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研究目的:
青蒿素(Artemisinin)最初是由我国学者从菊科植物黄花蒿(Artemisiaannua Linn)叶中提取分离到的具有过氧化基团的倍半萜内脂类化合物,青蒿琥酯(artesunate)、蒿甲醚(artemether)和二氢青蒿素(dihydroartemisinin)等均为青蒿素的衍生物。这类药物具有显著的抗疟疾、抗血吸虫、抗弓形虫等药理作用。目前青蒿素及其衍生物在临床上广泛应用于抗疟治疗,是抗疟特效药。近年研究发现青蒿素及其衍生物还具有明确的体内外抗肿瘤活性。其药理研究和临床验证受到了广泛关注。青蒿素及其衍生物以其独特的抗肿瘤机制,可以选择性地杀伤肿瘤细胞而对正常细胞作用很小,目前尚未发现与传统化疗药物存在交叉耐药,而且能通过抑制谷胱甘肽-s-转移酶的活性,逆转肿瘤细胞的多药耐药,与传统化疗药物同时应用可起到协同、增效的作用。二氢青蒿素(dihydroartemisinin)是青蒿素类药物在体内的主要活性代谢产物,与其他青蒿素类衍生物相比具有更强的抗肿瘤活性,但其作用机制尚不够明确。本研究以乳腺癌细胞系T47D为研究对象,通过观察DHA对T47D细胞增殖,细胞周期,细胞凋亡的影响以及对胞内凋亡调控因子基因和蛋白的影响,初步探讨其诱导凋亡相关的分子机制,为DHA的临床治疗提供实验和理论依据。
研究方法:
1.采用MTT检测法细胞增殖抑制实验观察二氢青蒿素对乳腺癌细胞T47D的增殖动力学的影响,DHA浓度设5、10、20、40、60、80、100umol/l共7组,分别培养24h,48h和72h,计算各实验点的增值抑制率,用SPSS13软件计算药物的50%抑制浓度(IC50值)。抑制率%=(1-药物组A值/细胞对照组A值)×100%
2.流式细胞术分析药物作用前后乳腺癌细胞T47D细胞周期的分布情况,根据MTT结果筛选合适的药物浓度和作用时间进行分组,DHA浓度设20、40、60umol/l共3组,培养48h,加入DNA染液(PI50mg/L、RNA酶10ug/mL及1%Triton-X100)500μl避光染色30min后,300目筛网过滤后上机检测。同样实验重复3次。用随机软件分析细胞周期。
3.AnnexinⅤ-PI双染法检测药物作用前后乳腺癌细胞T47D早期凋亡细胞比例收集48h药物浓度20、40、60umol/L组及DMSO对照组的细胞,加入FITC标记的Annexin-Ⅴ(20mg/L)20μl和PI(20mg/L)20μl避光双染后,流式细胞术检测。同样实验重复3次。
4.逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法检测药物作用前后乳腺癌细胞T47D胞内凋亡调控因子Bim基因mRNA水平的改变,DHA浓度设20、40、60umol/l共3组,培养48h,提取总RNA,紫外分光光度计测定OD260/OD280比值,以估算RNA样品的浓度及纯度。逆转录反应结束后,琼脂糖凝胶电泳,美国Kodak凝胶成像系统成像,1DImageAnalysisSoftware软件分析各条带灰度,以与β-actin的相对比值比较mRNA表达水平。
5.蛋白质印迹技术(Westernblot)检测药物作用前后乳腺癌细胞T47D胞内凋亡调控因子蛋白tbid,caspase8表达的变化,DHA浓度设20、40、60umol/l共3组,培养48h,收集细胞裂解,裂解液SDS-PAGE电泳后,转膜,封闭,抗体孵育,于LAS4000mini化学发光分析仪中显影。蛋白表达水平以各组积分光密度值与actin积分光密度值比值表示。
实验结果:
1.不同浓度的DHA作用于T47D细胞24h、48h、72h后,DMSO溶剂对照组与相应时间的细胞对照组的A值相比无显著差异(P>0.05),各浓度组与相应时间DMSO溶剂对照组A值差异均有统计学意义(P<0.01);经相关性分析,药物对T47D细胞的抑制率呈浓度(10,20,40,60,80,100μmol/L)依赖性升高(r=0.911,P<0.01),亦呈时间(24h,48h,72h)依赖性升高(r=0.918,P<0.01),DHA作用24,48,72h的IC50值分别为60.03,33.86,17.18μmol/L。
2.20,40,60μmol/LDHA作用于乳腺癌细胞48h后,与对照组相比,呈剂量依赖性改变细胞周期的分布,G0/G1期细胞比率上升,S期细胞比率下降,细胞增殖受阻在G0/G1期。
3.DHA作用48h后20、40、60μmol/L浓度组乳腺癌细胞T47D的早期凋亡率分别为(20.81±0.68)%,(30.90±0.73)%,(45.32±2.17)%(n=3),各浓度与对照组(0.98±0.08)%相比差异显著(均为P=0.000);且随药物浓度的增高而升高,差异有统计学意义。(one-wayANOVA;F=53.1,P=0.000)
4.RT-MR检测BimmRNA水平的改变,结果显示,对照组和实验组均表达Bim基因,实验组高于对照组。其中60umol/LDHA组BimmRNA表达量明显高于对照组5.WesternBlot检测凋亡相关蛋白tbid,caspase8的表达,20、40、60μmol/L的DHA作用于乳腺癌细胞48h后,凋亡相关蛋白tbid,caspase8的表达强度与对照组相比差异显著(均为P<0.05);且随DHA浓度的增高而增强,差异有统计学意义。
结论:
1.DHA能显著抑制人乳腺癌细胞T47D生长,而且抑制率呈浓度和时间依赖性升高;DHA呈剂量依赖性改变T47D细胞周期的分布,G0/G1期细胞比率上升,S期细胞比率下降,细胞增殖受阻在G0/G1期,从而抑制肿瘤的生长。
2.DHA能诱导人乳腺癌T47D细胞凋亡,其早期凋亡率随着药物浓度的增高而升高。
3.DHA作用于人乳腺癌细胞T47D后促使BimmRNA表达增强,同时促使tbid,caspase8蛋白表达增强,因此DHA诱导T47D凋亡的分子机制可能是DHA激活了凋亡的死亡受体通路和线粒体通路。