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    水飛薊素對(duì)人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞的抑制作用及相關(guān)機(jī)制

    2016-08-10 06:56:46鄔亞華王子瑤殷嫦嫦
    關(guān)鍵詞:薊素水飛批號(hào)

    嚴(yán) 晨,鄔亞華,王子瑤,殷嫦嫦,殷 明

    (南昌大學(xué)1.第二附屬醫(yī)院、2.研究生院醫(yī)學(xué)部,江西 南昌 330006;3.九江學(xué)院,江西 九江 332000)

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    水飛薊素對(duì)人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞的抑制作用及相關(guān)機(jī)制

    嚴(yán)晨1,2,鄔亞華3,王子瑤1,2,殷嫦嫦3,殷明1

    (南昌大學(xué)1.第二附屬醫(yī)院、2.研究生院醫(yī)學(xué)部,江西 南昌330006;3.九江學(xué)院,江西 九江332000)

    目的研究水飛薊素對(duì)人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞增殖、凋亡的影響,并探討其可能的作用機(jī)制。方法設(shè)置對(duì)照組及不同濃度水飛薊素組,作用人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞。倒置相差顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)變化;CCK-8法測(cè)定細(xì)胞增殖;流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡;Western blot檢測(cè)ERK1/2、p-ERK1/2及cleaved caspase-3蛋白表達(dá)。結(jié)果水飛薊素抑制Saos-2細(xì)胞增殖,呈時(shí)間及濃度依賴性;水飛薊素誘導(dǎo)Saos-2細(xì)胞凋亡,呈濃度依賴性;水飛薊素降低Saos-2細(xì)胞p-ERK1/2蛋白表達(dá),增加Saos-2細(xì)胞cleaved caspase-3蛋白表達(dá),呈濃度依賴性,而ERK1/2蛋白表達(dá)無(wú)明顯變化。結(jié)論水飛薊素能夠抑制人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡,其作用機(jī)制可能與抑制ERK信號(hào)通路及上調(diào)caspase-3蛋白表達(dá)有關(guān)。

    水飛薊素;骨肉瘤;增殖;凋亡;機(jī)制;ERK信號(hào)通路;caspase-3

    骨肉瘤(osteosarcoma,OS)是最常見(jiàn)的原發(fā)性惡性骨腫瘤,多發(fā)于兒童及青少年[1]。目前,OS的主要治療策略為手術(shù)切除聯(lián)合化療。近年來(lái)統(tǒng)計(jì),無(wú)轉(zhuǎn)移OS患者的總生存率能達(dá)到70%,而出現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移或骨轉(zhuǎn)移,生存率只有25%~50%[2],且大劑量使用化療藥物產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用及耐藥的頻繁發(fā)生,使得OS患者的生存率并沒(méi)有得到明顯提高,因此,OS的治療需進(jìn)一步探討。研究發(fā)現(xiàn),一些中藥也具有抑制腫瘤細(xì)胞的作用,且毒副作用小,可作為傳統(tǒng)化療藥物的輔助用藥或聯(lián)合使用,以增加化療藥物的敏感性或減少其用量,以更好的抗OS治療。

    水飛薊素(silymarin,SM)是從植物水飛薊中提取的一種活性成分,為多酚類黃酮,具有抗炎、抗氧化、抗纖維化、肝細(xì)胞再生等作用,臨床已運(yùn)用其治療肝臟疾病[3]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),SM對(duì)乳腺癌、皮膚癌、前列腺癌、宮頸癌、結(jié)腸直腸癌、卵巢癌、肝癌、膀胱癌、肺癌具有抑制作用[4-6],但對(duì)OS的作用尚不清楚。本實(shí)驗(yàn)研究SM對(duì)OS的作用,并進(jìn)一步探討其可能的作用機(jī)制。

    1 材料

    1.1細(xì)胞系人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞為本實(shí)驗(yàn)室?guī)齑妗?/p>

    1.2主要藥品與試劑水飛薊素(山東西亞生化科技有限公司,批號(hào)1035907);DMSO(Solarbio公司,美國(guó),批號(hào)02A033);胰酶(Solarbio公司,美國(guó),批號(hào)20150806);α-MEM(Hyclone公司,美國(guó),批號(hào)NAP1372);胎牛血清(Hyclone公司,美國(guó),批號(hào):NYM1035);CCK-8細(xì)胞增殖檢測(cè)試劑盒(上海經(jīng)科化學(xué)科技有限公司,批號(hào):JK-021);Annexin V-FITC /PI凋亡檢測(cè)試劑盒(北京莊盟國(guó)際生物基因科技有限公司,批號(hào):150509J);總蛋白提取試劑盒(北京普利萊基因技術(shù)有限公司,批號(hào):P1250);兔抗人ERK1/2單克隆抗體(Cell Signaling公司,美國(guó),批號(hào):14);p-ERK1/2單克隆抗體(Cell Signaling公司,美國(guó),批號(hào):15);兔抗人GAPDH(Proteintech公司,美國(guó),批號(hào):10494-1-AP);cleaved caspase-3多克隆抗體(Proteintech公司,美國(guó),批號(hào):9677-1-AP);辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的羊抗兔二抗(北京康為世紀(jì)生物科技有限公司,批號(hào):1215E)。

    2 方法

    2.1細(xì)胞培養(yǎng)人骨肉瘤Saos-2細(xì)胞從液氮中復(fù)蘇后,用10%胎牛血清的α-MEM培養(yǎng)基,置于37℃ 5% CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每3 d換液1次,待細(xì)胞匯合80%~90%后,按1 ∶3傳代、培養(yǎng)或進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

    2.2倒置相差顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)變化取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期Saos-2細(xì)胞,按每孔5×104接種于24孔板中,常規(guī)培養(yǎng)24 h后,按照實(shí)驗(yàn)分組更換含不同藥物濃度的培養(yǎng)基,實(shí)驗(yàn)分6組:0 μmol·L-1(對(duì)照組)、40、80、120、160、200 μmol·L-1,作用48 h后,倒置相差顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài),并拍照。

    2.3CCK-8法測(cè)定細(xì)胞增殖取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期Saos-2細(xì)胞,按每孔5×103接種于96孔板中,常規(guī)培養(yǎng)24 h后,按照實(shí)驗(yàn)分組更換含不同藥物濃度的培養(yǎng)基,實(shí)驗(yàn)分組同2.2,各藥物濃度組均設(shè)3個(gè)復(fù)孔和1個(gè)空白孔,分別作用24、48、72 h后,每孔加入10 μL CCK-8試劑,37℃培養(yǎng)箱中孵育2 h,酶標(biāo)儀(波長(zhǎng)450 nm)測(cè)定各孔吸光度OD(A)值。各組吸光度OD=A細(xì)胞-A空白,細(xì)胞增殖抑制率(inhibition rate, IR):IR/%=(1-OD實(shí)驗(yàn)/OD對(duì)照)×100%。

    2.4流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期Saos-2細(xì)胞,按每孔5×105接種于6孔板中,常規(guī)培養(yǎng)24 h后,按照實(shí)驗(yàn)分組更換含不同藥物濃度的培養(yǎng)基,實(shí)驗(yàn)分組同2.2,作用48 h后,消化收集細(xì)胞,用PBS重新懸浮細(xì)胞,并計(jì)數(shù),各組取2×105細(xì)胞懸浮液,1 500 r·min-1,5 min離心后棄上清,加入500 μL 1×Binding Buffer輕輕重懸細(xì)胞,重懸后,先加入5 μL Annexin V-FITC,再加入10 μL PI,輕輕混勻,在室溫下,避光反應(yīng)10 min,行流式細(xì)胞儀檢測(cè),計(jì)算凋亡率。

    2.5Western blot檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)ERK1/2、p-ERK1/2及cleaved caspase-3蛋白表達(dá)取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期Saos-2細(xì)胞,按每孔5×105接種于6孔板中,常規(guī)培養(yǎng)24 h后,按照實(shí)驗(yàn)分組更換含不同藥物濃度的培養(yǎng)基,實(shí)驗(yàn)分4組:對(duì)照組(0 μmol·L-1)、低濃度組(40 μmol·L-1)、中濃度組(120 μmol·L-1)、高濃度組(200 μmol·L-1),作用48 h后,常規(guī)消化收集各組細(xì)胞,按總蛋白抽提試劑盒操作說(shuō)明提取各組細(xì)胞總蛋白,行聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)凝膠電泳,轉(zhuǎn)膜,5% BSA封閉,孵育一抗GAPDH(1 ∶4 000)、ERK1/2(1 ∶1 000)、p-ERK1/2(1 ∶2 000)、cleaved caspase-3(1 ∶1 000),4℃過(guò)夜,1×TBTS洗膜3次,孵育二抗(1 ∶6 000),1×TBTS 洗膜3次,暗室膠片曝光,條帶用Image J軟件進(jìn)行灰度分析。

    3 結(jié)果

    3.1細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察顯微鏡下觀察顯示:對(duì)照組細(xì)胞生長(zhǎng)良好,呈梭形或不規(guī)則形,胞質(zhì)透亮,胞膜光整;處理組部分細(xì)胞體積縮小、變圓,細(xì)胞內(nèi)顆粒增多,胞膜邊緣毛糙,折光度增強(qiáng),呈細(xì)胞凋亡樣形態(tài)學(xué)改變;處理組細(xì)胞數(shù)量減少,細(xì)胞間隙增寬,可見(jiàn)少許細(xì)胞脫壁、漂浮,隨著濃度的增大,處理組上述形態(tài)學(xué)改變?cè)矫黠@(Fig 1 )。

    A: Control group(0 μmol·L-1); B:40 μmol·L-1;C:80 μmol·L-1; D:120 μmol·L-1; E:160 μmol·L-1; F:200 μmol·L-1

    Fig 2 Apoptosis rate of Saos-2 cells treated with silymarin

    *P<0.05vscontrol

    3.2水飛薊素對(duì)骨肉瘤Saos-2細(xì)胞增殖的影響CCK-8結(jié)果顯示:處理組均抑制骨肉瘤Saos-2細(xì)胞增殖,藥物濃度越大,作用時(shí)間越長(zhǎng),增殖抑制越明顯,與對(duì)照組相比差異有顯著性(P<0.05),見(jiàn)Tab 1。

    GroupIR/%(24h)IR/%(48h)IR/%(72h)Control00040μmol·L-110.16±2.31*14.96±2.89*18.34±1.93*80μmol·L-124.42±4.42*34.05±2.03*41.41±4.35*120μmol·L-152.01±7.81*65.01±2.78*71.62±4.44*160μmol·L-168.01±3.44*76.92±4.51*83.96±3.52*200μmol·L-180.50±2.93*87.58±2.07*92.22±2.80*

    *P<0.05vscontrol

    3.3水飛薊素對(duì)骨肉瘤Saos-2細(xì)胞凋亡的影響流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果顯示:水飛薊素誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,各組細(xì)胞凋亡率分別為(2.08±0.12)%、(8.15±0.37)%、(15.37±1.06)%、(32.68±2.02)%、(48.34±1.59)%、(67.58±2.43)%,處理組濃度越高,凋亡率越大,與對(duì)照組比差異有顯著性(P<0.05),見(jiàn)Fig 2。

    3.4水飛薊素對(duì)骨肉瘤Saos-2細(xì)胞ERK1/2、p-ERK1/2及cleaved caspase-3蛋白表達(dá)的影響Western blot結(jié)果顯示:水飛薊素降低Saos-2細(xì)胞內(nèi)p-ERK1/2蛋白表達(dá),增加cleaved caspase-3蛋白表達(dá),與對(duì)照組相比差異有顯著性(P<0.05),而ERK1/2蛋白表達(dá)無(wú)明顯變化(Fig 3)。

    4 討論

    研究證實(shí)[7-10],水飛薊素具有預(yù)防癌癥發(fā)生及抗腫瘤作用,毒副作用小,還能增加多柔比星、順鉑和卡鉑的敏感性。本研究CCK-8及流式檢測(cè)結(jié)果顯示,水飛薊素能夠抑制Saos-2細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡,并呈濃度依賴性。

    絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)是一類絲氨酸/酪氨酸蛋白激酶,廣泛存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi),MAPKs信號(hào)通路為細(xì)胞內(nèi)重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與調(diào)控細(xì)胞的存活、生長(zhǎng)、增殖、分化及凋亡等多項(xiàng)生理過(guò)程[11]。非磷酸化的MAPKs為靜息狀態(tài),而磷酸化的MAPKs為激活狀態(tài),當(dāng)MAPKs信號(hào)通路受到上游激酶作用下,發(fā)生磷酸化后而被激活,進(jìn)一步激活下游轉(zhuǎn)錄因子,啟動(dòng)相關(guān)基因及蛋白表達(dá),發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),多種惡性腫瘤中MAPKs信號(hào)通路過(guò)表達(dá)或過(guò)激活,如:肝癌、腎癌、胰腺癌、食管癌[12-16]。MAPKs主要包括3個(gè)亞家族:ERK(extracellular signal-regulated kinase)家族、JNK(C-JUN-N terminal kinase)家族、p38家族,其中ERK與細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖密切相關(guān)。有研究報(bào)道,水飛薊素可通過(guò)MAPKs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)肺腺癌A549細(xì)胞凋亡,其中ERK1/2磷酸化明顯受到抑制[17]。徐良志等[18]研究發(fā)現(xiàn),大黃素通過(guò)抑制ERK信號(hào)通路,抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。caspase家族是一組半胱氨酸蛋白酶,在介導(dǎo)細(xì)胞凋亡過(guò)程中起到重要的作用。細(xì)胞凋亡途徑有多種,但絕大多數(shù)途徑末端都是通過(guò)caspase的級(jí)聯(lián)激活,最終激活caspase-3,形成具有活性的cleaved caspase-3片段,進(jìn)一步產(chǎn)生一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[19]。施劍明等[20]研究發(fā)現(xiàn),槲皮素、順鉑能增加骨肉瘤MG-63細(xì)胞cleaved caspase-3蛋白表達(dá),抑制細(xì)胞增殖及促進(jìn)其凋亡。本研究中,水飛薊素作用骨肉瘤Saos-2細(xì)胞48h后,p-ERK1/2蛋白表達(dá)降低,cleaved caspase-3蛋白表達(dá)增加,呈濃度依賴性,而ERK1/2蛋白表達(dá)無(wú)明顯變化,表明水飛薊素能夠抑制ERK磷酸化,阻滯ERK信號(hào)傳導(dǎo)通路,同時(shí)上調(diào)caspase-3蛋白表達(dá)。

    Fig 3 Cleaved caspase-3,ERK1/2,p-ERK1/2 protein expression of Saos-2 cells treated with silymarin for 48h detected by Western ±s,n=4)

    綜上所述,水飛薊素能夠抑制Saos-2細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其凋亡,可能與抑制ERK信號(hào)通路及上調(diào)caspase-3蛋白表達(dá)有關(guān)。本研究為水飛薊素抗骨肉瘤及其作用靶點(diǎn)提供一定的實(shí)驗(yàn)參考。

    (致謝:本實(shí)驗(yàn)在九江學(xué)院醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室完成,感謝實(shí)驗(yàn)室全體成員對(duì)本實(shí)驗(yàn)的支持與幫助!)

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    Inhibitory effect of silymarin on human osteosarcoma Saos-2 cells and its mechanism

    YAN Chen1,2, WU Ya-hua3, WANG Zi-yao1,2, YIN Chang-chang3, YIN Min1

    (1.TheSecondAffiliatedHospitaltoNanchangUniversity,2.MedicalGraduateSchoolofNanchangUniversity,Nanchang330006,China;3.JiujiangCollege,JiujiangJiangxi332000,China)

    AimTo study the effect of silymarin on proliferation and apoptosis of human osteosarcoma saos-2 cells and to explore its possible mechanisms.MethodsControl group and different concentration groups of silymarin were set, and Saos-2 cells were treated with silymarin. Celluar morphologic changes were observed by inverted phase contrast microscope. Proliferation of cells was tested CCK-8 assay. Apoptosis rate of cells was analyzed by flow cytometry. ERK1/2、p-ERK1/2 and cleaved caspase-3 protein expression were measured by Western blot.ResultsSilymarin inhibited the proliferation of Saos-2 cells in a time-dependent and concentration-dependent manner. Silymarin induced the apoptosis of Saos-2 cells in a concentration-dependent manner. Silymarin decreased p-ERK1/2 protein expression and increased cleaved caspase-3 protein expression in a concentration-dependent manner, while ERK1/2 protein expression had no obvious change.ConculsionsSilymarin can inhibit the proliferation of human osteosarcoma saos-2 cells and induce apoptosis of them, and the mechanism may be related to inhibition of ERK signaling pathway and upregulated caspase-3 protein expression.

    silymarin; osteosarcoma; proliferation; apoptosis; mechanism; ERK signaling pathway; caspase-3

    2016-02-21,

    2016-04-14

    國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No 81160226)

    嚴(yán)晨(1986-),男,碩士生,研究方向:中藥抗骨腫瘤,E-mail:yanchen8623@163.com;殷明(1958-),男,教授,主任醫(yī)師,博士生導(dǎo)師,研究方向:脊柱與腫瘤,通訊作者,E-mail: yinming0791@aliyun.com

    10.3969/j.issn.1001-1978.2016.07.016

    A

    1001-1978(2016)07-0966-05

    R284.1;R329.24;R329.25;R738.302.2

    網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2016-6-20 11:49網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20160620.1149.032.html

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