姜黄素调控Notch3-P53信号轴促进P3X63Ag8细胞凋亡的分子机制

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姜黄,姜科多年生草本植物,广泛分布于我国福建、台湾、四川、广东等地,由于其具有行气破瘀,通经止痛等功效,因此有着悠久的药用历史。姜黄素是姜黄的主要活性成分,现代医学大量研究表明姜黄素具有抗氧化、抗炎及抗肿瘤等作用。Notch3在大多数肿瘤细胞中异常活跃,其激活与肿瘤的发生发展有着密切的关系。p53是重要的抑癌基因,通过参与调控机体多条信号通路抑制细胞增殖、阻断细胞周期或者促进细胞凋亡,同时p53基因的激活对细胞活性氧水平存在一定影响。近两年的研究明确了 Notch3-p53信号轴的调控机制,发现Notch3-p53信号轴参与调控肿瘤细胞的增殖与凋亡。因此,研究姜黄素调控Notch3-p53信号轴促进P3X63Ag8细胞凋亡的分子机制具有一定意义。本论文以小鼠骨髓瘤细胞为研究对象,采用MTT法、Annexin V-FITC/PI双染法检测姜黄素对细胞增殖率及凋亡的影响,同时检测姜黄素处理后细胞乳酸脱氢酶、caspase-3活性和ROS的变化;通过RT-PCR及Western-blot技术检测姜黄素对细胞Notch3-p53信号轴的影响;分离姜黄素处理后细胞细胞质蛋白与细胞核蛋白,通过Western-blot技术检测p53入核表达情况。得到以下结果:(1)通过MTT试验检测10~80μM姜黄素对小鼠骨髓瘤细胞P3X63Ag8存活率的影响。结果显示,同阴性对照组相比,姜黄素处理显著降低细胞存活率(P<0.01),且总体上存活率的降低与姜黄素浓度呈反比。(2)通过试剂盒检测了不同浓度姜黄素(10~50μM)处理24h后细胞LDH活性的变化,发现从20μM姜黄素组开始,细胞LDH活性极显著升高(P<0.01),并在40μM组达到顶峰。流式结果发现,浓度为20μM及之前的姜黄素处理组均没有显著的凋亡现象,当姜黄素浓度为30μM时,全部出现凋亡现象,且绝大部分为早期凋亡,13.9%为晚期凋亡。姜黄素浓度为40、50μM时结果与30μM姜黄素处理组相似,不过早期凋亡比例下降而晚期凋亡比例上升,分别为28.4%和51.8%。我们检测了姜黄素处理后细胞caspase-3活性的变化,结果表明,在30μM姜黄素处理24h后,细胞内Caspase-3活性出现极显著的提高(P<0.01),其余姜黄素组与未处理组相比没有呈现显著变化的现象。结合以上四个试验的结果,我们筛选了较有代表性的低、中、高三个浓度组(30、40、50μM)进行后续试验。同未处理组相比,经30μM浓度姜黄素处理后P3X63Ag8细胞内ROS水平显著上升(P<0.01),而随着姜黄素浓度继续加大,细胞内ROS水平则开始呈现极显著的降低现象(P<0.01),且高浓度组降低程度高于中浓度组。(3)姜黄素能够促进Notch3直接作用靶基因Hes1和Hey1表达量显著上调(P<0.01);p53及促凋亡蛋白BaxmRNA表达量在姜黄素的作用下明显上调(P<0.01),而抗凋亡蛋白Bcl-2的mRNA表达量则受到抑制(P<0.01);姜黄素能抑制骨髓瘤细胞内Notch3蛋白水平,并上调P53蛋白表达;姜黄素处理后的骨髓瘤细胞促凋亡蛋白Bax与抗凋亡蛋白Bcl-2在蛋白水平上趋势与基因层面相差不大,也是促进Bax同时抑制Bcl-2。(4)姜黄素处理后,细胞质中p53蛋白水平下降,而入核后p53蛋白水平上升。综上,姜黄素通过调控Notch3-p53信号轴,影响下游靶基因的表达,同时在蛋白水平上促进p53蛋白入核及调控凋亡相关蛋白,从而抑制骨髓瘤细胞P3X63Ag8的增殖并促进其凋亡。此外,姜黄素还能刺激P3X63Ag8细胞乳酸脱氢酶活性、caspase-3活性以及活性氧水平,从而激活细胞凋亡。
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