(diào)神經(jīng)元鈣黏蛋白表達(dá),從而降低A2780-CR細(xì)胞的遷移能力,抑制該細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。替莫唑胺(TMZ)是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)常用的化療藥物,但其嚴(yán)重的耐藥性影響了GBM的治療效果;將SHK、TMZ聯(lián)合處理GBM細(xì)胞后,發(fā)現(xiàn)GBM細(xì)胞的增殖和遷移能力均有所減弱,基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)、MMP-9的表達(dá)均明顯下調(diào),并可通過抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信號(hào)通路來(lái)減少GBM的復(fù)發(fā)[8]。Wang Y等[11]在研究SHK抗膀胱癌的作用機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn),與DDP單用相比,SHK與DDP聯(lián)用對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷效果更顯著,作用機(jī)制可能與SHK可逆轉(zhuǎn)膀胱癌細(xì)胞的DDP耐藥有關(guān)。有研究顯示,L-SHK可提高EGFR基因野生型非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者應(yīng)用厄洛替尼/吉非替尼的抗癌效果,且聯(lián)用效果優(yōu)于任一藥物單用,其機(jī)制可能為通過激活活性氧(ROS)介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[17]。
基于上述文獻(xiàn)和本課題前期工作,本研究首先建立了DDP耐藥HeLa細(xì)胞模型,發(fā)現(xiàn)DDP對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的IC50值為(35.82±0.34) mg/L,顯著高于其對(duì)HeLa細(xì)胞的(3.04±0.43) mg/L;其耐藥指數(shù)為11.8,提示該細(xì)胞耐藥性為中等。本研究進(jìn)一步探討了不同劑量L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞增殖的抑制和耐藥逆轉(zhuǎn)作用。結(jié)果顯示,不同劑量L-SHK對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的抑制作用有隨劑量增加而逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì);與DDP單用相比,聯(lián)用低、中、高劑量L-SHK后,其對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞的IC50值均顯著降低,且具有劑量依賴性;其逆轉(zhuǎn)倍數(shù)分別為1.38、2.80、6.71,提示L-SHK具有一定的耐藥逆轉(zhuǎn)活性。
前期研究結(jié)果顯示,L-SHK與DDP聯(lián)用可明顯抑制HeLa細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡[15]。在此基礎(chǔ)上,本研究進(jìn)一步探討了L-SHK與DDP聯(lián)用對(duì)HeLa/DDP細(xì)胞周期及凋亡情況的影響。結(jié)果顯示,與空白對(duì)照組比較,各藥物組G0/G1期、S期細(xì)胞比例以及各劑量L-SHK聯(lián)用組細(xì)胞早期、晚期凋亡率及總凋亡率均顯著升高,各藥物組G2/M期細(xì)胞比例均顯著降低;且各劑量L-SHK聯(lián)用組G0/G1期細(xì)胞比例以及早期、晚期凋亡率及總凋亡率均顯著高于DDP組,S期、G2/M期細(xì)胞比例均顯著低于DDP組。這提示與單用DDP比較,聯(lián)用L-SHK可抑制細(xì)胞周期由G0/G1期向S期、G2/M期的轉(zhuǎn)換,從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。
為進(jìn)一步研究L-SHK促進(jìn)HeLa/DDP細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制,本研究采用Western blotting法檢測(cè)了凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)情況。促進(jìn)細(xì)胞凋亡是抗腫瘤藥物發(fā)揮治療效果的重要途徑之一,且在凋亡過程中均伴有Caspase-3家族的激活;該家族激活后,Caspase-3轉(zhuǎn)變?yōu)镃leaved caspase-3,后者表達(dá)越多,則表明細(xì)胞凋亡比例越高[18]。Bcl-2和Bax是細(xì)胞凋亡的重要調(diào)節(jié)因子,其中Bcl-2發(fā)揮抗凋亡作用,而Bax發(fā)揮促凋亡作用[19]。本研究結(jié)果顯示,與空白對(duì)照組和DDP組比較,各劑量L-SHK聯(lián)用組細(xì)胞中Bcl-2蛋白的表達(dá)量均顯著降低,Bax、Cleaved caspase-3蛋白的表達(dá)量均顯著升高。這提示L-SHK可通過上調(diào)Bax、Cleaved caspase-3蛋白和下調(diào)Bcl-2蛋白的表達(dá)來(lái)促進(jìn)耐藥細(xì)胞HeLa/DDP的凋亡,且這種作用強(qiáng)于DDP單用,與許靜等[20]的研究結(jié)果基本一致。
綜上所述,L-SHK聯(lián)合DDP可逆轉(zhuǎn)卵巢癌細(xì)胞HeLa/DDP的耐藥性,其作用可能是通過影響細(xì)胞周期、調(diào)控凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但本研究并未對(duì)具體的作用機(jī)制以及其他相關(guān)因子(如P-糖蛋白、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白1、M2型丙酮酸激酶等)進(jìn)行探討,故有待后續(xù)研究進(jìn)一步完善。
參考文獻(xiàn)
[ 1 ] BRAY F,F(xiàn)ERLAY J,SOERJOMATARAM I,et al. Glo- bal cancer statistics 2018:GLOBOCAN estimates of? ? ? incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J]. CA Cancer J Clin,2018,68(6):394-424.
[ 2 ] SIEGEL RL,MILLER KD,JEMAL A. Cancer statistics,2018[J]. CA Cancer J Clin,2018,68(1):7-30.
[ 3 ] 劉紅,張國(guó)楠.宮頸癌化療耐藥相關(guān)問題[J].中國(guó)實(shí)用婦科與產(chǎn)科雜志,2015,31(3):198-201.
[ 4 ] 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典:一部[S]. 2015年版:北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2015:340.
[ 5 ] 楊武斌,羅曉玲,胡娟,等.紫草抗腫瘤活性成分及作用機(jī)制研究現(xiàn)狀[J].解放軍藥學(xué)學(xué)報(bào),2017,33(4):359-362.
[ 6 ] LUO H,VONG CT,CHEN H,et al. Naturally occurring anti-cancer compounds:shining from Chinese herbal medicine[J]. Chin Med,2019. DOI:10.1186/s13020-019- 0270-9.
[ 7 ] SHILNIKOVA K,PIAO MJ,KANG KA,et al. Shikonin induces mitochondria-mediated apoptosis and attenuates epithelial-mesenchymal transition in cisplatin-resistant human ovarian cancer cells[J]. Oncol Lett,2018,15(4):5417-5424.
[ 8 ] MATIAS D,BAL?A-SILVA J,DUBOIS L G,et al. Dual treatment with shikonin and temozolomide reduces glioblastoma tumor growth,migration and glial-to-mesenchymal transition[J]. Cell Oncol:Dordr,2017,40(3):247- 261.
[ 9 ] TANG JC,REN YG,ZHAO J,et al. Shikonin enhances sensitization of gefitinib against wild-type EGFR non- small cell lung cancer via inhibition PKM2/STAT3/cyclinD1 signal pathway[J]. Life Sci,2018. DOI:10.1016/j.lfs.2018.05.012.
[10] LI B,YUAN Z,JIANG J,et al. Anti-tumor activity of Shikonin against afatinib resistant non-small cell lung cancer via negative regulation of PI3K/Akt signaling pathway[J]. Biosci Rep,2018. DOI:10.1042/BSR20181693.
[11] WANG Y,HAO F,NAN Y,et al. PKM2 inhibitor shikonin overcomes the cisplatin resistance in bladder cancer by inducing necroptosis[J]. Int J Biol Sci,2018,14(13):1883-1891.
[12] MIRZAEI SA,REIISI S,TABARI PG,et al. Broad blo- cking of MDR efflux pumps by acetylshikonin and acetoxyisovalerylshikonin to generate hypersensitive phenotype of malignant carcinoma cells[J]. Sci Rep,2018. DOI:10.1038/s41598-018-21710-5.
[13] HSIEH Y,LIAO C,CHEN W,et al.? Shikonin inhibited migration and invasion of human lung cancer cells via suppression of c-Metmediated epithelial-to-mesenchymal transition[J]. J Cell Biochem,2017,118(12):4639-4651.
[14] LIU X,SUN G. Shikonin enhances adriamycin antitumor effects by inhibiting efflux pumps in A549 cells[J]. Oncol Lett,2017,14(4):4270-4276.
[15] 杜春雙,王帥,張飛,等.左旋紫草素聯(lián)合順鉑對(duì)宮頸癌HeLa細(xì)胞的抑制作用及其作用機(jī)制[J].沈陽(yáng)藥科大學(xué)學(xué)報(bào),2018,35(3):232-237.
[16] 沙慧芳,孫強(qiáng)玲,楊曉華.耐紫杉醇肺癌細(xì)胞BNX動(dòng)物模型的建立[J].第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,32(12):1296- 1299.
[17] LI Y,HU X,LI Q,et al. Shikonin sensitizes wild-type EGFR NSCLC cells to erlotinib and gefitinib therapy[J]. Mol Med Rep,2018,18(4):3882-3890.
[18] ZHANG R,SHI H,REN F,et al. The aberrant upstream pathway regulations of CDK1 protein were implicated in the proliferation and apoptosis of ovarian cancer cells[J]. J Ovarian Res,2017. DOI:10.1186/s13048-017-0356-x.
[19] OU L,LIN S,SONG B,et al. The mechanisms of graphene-based materials-induced programmed cell death:a review of apoptosis,autophagy,and programmed necrosis[J]. Int J Nanomed,2017. DOI:10.2147/IJN.S140526.
[20] 許靜,郭哲,王秋宇,等.紫草素對(duì)卵巢癌細(xì)胞SKOV3/DDP順鉑耐藥的逆轉(zhuǎn)作用[J].中國(guó)病理生理雜志,2018,34(9):1616-1621.
(收稿日期:2020-01-07 修回日期:2020-05-11)
(編輯:張?jiān)拢?/p>