TRAIL联合顺铂诱导卵巢癌耐药细胞株COC1/DDP凋亡机制的研究

来源 :中国医学创新 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiamflying
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  【摘要】 目的:研究TRAIL联合顺铂对卵巢癌耐药细胞COC1/DDP生长的影响,以及联合用药对TRAIL死亡受体(DR4、DR5)、凋亡相关基因Smac、Survivin表达的影响,揭示TRAIL联合顺铂可能逆转COC1/DDP细胞耐药性的机制。方法:采用MTT法检测不同浓度TRAIL蛋白与DDP联合用药对COC1/DDP细胞生长的影响,用Annexin V-FITC法检测COC1/DDP细胞凋亡,用RT-PCR方法检测DDP对TRAIL受体(DR4、DR5)、凋亡相关基因Smac、Survivin表达。结果:TRAIL蛋白对COC1/DDP细胞生长有抑制作用,DDP与TRAIL蛋白联合作用后细胞生长抑制率显著升高(P<0.05)。DDP使COC1/DDP细胞的DR5表达水平显著增强,为正常对照组的3.45倍(P<0.001);Smac表达为对照组的2.82倍(P<0.001);DR4水平无明显变化;Survivin表达较对照组显著减少(P<0.001)。结论:TRAIL蛋白对COC1/DDP细胞生长有抑制作用,DDP与TRAIL联合增强了对COC1/DDP细胞生长抑制;TRAIL逆转COC1/DDP细胞对DDP的耐药性可能与DDP导致TRAIL受体DR5水平升高、Smac表达增加,通过线粒体途径促进了肿瘤细胞的凋亡有关。
  【关键词】 卵巢癌; 耐药性; TRAIL; 凋亡机制
  【Abstract】 Objective:To investigate the effect of TRAIL combined with Cisplatin on the growth of ovarian cancer resistant COC1/DDP cells,and the effect of drug combination on the expression of TRAIL death receptors(DR4,DR5) and the apoptosis related genes Smac and Survivin.Method:The effects of different concentrations of TRAIL protein combined with DDP on the growth inhibition of COC1/DDP cells were detected by the MTT assay.Apoptosis of COC1/DDP cells was detected by V-FITC Annexin method.The expression of TRAIL death receptors(DR4,DR5) and the apoptosis related genes Smac,Survivin after treated with DDP were studied by RT-PCR technique.Result:TRAIL protein inhibited the growth of COC1/DDP cells,and the inhibition rate of DDP and TRAIL protein was significantly increased(P<0.05).The COC1/DDP cell expression level of DR5 significantly enhanced as the control group of 3.45 times(P<0.001).The expression of Smac for the control group of 2.82 times(P<0.001).DR4 level without obvious change.Survivin expression compared with the control group decreased significantly(P<0.001).Conclusion:TRAIL protein inhibited the growth of COC1/DDP cells,and the combination of DDP and TRAIL enhanced the inhibition of COC1/DDP
  cells.TRAIL reversing the drug resistance of COC1/DDP cells to DDP may cause by the increase of TRAIL receptor DR5 and Smac expression,and promote the apoptosis of tumor cells through the mitochondrial pathway.
  【Key words】 Ovarian cancer; Drug resistance; TRAIL; Apoptotic mechanism
  First-author’s address:The People’s Hospital Affiliated to Fujian University of Traditional Chinese Medicine,Fuzhou 350004,China
  doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2016.29.005
  卵巢癌病死率居女性生殖道恶性肿瘤之首,约有70%患者发现时已是晚期,而其中绝大多数在手术后的化疗过程中又极易产生耐药,导致卵巢癌5年生存率仅为30%[1]。寻找逆转卵巢癌耐药化疗敏感性的药物并研究其机制,是现阶段卵巢癌治疗临床和基础研究的热点。
  肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand,TRAIL)是新发现的TNF超家族成员,与其受体结合后可特异性地诱导多种肿瘤细胞凋亡,而对正常细胞几乎无毒性,现已受到人们的广泛关注[2-5]。TRAIL与靶细胞表面的死亡受体DR4/DR5特异结合形成DR4/DR5-FADD-procaspase-8死亡诱导信号复合物(DISC),促使procaspase-8自我裂解形成有活性的凋亡起始蛋白caspase-8,进而活化效应蛋白,最终导致细胞凋亡[6-7]。本研究检测TRAIL对COC1/DDP细胞TRAIL死亡受体(DR4、DR5)、凋亡相关基因Smac、Survivin表达的影响,旨在探讨TRAIL联合顺铂可能逆转COC1/DDP细胞耐药性的机制,现报道如下。   1 材料与方法
  1.1 材料与试剂
  1.1.1 细胞株COC1/DDP 细胞由福建医科大学肿瘤实验室提供。
  1.1.2 主要试剂 重组TRAIL蛋白为Pepro Tech公司产品;四甲基偶氮唑蓝(MTT)系美国Sigma公司产品。DD为山东齐鲁制药厂产品。酶联分析仪为美国VICTOR1420型多标记计数仪;逆转录试剂盒、Taq酶、DNAmarker总RNA提取试剂(Trizol)购自Invitrogin公司。引物由上海生工生物有限公司合成。
  1.2 方法
  1.2.1 细胞培养 COC1/DDP细胞采用含10%胎牛血清、1%双抗(青链霉素混合液)的RMPI-1640培养液,置于37 ℃、5%CO2及20%O2的培养箱中进行培养。
  1.2.2 TRAIL蛋白和顺铂对细胞生长抑制检测 (1)检测不同浓度TRAIL对COC1/DDP细胞生长的影响:分别取对数生长期的COC1/DDP细胞以每孔1×104个/mL接种于96孔板24 h贴壁后,更新培养液并加入TRAIL蛋白液使终浓度为5、10、20、50、100、150 μg/L,每个浓度5个复孔,另设对照组(同体积的PBS)、空白组(加培养液,不含细胞及药物);加药后分别继续在培养箱中作用12、24、36、48、60 h后取板备测。采用MTT法测定细胞的吸光度A490值,计算细胞生长抑制率。(2)求得IC50及最佳作用时间。(3)检测DDP与接近IC50的三个浓度TRAIL蛋白联合作用对COC1/DDP细胞生长的影响:分别取对数生长期COC1/DDP细胞接种于96孔培养板中,培养24 h后加入含有
  2 μg/mL DDP和接近IC50的三个浓度TRAIL蛋白的培养液, 每一处理组设5个复孔,另设对照组、空白调零组,培养24 h后取板备测。测定每孔细胞的A490值,计算细胞生长抑制率。
  1.2.3 采用Annexin V-FITC方法检测COC1/DDP细胞凋亡 COC1/DDP细胞接种于6孔板培养24 h贴壁后加DDP及TRAIL蛋白,分对照组(PBS代替
  TRAIL蛋白、DDP)﹑DDP 2 μg/mL组、DDP 2 μg/mL
  +TRAIL 40 μg/L组﹑DDP 2 μg/mL+TRAIL 60 μg/L组、
  DDP 2 μg/mL+TRAIL 80 μg/L组,各组均设5个复孔,药物作用24h后按试剂盒流程加入Annexin V-FITC及碘化丙锭溶液(PI),流式细胞仪上分析。判断标准:横坐标是PI,纵坐标是Annixin V-FITC,左上、右上、左下、右下四个象限中右上象限代表死亡的细胞,左下象限是存活的细胞,左上象限即FITC(+)/PI(-)是凋亡的细胞。
  1.2.4 RT-PCR方法检测COC1/DDP细胞DR4、DR5、Smac及Survivin表达 对数生长的COC1/DDP细胞分对照组(PBS代替)、DDP 0.5μg/mL组、DDP 1μg/mL组及DDP 2μg/mL组,分别培养
  24 h后,按试剂盒流程提取总mRNA、cDNA合成及PCR反应。PCR产物经2%琼脂糖凝胶电泳鉴定。引物序列:DR4(上游:5’-ACG AAC GCT CTG GGA CCT GTA AC-3’、下游:5’-ATG TCC TAT GCC TAG TTC TTG TTG-3’)、DR5(上游:5’-TGA GCG GGA AGA GGA CAT GA-3’、下游:5’-GGC TAT TGC CAT TGT GAT TTG A-3’)、Smac(上游:5’-ACC GCC CAC TAC TCT TCC TC-3’下游:5’-GCG ATG CAT TAG GAG CCG TG-3’)及Survivin(上游:
  5’-ATG CTG ATC GGA AGA CGC AA-3’下游:
  5’-GCG GAT CTG TTT TCT CTG AT-3’),条带的大小分别为DR4 480 bp、DR5 445 bp、Smac 360 bp及Survivin 390 bp。
  1.3 统计学处理 采用SPSS 10.0统计软件包,各组资料的比较行方差齐性检验,方差齐者用多组计量资料的方差分析进行比较,两组资料比较用成组设计的t检验进行分析。P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 不同浓度TRAIL蛋白对COC1/DDP细胞生长的影响 由图1可见,TRAIL蛋白对COC1/DDP细胞的杀伤抑制作用随药物浓度的增加而增强;在同一药物浓度干预下,杀伤抑制作用随干预时间的延长而渐增;呈剂量-时间双效应关系。
  2.2 DDP与不同浓度的TRAIL蛋白联合作用对COC1/DDP细胞生长的影响 选用接近IC50的三个浓度作为实验浓度:40、60、80 μg/L,以24 h为干预时间。单独DDP(2 μg/mL)作用COC1/DDP细胞24 h,抑制率为3.58%,见表1。提示COC1/DDP细胞对顺铂呈耐药状态,联合用药的抑制率明显高于同一浓度单纯TRAIL和DDP抑制率之和,提示TRAIL蛋白与DDP联合用药对COC1/DDP细胞可能有协同抑制增殖作用。
  2.3 流式细胞仪Annexin V-FITC法检测细胞凋亡结果 如图2~6所示,随着与DDP联合的TRAIL浓度增加,COC1/DDP细胞凋亡率也逐渐上升,联合用药干预后凋亡率分别为(7.5±1.2)、(16.5±1.6)及(25.6±2.1)%,与单纯TRAIL蛋白作用比较,凋亡率均明显增加,且各组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。
  2.4 RT-PCR检测COC1/DDP细胞DR4、DR5、Smac及Survivin表达 以DR4、DR5、Smac及Survivin基因扩增产物电泳带的吸光度,反映各自表达水平。如图7所示,从右向左条带分别代表对照组、DDP 0.5 μg/mL组、DDP 1 μg/mL组及DDP 2 μg/mL组。COC1/DDP细胞DR4水平对照组和DDP组表达均较低,且不同浓度DDP组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。DR5表达水平较对照组明显升高,DDP 2 μg/mL组为对照组的3.45倍(P<0.001)。Survivin表达均较对照组减少(P<0.001),且不同浓度DDP组间比较无明显差异(P>0.05)。Smac表达渐次增加,DDP 2 μg/mL组为对照组的2.82倍(P<0.001)。   3 讨论
  肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体TRAIL是TNF超家族的新成员。TRAIL通过与死亡受体(death receptor,DR)的功能受体DR4、DR5结合,能特异性杀伤肿瘤细胞,而对正常细胞无明显毒性,与FasL和TNF-α对多种组织细胞有毒性相比,TRAIL在肿瘤治疗方面具有更好的应用前景[4-7]。目前普遍接受的TRAIL凋亡诱导途径有两条,即线粒体依赖型途径和线粒体非依赖型途径。I型为线粒体非依赖型途径,即活化的caspase-8直接激活下游效应蛋白caspase-3、caspase-6、caspase-7而诱导凋亡。Ⅱ型为线粒体依赖型途径,活化的caspase-8促使Bid催化断裂形成有活性的截短Bid(tBid)并定位于线粒体膜,引起线粒体跨膜电位降低或破坏,促使线粒体释放细胞色素c、促凋亡蛋白Smac和dATP结合形成凋亡酶体(apoptosome),进而活化效应蛋白,最终导致细胞凋亡[8-14]。
  本实验通过MTT法证实TRAIL蛋白可抑制COC1/DDP细胞生长,与DDP联合用药的抑制率高于同一浓度单纯TRAIL和DDP抑制率之和,提示两者联合对COC1/DDP细胞可能有协同抑制增殖作用。流式细胞仪Annexin V-FITC法检测细胞凋亡结果说明这种抑制作用部分源于两者的促凋亡作用。RT-PCR检测结果表明经过DDP处理后COC1/DDP细胞DR5表达增加,且可能通过线粒体途径中促凋亡蛋白Smac表达增加导致细胞凋亡。
  COC1/DDP是将人卵巢浆液性腺癌细胞通过DDP浓度间歇诱导,最终获得能完全耐受1.0 μg/mL DDP的细胞亚株。由于TRAIL诱导细胞凋亡途径不同于DDP的作用机制,TRAIL是通过与细胞表面受体DR4和DR5结合引起肿瘤细胞凋亡,这与DDP、TXAL等常规化疗药物作用机制完全不同[15-19]。Arts等[20]通过检测发现化疗后残瘤肿瘤组织中DR4、DR5的表达较化疗前更强,认为这种变化可能是因化疗引起。本研究结果表明在2 μg/mL的DDP作用下COC1/DDP细胞抑制率仅为3.58%,提示对DDP耐药,联合用药的抑制率明显增加,高于同一浓度单纯TRAIL和DDP抑制率之和。DDP处理后DR5水平增加,会明显增强TRAIL促凋亡的作用,可以用来解释TRAIL可能逆转COC1/DDP细胞对DDP的耐药性。Survivin通过抑制caspase-3的表达而阻止细胞过度凋亡,本研究中DDP处理后Survivin表达减少,是否可能导致caspase-3的表达增加进而促进细胞,尚需进一步实验予以证实。Smac是存在于线粒体中并调节细胞凋亡的蛋白质,本研究中DDP处理后,Smac表达增加,推测DDP处理后COC1/DDP细胞DR5表达增加,可能通过线粒体途径导致细胞凋亡。
  参考文献
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  (收稿日期:2016-06-26) (本文编辑:程旭然)
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