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目的:
筛选具有抗肿瘤作用的链球菌菌株,初步分离具有抗肿瘤活性的细菌蛋白成分,并试图分析其对人肝癌Bel-7402细胞增殖抑制作用机制。
方法:
(1)将8株链球菌菌种(从中国医学细菌保藏管理中心获得)复苏后,分别接种于胰酶大豆肉汤培养基(TSBY)中,37℃常规培养,同时,将细菌在血琼脂平皿中四分区划线后分离培养,观察细菌菌落形态。在对数生长期收获细菌后,将细菌在含有青霉素的BBM培养基中灭活,灭活后的细菌接种于血琼脂培养皿中,观察细菌的灭活效果。离心收获灭活的链球菌,真空冷冻干燥,保存于4℃保存备用。
(2)将上述制备出的8株链球菌制剂用DMEM完全培养基溶解成不同浓度的细菌溶液(1KE,4KE,8KE,10KE和15KE/ml,1KE=0.1mg),分别作用于人肝癌Bel-7402细胞和人肺腺癌A549细胞不同时间(24,48,72h),用MTT法测定肿瘤细胞的增殖水平。从而筛选出对肿瘤细胞具有明显增殖抑制活性的链球菌菌株。
(3)将筛选出的抗肿瘤活性最强的链球菌32080株,常规增菌培养。按文献方法提取链球菌蛋白,蛋白定量后,真空冷冻干燥,保存于4℃备用。为了寻找链球菌蛋白中有效的抗肿瘤组分,选用阴离子交换剂DEAE-sepharose FastFlow对链球菌32080株全蛋白进行离子交换层析,收获蛋白组分SpⅠ和SpⅡ,行蛋白定量后,真空冷冻干燥,于4℃保存备用。将上述提取出的链球菌全蛋白、SpⅠ和SpⅡ用DMEM完全培养基溶解成不同浓度的溶液(10,50,100μg/ml),分别作用于人肝癌Bel-7402细胞、人肺腺癌A549细胞及人正常肝Chang氏细胞,培养24,48,72h后,MTT法观察链球菌及分离组分SpⅠ和SpⅡ对肿瘤细胞及正常细胞生长增殖的影响。
(4)为了进一步探讨链球菌抑制肿瘤细胞增殖的机制,以人肝癌Ble-7402细胞为实验对象,用流式细胞仪检测链球菌蛋白粗提物及SpⅡ对肿瘤细胞的生长周期及凋亡率的影响。并用蛋白免疫印迹法检测链球菌全蛋白对人肝癌Ble-7402细胞凋亡相关蛋白如细胞色素C(CytochromeC,CytC)、procaspase-3及Bcl-2蛋白表达的影响,初步探讨链球菌蛋白对肿瘤细胞的生长抑制及凋亡诱导的分子机制。
结果:
(1)8株链球菌(NO:32080,32009,32155,32073,32312,32172,32175,32152)在TSBY培养基中呈现沉淀生长。光镜下观察,各株细菌为革兰染色阳性,链状排列。在血琼脂平板上,各株细菌形成灰白色、表面光滑、边缘整齐、直径0.5~0.75mm的细小菌落,菌落周围有2~4mm宽、界限分明、完全透明的无色溶血环,即β溶血环。而用含青霉素的BBM培养基灭活后的各株链球菌,在血琼脂平板上培养后不能形成菌落,即失去了生长能力。光学显微镜下观察,革兰染色阳性,链状排列,说明灭活成功。
(2)灭活链球菌对人肝癌Bel-7402细胞和人肺腺癌A549细胞作用后,MTT检测结果显示,8株细菌对肿瘤细胞增殖均有不同程度的抑制活性,并呈剂量一时间依赖性,其中以32080株的作用最为明显。
(3)在TSBY中培养链球菌32080株,并按照Winters的方法制备出细菌蛋白粗提物。经DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子交换层析后,将细菌蛋白分为两大组分,分别命名为SpⅠ和SpⅡ。将细菌全蛋白、SpⅠ和SpⅡ分别作用于人肝癌Bel-7402细胞、人肺腺癌A549细胞及人正常肝Chang氏细胞。MTT检测结果显示,全蛋白及SpⅡ对两种肿瘤细胞有较好的增殖抑制活性,SpⅠ的抗瘤活性不明显。而链球菌全蛋白及SpⅡ并不抑制人正常肝Chang氏细胞的生长。
(4)链球菌全蛋白及SpⅡ分别作用于人肝癌Bel-7402细胞48h或72h后,流式细胞术检测显示,细胞周期阻滞在G2/M期,与正常对照组相比有显著性差异(P<0.05),并且细胞凋亡率明显高于对照组细胞(P<0.01)。Bel-7402细胞经50μg/ml链球菌全蛋白分别作用24,48,72h后,用蛋白免疫印迹法检测细胞凋亡相关蛋白。结果发现,释放入胞质中的细胞色素C(CytochromeC,CytC)增多,procaspase-3及Bcl-2蛋白表达减少。
结论:
从8株链球菌中成功筛选出对人肝癌Bel-7402细胞和人肺腺癌A549细胞有明显增殖抑制作用的链球菌菌株(NO:32080)。从32080株链球菌获得的全蛋白及其组分SpⅡ对人肝癌Bel-7402细胞有显著的增殖抑制作用,并能够将细胞的生长周期阻滞于G2/M期,诱导细胞发生凋亡。链球菌全蛋白能影响人肝癌Bel-7402细胞的Bcl-2、procaspase-3和CytC等重要的凋亡相关蛋白的表达,初步揭示了链球菌诱导肝癌细胞凋亡的分子基础。但有关链球菌抗肿瘤活性蛋白的分离纯化及对肿瘤细胞增殖抑制和凋亡机制还有待进行深入的分子和基因水平的研究。