方格星蟲三肽對黑色素瘤A375 細胞的增殖抑制作用

戚 怡，陳起周王藝瑾，葉子秋，吳科鋒，葉 華，羅 輝，歐陽茜茜*

（1.廣東醫(yī)科大學海洋醫(yī)藥研究院，廣東湛江 524000；2.南方海洋科學與工程廣東省實驗室（湛江），廣東湛江 524000；3.廣東湛江海洋醫(yī)藥研究院，廣東湛江 524000）

惡性黑色素瘤是一種源于皮膚黑素細胞的高轉移、快侵襲、高死亡率的惡性腫瘤[1-3]，發(fā)病機制尚不明確，手術、化療、放療等傳統(tǒng)治療方法存在患者耐受性差、預后差等問題[4-5]。目前靶向治療和免疫治療已在臨床中取得一定進展，提高了惡性黑色素瘤患者的生存率，突破了傳統(tǒng)治療局限[6-7]，但這些治療方法依然存在患者耐藥性、治療無普遍性、藥物不良反應大等問題[8-9]。因此，尋找低毒、高效的抗腫瘤藥物或輔助抗腫瘤藥物是惡性黑色素瘤治療的研究方向之一。水產(chǎn)品生存環(huán)境極端，其蛋白質組成獨特，水解產(chǎn)生的生物活性肽具有特殊氨基酸[10]，具有神經(jīng)保護、鎮(zhèn)痛、抗病毒等生物活性[11]。目前對魚蝦類生物活性肽的研究較多，水生軟體動物源的生物活性肽尚未被廣泛研究。方格星蟲（Sipunculus nudus）俗稱沙蟲或海腸子，除極地水域外，分布于全球各地；在我國，主要生長于廣東、廣西、海南及福建地區(qū)[12]，它被沿海居民稱為“海洋冬蟲夏草”，具有滋陰降火、清肺補虛、活血強身的功效，滋補五臟，在食用和藥用方面均有廣闊的應用前景[13]。方格星蟲中可提取出大量營養(yǎng)物質及天然活性產(chǎn)物，如游離氨基酸、脂肪酸、多糖、礦物元素、甾醇類、核苷類和酶類等[14-15]。方格星蟲三肽是從方格星蟲多肽中分離出的可人工合成的具有活性的低聚肽，本研究發(fā)現(xiàn)其對黑色素瘤細胞A375 具有一定的抑制作用，可為后續(xù)抗癌輔助藥物的研究奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

方格星蟲三肽（實驗室合成，純度為99%），分子量為358.59 Da，氨基酸序列為絲氨酸-精氨酸-脯氨酸（SRP）；人黑色素瘤細胞A375 細胞株；人永生化角質細胞HaCaT 細胞株；青霉素-鏈霉素混液、胰蛋白酶、二甲基亞砜DMSO（索萊寶公司）；胎牛血清（美國Gibco 公司）；高糖DMEM 培養(yǎng)基（Hyclone 公司）；CCK-8（碧云天公司）；活性氧（ROS）試劑盒、乳酸脫氫酶（LDH）試劑盒（索萊寶公司）。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養(yǎng) 配制含10 %胎牛血清、1 %青霉素-鏈霉素混液的DMEM 培養(yǎng)基，在5 %CO2、37 ℃培養(yǎng)箱中進行人黑色素瘤細胞A375 細胞株的培養(yǎng)，待細胞處于對數(shù)生長期，取細胞進行實驗。在實驗過程中，空白組（方格星蟲三肽濃度為0 g/L）細胞加入不添加胎牛血清的DMEM 培養(yǎng)基，實驗組分別添加1、1.25、1.5、1.75、2 g/L 方格星蟲三肽溶解于無血清DMEM 培養(yǎng)基。

1.2.2 CCK-8 法檢測A375 細胞活力 制備細胞懸液，將A375 細胞、HaCaT 細胞以5 000 個/孔的接種密度分別接種于96 孔板。設置空白組，每組設置6 個重復。將 96 孔平底板置于 5% CO2、37 ℃培養(yǎng)箱中，待細胞貼壁12 h 后各實驗組分別加入藥物培養(yǎng)24 h，棄含有藥物的培養(yǎng)基，加入CCK-8 繼續(xù)培養(yǎng)3 h。采用酶標儀在 490 nm 波長檢測各組吸光度（A）值，計算細胞活率，實驗重復3 次。細胞活率（%）=（A1/A0）×100%，其中A1 代表實驗組吸光度值，A0 代表空白組吸光度值。

1.2.3 transwell 細胞遷移實驗 將小室放入24 孔板，并在小室上層加入300 μL 混有1×105 個細胞的無血清培養(yǎng)基（加藥），放入培養(yǎng)箱孵育4～6 h，在小室下層加入750 μL 10 %FBS 培養(yǎng)基，放入培養(yǎng)箱繼續(xù)孵育24 h。棄小室上層培養(yǎng)基，PBS 洗2 次，3.7 %多聚甲醛室溫固定細胞15 min，棄多聚甲醛，PBS 清洗2 次，結晶紫避光染色15 min，洗去結晶紫，棉棒擦去小室上層未遷移的細胞，顯微鏡下拍照，隨機選取3～5 個視野計數(shù)。實驗重復3 次。

1.2.4 細胞克隆形成實驗 取對數(shù)生長期的A375 細胞，制成細胞懸液并梯度稀釋至300 個/孔，加入6 孔板吹打分散培養(yǎng)，貼壁后加入藥物培養(yǎng)基處理24 h，棄去藥物培養(yǎng)基后繼續(xù)加入有血清培養(yǎng)基，待培養(yǎng)至群落肉眼可見，整個過程2～3 周。棄上清液，PBS 浸洗2次，4%多聚甲醛固定細胞15 min，棄固定液，加入稀釋為0.1 %的結晶紫染色60 min，PBS 沖洗，風干，計數(shù)拍照后用10%的冰乙酸溶解，492 nm 測定吸光值，實驗重復3 次。

1.2.5 ROS 檢測 A375 細胞分組處理后，棄藥物，加入含10 μmol/L DCFH-DA 的無血清培養(yǎng)基孵育20 min，用無血清培養(yǎng)基洗滌細胞3 次，多功能微孔板檢測系統(tǒng)（BIOTEL CYTATION5）拍照并檢測熒光強度。

1.2.6 LDH 檢測 A375 細胞分組處理后，收集細胞，按照ELISA 檢測試劑盒說明進行操作，檢測LDH活性。

1.3 統(tǒng)計學處理

使用Graph-pad prism5.0 及image J 軟件分析數(shù)據(jù)和圖像處理，計量資料采用單因素方差分析及q 檢驗，以P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 方格星蟲三肽對A375 細胞的毒性實驗

使用CCK-8 法檢測方格星蟲三肽對A375 細胞的毒性影響，發(fā)現(xiàn)所設5 個濃度均對A375 細胞有明顯的抑制作用（P＜0.01），且與空白組相比，隨著濃度的升高A375 細胞活率降低，IC50 值為1.955 g/L 。見圖1。

圖1 方格星蟲三肽對人黑色素瘤細胞A375 的細胞毒性實驗

2.2 方格星蟲三肽對正常細胞的毒性實驗

與空白組相比，方格星蟲三肽在濃度為1 g/L 時有較明顯的促角質細胞生長的作用（P＜0.05）；1.25、1.5 g/L 時，對細胞無明顯影響；2 g/L 時有明顯的抑制作用（P＜0.01）。IC50 值為2.611 g/L。見圖2。

圖2 方格星蟲三肽對人角質層細胞HaCaT 的細胞毒性實驗

2.3 克隆形成實驗

不同濃度的方格星蟲三肽（1、1.25、1.5、1.75、2 g/L）處理細胞后，其克隆形成能力受到抑制，當給藥濃度為2 g/L 時，與空白組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），說明2 g/L 方格星蟲三肽可有效抑制A375細胞的增殖。見圖3。

圖3 方格星蟲三肽對人黑色素瘤細胞A375 的克隆形成實驗

2.4 方格星蟲三肽對A375 細胞的遷移影響

細胞遷移實驗結果發(fā)現(xiàn)，方格星蟲三肽處理24 h后與空白組相比，不同濃度的方格星蟲三肽均有抑制黑色素瘤細胞遷移的作用，且其遷移能力隨著方格星蟲三肽的濃度升高而降低，其中1.5、1.75、2 g/L 方格星蟲三肽處理后細胞遷移水平與空白組相比顯著減少（P＜0.05）。見圖4。

圖4 方格星蟲三肽對人黑色素瘤細胞A375 的細胞遷移實驗

2.5 ROS 檢測

不同濃度的方格星蟲三肽處理A375 黑色素瘤細胞后可發(fā)現(xiàn)，1、1.25、1.5、1.75 g/L 的藥物可使黑色素瘤細胞內(nèi)ROS 含量明顯增加（P＜0.05 或0.01），表明方格星蟲三肽抑制A375 黑色素瘤細胞增殖的作用與細胞內(nèi)ROS 水平有關。見圖5。

圖5 方格星蟲三肽對人黑色素瘤細胞A375 ROS 的影響

2.6 LDH 檢測

不同濃度的方格星蟲三肽處理A375 黑色素瘤細胞后，LDH 的變化趨勢均減少，與空白組相比LDH 酶活性明顯降低（P＜0.01）。見圖6。

圖6 方格星蟲三肽對人黑色素瘤細胞A375 的LDH 影響

3 討論

本研究通過細胞增殖實驗、克隆形成實驗說明經(jīng)方格星蟲分離、酶解、人工合成的方格星蟲三肽能在一定濃度內(nèi)抑制惡性黑色素瘤細胞A375 的增殖；同時，通過對人永生化角質細胞HaCaT 進行細胞增殖實驗發(fā)現(xiàn)方格星蟲三肽不會對正常細胞產(chǎn)生毒性作用，說明該食物源生物活性肽比常規(guī)抗癌藥物具有更高的安全性。transwell 細胞遷移實驗考察方格星蟲三肽處理后惡性黑色素瘤細胞A375 的細胞遷移情況，結果顯示，經(jīng)過一定濃度的（1.5、2 g/L）方格星蟲三肽處理后，腫瘤細胞的遷移數(shù)明顯減少，表明方格星蟲三肽可在一定濃度下抑制惡性黑色素瘤細胞A375 的遷移能力，進一步減少其增殖。本研究對方格星蟲三肽處理后惡性黑色素瘤細胞A375 的ROS 變化及LDH 進行檢測，結果顯示當方格星蟲三肽藥物濃度較高時，ROS 含量與空白組比較明顯升高，與之前的CCK-8 結果相對應，這是由于腫瘤細胞的快速生長使得腫瘤內(nèi)部處于缺氧環(huán)境[16-18]。在低到中等水平上，ROS 可通過誘導DNA突變和基因組不穩(wěn)定性來作為加速腫瘤細胞增殖、生存和轉移的信號分子促進腫瘤的發(fā)展[19-20]；另一方面，腫瘤細胞中ROS 的增加可以誘導腫瘤細胞自噬、凋亡等，從而抑制其增殖及逆轉耐藥[21]。本研究中，不同濃度的方格星蟲三肽作用于惡性黑色素瘤細胞后，抑制了腫瘤細胞的生長速度，從而使ROS 在給藥細胞中的表達高于空白組；但是可能由于方格星蟲三肽藥物濃度過高，A375 細胞受滲透壓影響，當藥物濃度高達2 g/L 時，藥物對給藥腫瘤細胞的ROS 表達影響不明顯。同時，腫瘤細胞的特點之一是其能量代謝發(fā)生改變，對于惡性腫瘤細胞來說，在日常代謝中更傾向于通過糖酵解獲取能量[22]，從而滿足腫瘤細胞快速增長繁殖的需求。其在代謝中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物乳酸又有利于腫瘤生長微環(huán)境的形成，進而促進腫瘤細胞的進展和遠處轉移。LDH 作為參與腫瘤細胞代謝的一種酶，被發(fā)現(xiàn)與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預后密切相關[23]。本研究中使用不同濃度的方格星蟲三肽處理惡性黑色素瘤細胞后，腫瘤細胞的增殖受到抑制，經(jīng)過進一步檢測LDH 發(fā)現(xiàn)，不同濃度的方格星蟲三肽抑制了腫瘤細胞LDH 的釋放。

綜上所述，方格星蟲三肽體外抗腫瘤活性較好，其抑制A375 細胞增殖的作用機制可能與抑制腫瘤細胞的能量代謝有關。方格星蟲三肽可作為一種輔助的抗腫瘤藥物繼續(xù)深入研究。