茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂对脑胶质瘤治疗的协调增效作用及机制研究

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目的:  选取四种具有抗肿瘤活性的抗炎中药,分离提取后进行药物对细胞增殖活力影响的实验,筛选出具有抗肿瘤作用的中药提取物,将其与经典化疗药物联合使用,在体内和体外均进行联合用药的药效评价,并从与炎症相关分子靶点的改变和与细胞周期相关信号通路的改变来探讨作用机制。  方法:  1.四种中药对三种肿瘤细胞株的增殖抑制效果的筛选  选取天名精、茜草、吴茱萸、补骨脂,用70%的乙醇进行提取,将提取物在U87、PANC-1、A549细胞株上进行MTT细胞增殖抑制实验,筛选出具有抗肿瘤作用的中药乙醇提取物,通过此次结果,选取茜草醇提取物,并用不同极性大小的溶剂石油醚、乙酸乙酯、正丁醇分别进行提取,将以上四个部位在U87细胞株上进行MTT实验,选取抑制效果最强的极性部位进行联合用药的考察实验。  2.茜草乙酸乙酯提取物联合化疗药物的药效评价实验  通过体外增殖抑制筛选实验,我们发现茜草醇提物对U87细胞的增殖抑制具有剂量依赖性,并且在低剂量时仍旧能够表现出相应的抑制效果,因此我们采用等效应图解法来评价两种药物对U87细胞增殖抑制作用的联用效果,将茜草乙酸乙酯提取物与顺铂、阿霉素、卡氮芥、五氟尿嘧啶、喜树碱五中种化疗药物分别联合作用于U87细胞模型,固定茜草乙酸乙酯提取物的剂量,改变顺铂处理浓度,联合作用后计算出化疗药物的IC50值,绘制成等效线,来评价联合作用的效果是增效、加合还是拮抗,筛选出能够协同增效的组合。  3.茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂对裸鼠U87移植瘤实验  将U87细胞悬液皮下注射到雌性裸鼠右侧腹部,待瘤体积至70-80 mm3时,将28只裸鼠随机分为4组:模型组(control,生理盐水0.2mL)、阳性药物组(positive control,顺铂,2mg/kg)、中药组(茜草乙酸乙酯提取物,1.6mg/kg)、联合用药组(顺铂2mg/kg+茜草乙酸乙酯提取物1.6mg/kg),一周三次,第21天处死动物,瘤块称重、测体积。  4.茜草乙酸乙提取物联合顺铂的抗肿瘤作用机制探索  4.1、茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂对U87细胞周期的影响实验  采用流式细胞术,对U87细胞进行PI染色,考察不同处理组的细胞周期分布的变化,探讨顺铂与茜草乙酸乙酯提取物联用的增效机制。  4.2、RT-PCR检测茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂作用于U87细胞后的相关基因表达实验  采用RT-PCR实验,考察联合用药对U87细胞相关基因的影响,检测促凋亡基因BAX,和抗凋亡基因BCL-2,BCL-XL,Survivin,炎症相关的指标IL-6,IL-1β,COX-2,iNOS以及与顺铂耐药相关的的基因ERCC-1,CTR-1的表达,以期发现联合用药与凋亡和炎症相关的联系,并附带检测了与顺铂耐药相关的基因ECRR-1、和CTR1基因。  4.3、Western blot检测茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂作用于U87细胞后相关蛋白表达实验  采用Western blot蛋白免疫印迹实验,考察与细胞周期相关的信号通路NF-κB信号通路和P38MAPK信号通路,以期发现是否是通过相关信号通路的激活来影响U87细胞的周期分布。  5.茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂对裸鼠肝肾组织氧化损伤指标影响的测定实验  采用SOD试剂盒和GSH-Px试剂盒,分别检测肝肾组织中SOD和GSH-Px表达,从联合用药降低顺铂毒性的角度,考察茜草乙酸乙酯提取物对顺铂的减毒作用。从另一个方面说明联合用药的优势。  结果:  1.从中心抗炎中药库中选取的茜草、天名精、吴茱萸、补骨脂四种中药,70%乙醇提取后,在三种肿瘤细胞U87、A549、PANC-1进行MTT实验,发现茜草醇提物具有抑制U87细胞增殖的作用,其在低剂量时仍旧表现出抑制作用。进一步考察茜草不同极性溶剂提取物对U87细胞的增殖抑制作用,利用MTT实验,发现茜草乙酸乙酯提取物在48 h时,增殖抑制效果最佳。  2.茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂、卡氮芥、5-Fu具有协同增效作用。阿霉素在与不同剂量的茜草乙酸乙酯提取物联合时候,联合用药结果不一致,低剂量时表现出拮抗作用,中等剂量时候协同,而高剂量时表现出拮抗作用。  3.裸鼠U87移植瘤实验中,茜草乙酸乙酯提取物联合顺铂能够增效,抑制肿瘤生长。但由图2.1.2可以看出顺铂单组作用组裸鼠的体重在实验后期与空白组比较有所下降,而茜草单独作用组、模型组、联合作用组之间无统计学意义。我们认为联合用药组能够改善顺铂对裸鼠体重的影响。  4.细胞周期PI染色实验发现,茜草乙酸乙酯提取物单独处理组在48 h时细胞阻滞在S期。同时,我们还发现茜草乙酸乙酯联合顺铂用药组在48 h时细胞也阻滞在S期,与顺铂单用组比较具有统计学意义。  5.RT-PCR实验中,BAX基因表达上调能够促进凋亡过程,实验发现茜草乙酸乙酯单独用药组、顺铂单独用药组、联合组与空白组相比,表达均升高,且有统计学意义;而联合作用组与顺铂单独作用组相比,表达升高。BCL-XL基因表达上调则发挥抗凋亡的作用,实验发现茜草乙酸乙酯提取物单独作用组表达比空白组降低,具有统计学意义;联合作用组与空白组比较,表达降低。而联合组与顺铂组比较并无统计学意义。BCL-2基因表达上调发挥抗凋亡作用,实验发现茜草乙酸乙酯提取物单独作用组表达比空白组降低,具有统计学意义,联合组与顺铂组比较表达降低,具有统计学意义。IL-1β是肿瘤组织血管形成和浸润的重要因素,实验发现茜草单独用药组与空白组相比,表达明显降低,具有统计学意义;而联合用药组与空白组比较,表达也下降,但联合用药组与顺铂组比较,并无统计学差异。  6.Western blot实验中,我们检测P38,磷酸化P38,IκBα,P-IκBα的蛋白表达水平,来探索NF-κB和P38MAPK这两条信号通路的变化。NF-κB的活化与化疗耐药相关,顺铂单独作用组的磷酸化I Bα表达比模型组有所上升,且具有计学意义,提示顺铂作用于U87细胞48 h后NF-κB信号通路激活。茜草乙酸乙酯提取物处理组和联合组相对于顺铂单独用药组,磷酸化IκBα表达降低,预示茜草单独用药组与联合组处理的细胞都表现为NF-κB信号通路的抑制。  P38MAPK信号通路在细胞周期停滞和细胞生长抑制过程起着关键作用。我们检测裸鼠U87移植瘤模型中P38和磷酸化的P38蛋白表达水平,发现顺铂单独作用组磷酸化P38的表达水平低于模型组,而茜草乙酸乙酯提取物组磷酸化P38的表达水平高于顺铂组,且联合作用组的磷酸化P38的表达水平也高于顺铂单独作用组,且具有统计学意义,提示P38MAPK信号通路的激活。  7.在茜草乙酸乙酯提取物改善顺铂毒性方面,由于氧化损伤是顺铂的主要毒性机制之一,因此我们采用能够代表氧化损伤的指标SOD和GSH-Px来评价联合用药与顺铂单独用药相比是否有改善肝肾功能的作用,我们研究发现联合用药组的肝肾GSH-Px和SOD的活性与顺铂单独用药组相比显著提高。  结论:  1.通过4种中药的醇提物部位在三种肿瘤细胞上的MTT实验发现,茜草醇提物对U87细胞具有明显的细胞增殖抑制作用,推测茜草醇提物中具有对U87细胞有细胞毒性的物质。  2.对茜草醇提物使用不同极性的有机溶剂进行细分提取,我们发现其主要有效物质集中在乙酸乙酯部位,乙酸乙酯对茜草中的有效物质进行了很好的浓缩和富集。利用茜草乙酸乙酯提取物与化疗药物顺铂、阿霉素、5-Fu、卡氮芥、喜树碱进行联合用药的筛选,利用等效线图解法进行联合用药的评价,发现茜草与顺铂、5-Fu、卡氮芥联合均具有增效作用。  3.选用顺铂与茜草乙酸乙酯提取物联用进行体内实验,选用裸鼠U87移植瘤模型,发现联合用药能够抑制肿瘤生长。  4.利用流式细胞仪检测顺铂与茜草乙酸乙酯提取物联用作用于U87细胞时,细胞周期分布的变化,发现联合用药和茜草乙酸乙酯提取物单独作用均能够使细胞阻滞在S期,影响细胞增殖。  5.RT-PCR检测炎症、凋亡、顺铂耐药相关基因ERCC-1、CTR1的表达,发现联用组的BAL-XL,BAX,IL-1β的表达为阳性,预示联用机制可能与上调凋亡基因,下调抗凋亡基因有关。  6.Western blot实验对炎症相关NF-κB,P38MAPK信号通路进行探索,发现其增效机制主要与NF-κB信号通路的抑制和P38MAPK信号通路激活,阻滞肿瘤细胞周期于S期有关。
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