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编号:10228958
鬼臼乙叉甙对人结肠癌细胞增殖和凋亡的影响
http://www.100md.com 《癌症》 2000年第4期
     作者:周军民 曹建国 廖端芳

    单位:周军民 曹建国 廖端芳(衡阳医学院药理教研室,湖南 衡阳 421001)

    关键词:鬼臼乙叉甙;结肠癌;凋亡;Rb蛋白

    癌症000412

    【摘要】目的:检测鬼臼乙叉甙(VP-16)对人结肠癌(HIC/S)细胞增殖和凋亡的影响,并探讨其可能作用机理。方法:应用MTT比色法检测VP-16对体外培养HIC/S细胞增殖的抑制作用,同时用DNA断片法观测VP-16对HIC/S细胞凋亡的影响。应用S-P免疫组化技术对已报道的HIC/S细胞的Rb蛋白表达状态进行再证实,并采用Westernblot法对HIC/S细胞的Rb蛋白作半定量分析。结果:VP-16(0.045~28.125μmol/L)孵育48小时对HIC/S细胞增殖的相对抑制率为50.52%±1.78%~91.75%±3.47%(P<0。05),IC50为0.042±0.007μmol/L。VP-16处理HIC/S细胞48小时能诱导细胞调亡。S-P免疫组化染色显示HIC/S细胞Rb染色为阳性(pRb表达),VP-16有促进HIC/S细胞内Rb蛋白表达水平增高的作用。结论:VP-16对HIC/S细胞的增殖具有抑制作用,并能有效地诱导HIC/S细胞调亡。VP-16抑制HIC/S细胞增殖和诱导HIC/S细胞调亡可能与增高细胞内Rb蛋白表达水平有关。
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    中图分类号:R735.35 文献标识码:A 文章编号:1000-467X(2000)04-0328-03

    Effects of etoposide on growth proliferation and apoptosis in human HIC/S cells

    ZHOU Jun- min CAO Jian- guo LIAO Duan- fang

    (Department of Pharmacology, Hengyang Medical College, Hengyang 421001, P.R.China)

    【Abstract】 Objective:To detect the effects of etoposide on the growth,proliferation and apoptosis of HIC/S cells and its preliminary mechanism. Methods:The MTT colorimetric assay was applied to examine the growth inhibition,and DNA fragmentation assay was used to observe the apoptosis induced by etoposide in HIC/S cells.Expression of pRb in HIC/S cell line was proved again by immunohistochemistry and semi- quantitated with Western blot analysis. Results: Incubation with etoposide (0.045~ 28.125 μ mol/L)for 48 hours significantly inhibited growth proliferation of HIC/S cells in a dose dependent manner(P<0.05).The IC50 was 0.042±0.007μmol/L.Etoposide induced apoptosis in HIC/S cells.Rb protein was expressed in HIC/S cell line and its expression was enhanced by etoposide.Conclusions:Etoposide inhibites the growth proliferation and can induce apoptosis in HIC/Scell line,which is possibly related to enhanced Rb protein expression.
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    Key words: Etoposide; Colon carcinoma; Apoptosis; Rb protein

    近年的研究揭示肿瘤细胞的凋亡与抑癌基因表达状态密切相关,其中尤以p53和Rb起主要的调控作用[1,2]。Rb基因即视网膜母细胞瘤抑制基因。Rb基因的抗癌性主要与Rb蛋白结合功能及其对多种基因转录的调节及由此导致的细胞周期在G1期停滞有关。

    抗代谢药5-Fu通过阻止嘧啶类核苷酸尤其胸苷酸(TMP)形成,从而干扰DNA的生物合成,阻止肿瘤细胞的分裂增殖,是细胞周期特异性药物,主要作用于S期。李威威等报道[3]在骨肉瘤Saos-2细胞(Rb功能被阻断)中导入RbcDNA,可以促进该肿瘤细胞形态学改变,生长减慢,诱导凋亡。转染后的Saos-2细胞对5-Fu的敏感性也随之大大提高,其IC50值降低2.3~4.1倍。说明5-Fu能通过调控Rb而起到抗肿瘤的作用。
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    鬼臼乙叉甙为鬼臼毒素(VP-16)的半合成衍生物,对S末期癌细胞有较强的杀伤作用,其作用机制是抑制DNA拓朴异构酶Ⅱ。本研究采用MTT比色法检测VP-16对人结肠癌(HIC/S)细胞增殖抑制作用,应用DNA断片法观测VP-16是否有诱导HIC/S细胞凋亡作用。同时使用westernblot技术对被VP-16处理的HIC/S细胞前后的Rb蛋白作半定量分析,探讨VP-16抑制HIC/S细胞增殖和诱导HIC/S细胞凋亡与Rb蛋白功能的关系。

    1 材料和方法

    1.1材料

    5-fluorouracil(5-Fu)为上海旭东海普药业有限公司产品;etoposide为连云港制药厂产品;兔抗鼠Rb多克隆抗体、S-P免疫组化试剂盒均购于福建迈新公司;Rb单克隆抗体(一抗)购自SantaCruz公司;辣根酶标记羊抗鼠IgG(JA-2000)(二抗)为Jackson公司产品;碱性磷酸酶试剂盒由北京医科大学惠赠;DNA梯子提取试剂盒购自北京鼎国生物技术发展中心;供参比的标准分子量DNA由李威威教授惠赠。
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    1.2细胞培养

    结肠癌(HIC/S)细胞株(Rb+)购自上海医科大学肿瘤研究所细胞中心,用含15%小牛血清(FCS)的10%M199培养基在5%CO2,37℃细胞培养箱内培养,5~6天传代一次,细胞消化用0.25%胰蛋白酶,取对数生长期细胞用于实验。

    1.3MTT比色法测定[4,5]

    以0.9×104/孔细胞接种于96孔板上,每孔总体积为0.1ml,实验组每孔加入药物10μl,同时设置空白对照组及调零组(仅加等量PBS)培养48小时后吸去上清,实验组及对照组每孔均加入100μlMTT溶液(0.5mg/ml),继续培养8小时,弃上清液,每孔中加入100μl二甲亚砜溶液,振荡,在酶标仪上以570nm波长测吸光度(A值)。每组设三个复孔取其均值。

    1.4Rb蛋白免疫组化染色
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    制备细胞涂片[甲醇∶丙酮为1∶1(v/v)固定7分钟],以免疫组化ABC法测定HIC/S细胞Rb蛋白表达,操作按说明书进行。

    1.5Westernblot法[6]

    收集细胞(约108),按常规提取蛋白质样品。配制6%的SDS-PAGE分离胶和3%的积层胶,样品加入上样孔底,置电泳缓冲液中,80V电泳20分钟,至样品进入分离胶后,160V电泳1小时。将与凝胶同样大小的硝酸纤维膜和滤纸浸入转印液中10分钟,常规方法转印,按1∶200加入Rb单抗,4℃过夜,TBS液洗膜10分钟×3,将硝酸纤维膜浸入TBS配制的1∶2000HRP-IgG中室温作用1小时,重复洗膜10分钟×3,碱性磷酸酶试剂盒显色。并用密度扫描仪(ZEISS全自动图像分析仪,VIDAS数据分析)测定差异条带的面积和灰度,以二者之乘积进行半定量比较分析。

    1.6DNA琼脂糖凝胶电泳法
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    用VP-16处理或PBS处理的HIC/S培养细胞(106),按常规抽提DNA,在1.2%琼脂糖凝胶电泳大约1小时(电压为4V/cm),紫外光下观察DNA断片并照相。

    1.7统计学处理

    实验结果用±s表示,显著性检验用方差分析,均数之间比较用秩和检验、t检验,直线回归相关分析(显著性标准为P<0.05,双侧).

    2 结果

    2.1VP-16对HIC/S细胞增殖的影响

    MTT比色法显示VP-16(0.045μmol/L~28.125μmol/L)孵育48小时对HIC/S细胞增殖的相对抑制率为(50.52%±1.78%~91.75%±3.47%)(P<0.05),用寇氏法计算IC50为0.042±0.007μmol/L(见表1).
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    表1 VP-16对HIC/S细胞增殖的抑制作用 药物

    浓度

    (μmol/L)

    A值

    (±s)

    相对抑制率

    (%)

    IC50

    (μmol/L)

    P值

    PBS
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    0.000

    0.97±0.05

    -

    -

    5-FU

    1.230

    0.46±0.04*

    52.58±2.11

    VP-16

    0.045

    0.48±0.02*

    50.52±1.78
, 百拇医药
    0.042±0.007

    <0.05

    0.225

    0.35±0.03*

    63.92±1.39

    1.125

    0.23±0.02**

    76.29±2.60

    5.625

    0.15±0.01**

    84.54±2.95
, 百拇医药
    28.125

    0.08±0.01**

    91.75±3.47

    A值与溶媒PBS对照组比较,*P<0.05;**P<0.01

    2.2DNA断片法测定VP-16对HIC/S细胞凋亡的影响

    VP-16(3.40μmol/L)和5-Fu(1.230μmol/L)处理HIC/S细胞48小时,细胞发生凋亡,表现为与180-200bp呈倍数关系的“梯形”电泳图。与对照组相比较,处理组均显示出明显的梯状条带,而对照组不能显示梯状条带,这表明VP-16有诱导细胞凋亡的作用。

    2.3HIC/S细胞株的Rb蛋白表达状况
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    HIC/S细胞株细胞涂片Rb染色为阳性,细胞染成黄褐色(与福建迈新公司提供的标准片相比较),这表明HIC/S细胞具有Rb蛋白表达功能。

    2.4VP-16对HIC/S细胞Rb蛋白的影响

    经Westernblot技术测定,我们发现VP-16诱导HIC/S细胞凋亡过程中Rb蛋白表达水平有改变。VP-16处理HIC/S细胞48小时,可使HIC/S细胞内分子量约为105kd的Rb蛋白表达水平升高。经5-Fu、VP-16处理后的HIC/S细胞内Rb蛋白表达水平比未加药前分别升高了2.7倍和1.7倍(见图1)。

    图1 VP-16对HIC/S细胞内Rb蛋白表达功能的影响

    1.未加药组2.加VP-16组3.加5-FU组与对照组相比较,*表示P<0.01,每组n=6
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    3 讨论

    许多抗癌化疗药物是通过促进肿瘤细胞凋亡发挥其疗效的。细胞凋亡失常参与肿瘤发病过程的多个环节。诱导和促进肿瘤细胞凋亡在肿瘤治疗中甚为重要。

    Rb基因不仅为视网膜细胞,而且为其他组织细胞生长发育所必需,起着生长负调节,抑制细胞恶性生长增殖的作用,其对细胞周期的调节作用是抑制细胞从G1期进入S期,从而抑制细胞增殖。若Rb基因缺失或突变,将导致细胞丧失抑制DRTF1/E2F的能力而进入非正常增殖状态,进而产生肿瘤。至于Rb蛋白诱导肿瘤细胞凋亡的机理目前尚不十分清楚。

    我们的实验结果证实:VP-16对HIC/S细胞增殖具有明显抑制作用且呈剂量相关性。以往对VP-16抗肿瘤机制的研究,主要认为其抑制DNA或RNA的合成,以及抑制蛋白质合成和多种酶系统的活性。在本研究中,我们使用DNA断片法,证明VP-16有诱导HIC/S细胞凋亡的作用。一般认为,细胞凋亡与细胞周期调节过程密切相关,而Rb基因在细胞周期调节过程中起着重要作用。
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    经Westernblot法测定,我们发现VP-16具有促进HIC/S细胞内Rb蛋白表达水平增高的作用,提示VP-16通过增高细胞内Rb蛋白表达进而抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡,这可能是其抗肿瘤作用的机制之一。

    VP-16诱导结肠癌(HIC/S)细胞凋亡过程可能与细胞内Rb蛋白水平增高有关,Rb可能参与VP-16抑制HIC/S细胞增殖和诱导细胞凋亡的调节。总之,深入研究抗肿瘤药物调控Rb蛋白水平与其抑制肿瘤细胞增殖作用和诱导肿瘤细胞的凋亡程度的剂量依赖关系,以及鬼臼乙叉甙抑制细胞活性与Rb蛋白水平调控的内在联系,能为抗肿瘤药物提供一个新的作用靶点,对肿瘤防治具有重要意义。

    通讯作者:周军民 Tel:86-20-87330024

    [参考文献]

    [1]Yonish-Rouach E, Resnitzky D, Lotem J, et al. Wild- type p53 induces apoptosis of myeloid leukaemic cells that is inhibited by interleukin-6 [J]. Nature, 1991, 352: 345~ 347.
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    [2]Williams GT. Programmed cell death: apoptosis and oncogenesis[J]. Cell, 1991,65: 1097~ 1098.

    [3]Li WW,Fan JG,Hochhauser D,et al.Lack of functional retinoblastma protein mediates increased resistance to antimetabolites in human sarcoma cell line [J]. Proc Natl Acad Sci USA,1995,92(22):10436~ 10440.

    [4]曹建国,廖端芳,陈建雄,等.琼脂培养MTT法测定混和培养HeLa细胞和人胚肺纤维母细胞药物敏感性[J].中国肿瘤临床,1995,22(7):495~499.

    [5]曹建国,廖端芳,陈建雄,等.人肺癌药物敏感性的琼脂培养MTT测定[J].癌症,1995,14(3):182~184.

    [6]萨姆布鲁克,弗里奇,曼尼阿蒂斯,等.分子克隆实验指南[M].第二版.北京:科学出版社,1996,888~898.

    收稿日期:1999-08-20

    修回日期:1999-10-07, http://www.100md.com