晁榮 胡曉燕 朱生東 鄧偉 王莉
摘要 目的:探究苦參堿聯(lián)合化療藥物對(duì)人急性髓系白血病HL-60細(xì)胞增殖及侵襲力的影響。方法:體外培養(yǎng)人急性髓系白血病HL-60細(xì)胞,苦參堿單藥組以1.0 g/L苦參堿干預(yù),三氧化二砷單藥組以3 μmol/L三氧化二砷處理,聯(lián)合組以終濃度為1.0 g/L的苦參堿+3 μmol/L三氧化二砷處理,空白組以等量生理鹽水處理。MTT法檢測(cè)HL-60細(xì)胞增殖情況,ranswell小室實(shí)驗(yàn)檢測(cè)HL-60侵襲力,蛋白免疫印跡法檢測(cè)HL-60細(xì)胞MMPs蛋白表達(dá)情況。結(jié)果:苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組24 h PIR分別為(18.54±2.54)%,(29.54±2.62)%,(41.45±3.72)%,48 h PIR分別為(27.46±2.55)%,(38.93±3.76)%,(45.64±3.54)%,3組內(nèi)HL-60的PIR均隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加,其中聯(lián)合組24 h、48 h PIR均高于同時(shí)間點(diǎn)的苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)??瞻捉M、苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組侵襲細(xì)胞分別為(127.64±23.93)個(gè)、(94.24±15.23)個(gè)、(81.23±12.21)個(gè)、(75.13±10.69)個(gè),相對(duì)侵襲指數(shù)分別為(100.00±0.00)%、(73.44±0.34)%、(62.47±0.15)%、(58.54±0.36)%;MMP-2蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為(0.91±0.05)、(0.39±0.04)、(0.23±0.04)、(0.14±0.03);MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為(0.62±0.05)、(0.31±0.05)、(0.27±0.04)、(0.16±0.02)。與空白組比較,苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組侵襲細(xì)胞數(shù)量顯著減少,相對(duì)侵襲指數(shù)及細(xì)胞中MMP-2、MMP-9相對(duì)表達(dá)量降低,且聯(lián)合組均低于苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論:苦參堿聯(lián)合三氧化二砷通過(guò)下調(diào)MMP-2、MMP-9蛋白表達(dá)有效抑制人急性髓系白血病HL-60細(xì)胞增殖及侵襲。
關(guān)鍵詞 人急性髓系白血病;HL-60細(xì)胞;凋亡;苦參堿;表達(dá);機(jī)制
Effects of Matrine Combined with Chemotherapeutic Drugs on Proliferation and Invasion of Human Acute Myeloid Leukemia HL-60 Cells
Chao Rong,Hu Xiaoyan,Zhu Shengdong,Deng Wei,Wang Li
Abstract Objective:To investigate the effects of matrine combined with chemotherapeutic drugs on the proliferation and invasion of human acute myeloid leukemia HL-60 cells.Methods:Human acute myeloid leukemia HL-60 cells were cultured in vitro.Matrine monotherapy group was treated with 1.0 g/L matrine,arsenic trioxide monotherapy group with 3 mmol/L arsenic trioxide,combination group with 1.0 g/L matrine+3 mmol/L arsenic trioxide,blank group with the same amount of saline.MTT assay was used to detect the proliferation of HL-60 cells,ranswell chamber assay was used to detect the invasion ability of HL-60 cells,and Western blotting was used to detect the expression of MMPs in HL-60 cells.Results:The 24-hour PIR of matrine group,arsenic trioxide group and combination group were(18.54±2.54)%,(29.54±2.62)%,(41.45±3.72)% and 48-hour PIR were(27.46±2.55)%,(38.93±3.76)%,(45.64±3.54)%.The PIR of HL-60 in the 3 groups increased with the increase of culture time.PIR of 24 h and 48 h in THE combination group was higher than that of matrine and arsenic trioxide at the same time point(P<0.05).The number of invasive cells in the blank group,the matrine group,the arsenic trioxide group and the combination group were(127.64±23.93),(94.24±15.23),(81.23±12.21),(75.13±10.69),and the relative invasion index were(100.00±0.00),(73.44±0.34),(62.47±0.15),(58.54±0.36)%,respectively.The relative expressions of MMP-2 were (0.91±0.05),(0.39±0.04),(0.23±0.04),(0.14±0.03),and the MMP-9 protein were (0.62±0.05),(0.31±0.05),(0.27±0.04),(0.16±0.02),respectively.Compared with the blank group,the number of invasive cells in matrine monotherapy group,arsenic trioxide monotherapy group and combination group decreased significantly,the relative invasion index and the relative expression of MMP-2 and MMP-9 protein in cells decreased,and the combined group was lower than matrine monotherapy group and arsenic trioxide monotherapy group(P<0.05).Conclusion:Matrine combined with arsenic trioxide can effectively inhibit the proliferation and invasion of human acute myeloid leukemia HL-60 cells,and its mechanism may be related to the down-regulation of MMP-2 and MMP-9 protein expression.
Key Words Human acute myeloid leukemia; HL-60 cells; Apoptosis; Matrine; Expression; Mechanisms
中圖分類號(hào):R284;R552文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2019.11.019
白血病是血液系統(tǒng)惡性腫瘤,與造血干細(xì)胞增殖失控、分化成熟受阻、正常程序凋亡失調(diào)等有關(guān),目前化療仍是其主要治療手段,但由于化療不良反應(yīng)較大,治療效果不佳,因此急需尋求更為安全有效的治療方案[1-2]。近年來(lái)從傳統(tǒng)中草藥中開(kāi)發(fā)高效低毒的抗腫瘤活性成分已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[3]??鄥A(苦參啶-15-酮)提取自豆科植物苦參(Sophora flavescens)的干燥根中,具有抗炎、抗病毒、強(qiáng)心、抗肝損傷、抗肝纖維化及抗腫瘤等多種生物活性,近年來(lái)有關(guān)苦參堿的抗腫瘤作用方面的研究日漸增多,但有關(guān)其抗腫瘤機(jī)制尚未完全闡明[4-5]。本研究體外培養(yǎng)人急性髓系白血病HL-60細(xì)胞,觀察苦參堿對(duì)細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡及侵襲的影響,并探討作用機(jī)制,為苦參堿在臨床應(yīng)用提供支持。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 細(xì)胞株 人急性髓系白血病HL-60細(xì)胞,購(gòu)于中國(guó)醫(yī)學(xué)院科學(xué)院血液學(xué)研究所。
1.1.2 藥物 苦參堿注射液(陜西昂盛生物醫(yī)藥科技有限公司,生產(chǎn)批號(hào):110805-200306);純度≥98%;注射用三氧化二砷(北京雙鷺?biāo)帢I(yè)有限公司產(chǎn)品,國(guó)藥準(zhǔn)字H20080665)。
1.1.3 試劑與儀器 RPMI-1640培養(yǎng)基及0.25%胰蛋白酶(美國(guó)HyClone公司);二甲基亞砜、四甲基偶氮唑鹽(美國(guó)Sigma公司);基質(zhì)金屬蛋白酶-2、9(MMP-2、MMP-9)多克隆抗體(英國(guó)Abcam公司)等。HERAcell 150i型CO2培養(yǎng)箱(美國(guó)Thermo Fisher公司);MK3型全自動(dòng)酶標(biāo)儀(美國(guó)Thermo Fisher公司);LXJ-II型超低溫高速離心機(jī)(上海領(lǐng)成生物科技有限公司);JY-ZY3型蛋白凝膠電泳轉(zhuǎn)印系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad公司);JYH27020型電泳儀、Gel doc 2000凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad公司)等。
1.2 方法
1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)及分組
將HL-60細(xì)胞以含10%胎牛血清的1640培養(yǎng)基,置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(37 ℃,5%CO2飽和濕度),待細(xì)胞形態(tài)良好,且處于生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)分為空白組、苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組和聯(lián)合組。
1.2.2 干預(yù)方法
取生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)期形態(tài)較好的HL-60細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞濃度為1×105個(gè)/mL,接種于96孔板,苦參堿單藥組以1.0 g/L苦參堿干預(yù),三氧化二砷單藥組以3 μmol/L三氧化二砷處理,聯(lián)合組以終濃度為1.0 g/L的苦參堿+3 μmol/L三氧化二砷處理,空白組以等量生理鹽水處理。
1.2.3 檢測(cè)指標(biāo)與方法
MTT法[6]檢測(cè)HL-60細(xì)胞增殖情況:空白組、苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組和聯(lián)合組HL-60細(xì)胞培養(yǎng)經(jīng)1.2.2方法干預(yù)24、48 h后,棄去每孔上清液,加20 μL 5 mg/mL MTT溶液檢測(cè)細(xì)胞增殖情況,采用酶標(biāo)儀檢測(cè)各孔吸光光度值(A490 nm),計(jì)算各組HL-60增殖抑制率(PIR)=(空白組A490 nm-實(shí)驗(yàn)組A490 nm)/空白組A490 nm×100%。
Transwell小室實(shí)驗(yàn)檢測(cè)HL-60細(xì)胞侵襲力:參照相關(guān)文獻(xiàn)[7]檢測(cè)HL-60細(xì)胞侵襲力,HE染色后于光學(xué)倒置顯微鏡下觀察并拍照,計(jì)數(shù)侵襲細(xì)胞數(shù)量,相對(duì)侵襲指數(shù)=干預(yù)組侵襲細(xì)胞數(shù)/空白組侵襲細(xì)胞數(shù)×100%。
蛋白免疫印跡法(WB)[8]檢測(cè)HL-60細(xì)胞MMPs蛋白表達(dá)情況:空白組、苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組和聯(lián)合組經(jīng)不同藥物處理48 h后,收集細(xì)胞,提取細(xì)胞總蛋白,參照BCA試劑盒檢測(cè)蛋白濃度。經(jīng)10%分離膠及5%濃縮膠行SDS-PAGE,轉(zhuǎn)膜,孵育抗體,最后于暗室中以ELC發(fā)光試劑盒顯影,以GADPH為參照,采用Bio-Rad凝膠成像系統(tǒng)分析各組MMP-2/MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù),計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,采用t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 苦參堿聯(lián)合化療藥物對(duì)HL-60細(xì)胞增殖的影響
苦參堿、三氧化二砷及聯(lián)合用藥均可抑制HL-60細(xì)胞增殖,3組內(nèi)HL-60的PIR均隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加,其中聯(lián)合組24 h、48 h PIR均高于同時(shí)間點(diǎn)的苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。
2.2 苦參堿聯(lián)合化療藥物對(duì)HL-60細(xì)胞侵襲力的影響
與空白組比較,苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組侵襲細(xì)胞數(shù)量顯著減少,相對(duì)侵襲指數(shù)降低,且聯(lián)合組侵襲細(xì)胞數(shù)量及相對(duì)侵襲指數(shù)顯著低于苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2。
2.3 苦參堿聯(lián)合化療藥物對(duì)HL-60細(xì)胞MMP-2/MMP-9蛋白表達(dá)比較
空白組、苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組MMP-2蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為(0.91±0.05)、(0.39±0.04)、(0.23±0.04)、(0.14±0.03);MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量分別為(0.62±0.05)、(0.31±0.05)、(0.27±0.04)、(0.16±0.02)。與空白組比較,苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組MMP-2、MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量顯著降低,且聯(lián)合組MMP-2、MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量低于苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖1。
圖1 蛋白免疫印跡(WB)法檢測(cè)苦參堿聯(lián)合化療藥物 對(duì)HL-60細(xì)胞MMP-2/MMP-9蛋白表達(dá)的影響 注:A:空白組;B:苦參堿單藥組;C:三氧化二砷單藥組;D:聯(lián)合組
3 討論
白血病是一種嚴(yán)重危害人類健康的血液系統(tǒng)惡性腫瘤,其發(fā)病機(jī)制與腫瘤細(xì)胞增殖失控、凋亡抵抗效應(yīng)相關(guān),導(dǎo)致腫瘤形成[9-10]。三氧化二砷作為一種有毒性的藥物古代即用于治療多種疾病,我國(guó)于20世紀(jì)70年代用于急性早幼粒細(xì)胞白血病的治療,并已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)作為急性早幼粒細(xì)胞白血病的一線治療藥物。三氧化二砷與其他藥物無(wú)交叉耐藥反應(yīng),主要通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡抑制腫瘤細(xì)胞的增殖,廣泛用于淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤及骨髓增生異常綜合征等疾病的治療中,近年來(lái)也逐漸用于治療肝癌、膽囊癌、乳腺癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤等惡性腫瘤;但應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)心臟毒性,肝臟毒性,胃腸道反應(yīng)等不良反應(yīng)大,因此探討更佳的治療方案,以降低三氧化二砷應(yīng)用劑量及其不良反應(yīng)是臨床目前研究的熱點(diǎn)[11]。
苦參是豆科植物苦參的干燥根,別名為苦骨、牛參等,始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,列為中品。在梁代陶弘景的《本草經(jīng)集注》中對(duì)苦參的原植物形態(tài)和分布進(jìn)行了初步描述。明代李時(shí)珍在《本草綱目》曰:苦以味名,參以功名。苦參性寒味苦,歸心、肝、胃、大腸和膀胱經(jīng);屬于清熱燥濕藥,具有清熱燥濕,殺蟲,利尿的功效;用于便血,熱痢,濕疹,濕瘡,黃疸尿閉,陰腫陰癢,赤白帶下等病癥的治療[12-13]??鄥⒂行С煞挚鄥A具有廣泛藥理活性,研究報(bào)道,其抗腫瘤作用顯著,可有效抑制腫瘤血管新生、抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化凋亡等[14-16];苦參堿可通過(guò)顯著下調(diào)肝癌細(xì)胞表皮生長(zhǎng)因子受體表達(dá)而發(fā)揮抗腫瘤作用;通過(guò)下調(diào)B細(xì)胞淋巴瘤-2(Bcl-2)蛋白表達(dá),上調(diào)Fas/FasL及Bcl-2相關(guān)X(Bax)蛋白表達(dá),同時(shí)還可通過(guò)活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3、8(Caspase3、Caspase8)達(dá)到抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)其凋亡。細(xì)胞無(wú)限增殖是惡性腫瘤細(xì)胞的重要生長(zhǎng)特性之一,因此有效抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)是重要的抗腫瘤機(jī)制,也是抗腫瘤藥物篩選的重要指標(biāo)和途徑。本研究中選取1.0 g/L的苦參堿聯(lián)合3 μmol/L三氧化二砷干預(yù)HL-60細(xì)胞,并與苦參堿、三氧化二砷單獨(dú)用藥進(jìn)行比較,結(jié)果顯示,3組內(nèi)HL-60的PIR均隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而增加,其中聯(lián)合組24 h、48 h PIR均高于同時(shí)間點(diǎn)的苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組。提示苦參堿聯(lián)合三氧化二砷對(duì)HL-60細(xì)胞增殖的抑制作用更強(qiáng),優(yōu)于單獨(dú)用藥。
腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,與腫瘤細(xì)胞及宿主微環(huán)境間的相互作用密切相關(guān)[17-18]。MMPs是參與細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜降解的蛋白水解酶,MMP-2及MMP-9是MMPs家族中唯一可以降解Ⅳ型膠原的明膠酶類,MMP-2與MMPs結(jié)構(gòu)上具有較大同源性,在腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移過(guò)程中起關(guān)鍵作用,MMP-2的過(guò)度表達(dá)在多種腫瘤組織中均可檢測(cè)出來(lái),MMP-9可通過(guò)破壞基質(zhì)降解平衡,促使癌細(xì)胞穿越組織學(xué)屏障,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲其鄰近周圍組織及向遠(yuǎn)處正常組織轉(zhuǎn)移[19-20]。周劍等[21]研究顯示,苦參堿通過(guò)降低COX-2的蛋白和mRNA表達(dá)來(lái)抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤U87細(xì)胞的增殖和侵襲。李金州等[22]的一項(xiàng)關(guān)于結(jié)腸癌體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示,苦參堿可抑制結(jié)腸癌SW480和SW480/M5細(xì)胞的增殖和遷移侵襲力,可能與抑制AKT/GSK3β/β-catenin信號(hào)通路有關(guān)。本研究結(jié)果中,與空白組比較,苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組侵襲細(xì)胞數(shù)量顯著減少,相對(duì)侵襲指數(shù)降低,且聯(lián)合組侵襲細(xì)胞數(shù)量及相對(duì)侵襲指數(shù)顯著低于苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組。WB檢測(cè)可見(jiàn),與空白組比較,苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組、聯(lián)合組MMP-2、MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量顯著降低,且聯(lián)合組MMP-2、MMP-9蛋白相對(duì)表達(dá)量低于苦參堿單藥組、三氧化二砷單藥組。表明苦參堿聯(lián)合三氧化二砷可有效抑制HL-60細(xì)胞發(fā)生侵襲,可能與下調(diào)MMP-2、MMP-9蛋白表達(dá)。
綜上所述,苦參堿聯(lián)合三氧化二砷可有效抑制人急性髓系白血病HL-60細(xì)胞增殖及侵襲,其作用機(jī)制與顯著下調(diào)MMP-2、MMP-9蛋白表達(dá),但有關(guān)其最佳應(yīng)用劑量及其他促HL-60凋亡作用機(jī)制仍需進(jìn)一步系統(tǒng)研究。
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(2019-09-05收稿 責(zé)任編輯:楊覺(jué)雄)
基金項(xiàng)目:甘肅省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2018-0405-JCC-0846)作者信息:晁榮(1987.03—),女,碩士,主治醫(yī)師,研究方向:兒童血液腫瘤,E-mail:442935042@qq.com