分析细胞病理学

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分析细胞病理学/2019/文章

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体积 2019 |文章的ID 6127169 | https://doi.org/10.1155/2019/6127169

黄鹏,孙丽英,张燕乔 一种有希望的天然产物,pristimin,诱导食管癌细胞凋亡,细胞周期阻滞和自噬",分析细胞病理学 卷。2019 文章的ID6127169 10 页面 2019 https://doi.org/10.1155/2019/6127169

一种有希望的天然产物,pristimin,诱导食管癌细胞凋亡,细胞周期阻滞和自噬

学术编辑器:Consuelo Amantini
收到了 2018年12月09
接受 2019年4月18日
发表 2019年5月14日

摘要

食管癌是世界范围内最常见的消化道恶性疾病之一。虽然已经建立了许多治疗食管癌的方法,但生存结果并没有改善。Pristimerin是一种具有抗癌、抗血管生成、抗炎和抗原虫活性的醌类甲基三萜。然而,原蛋白在食道癌等癌症中的作用尚不清楚。本研究探讨原timin在食管癌中的作用及机制。首先,我们发现原timin可以诱导食管癌细胞凋亡在活的有机体内在体外.CCK-8和克隆检测表明,pristimin降低了Eca109细胞的生长。此外,我们发现pristimin降低了CDK2、CDK4、cyclin E和BCL-2的蛋白表达,增加了CDKN1B的表达。同时,pristimin使LC3-II/LC3-I比值升高。反之,下调CDKN1B可降低原timin诱导的食管癌肿瘤的生长。综上所述,我们的发现揭示了原timin在食管癌中的重要作用,并提示原timin可能是一种潜在的食管癌治疗药物。

1.介绍

食管癌(ESC)是世界上研究最少和最致命的癌症之一,在所有癌症的死亡率中排名第六[1].大量流行病学研究表明,吸烟、喝热茶、饮酒和新鲜水果和蔬菜摄入量低是ESC的危险因素。最重要的癌前病变是巴雷特食管。食管癌中腺癌和鳞状细胞癌的比例超过95% [23.].在中国,食管癌以鳞状细胞癌为主,发病率是美国的20 - 30倍。尽管有改进的治疗方法,但它仍然具有极强的侵袭性和较低的存活率[45].未来的努力需要集中在开发新的化疗方案,以延长食管癌患者的生存时间。

Pristimerin (20α-3-羟基-2-oxo-24-nor-friedela-1-10,3,5,7-tetraen-carboxylic acid-29-methylester)是一种天然的醌类三萜,从植物科celastraceae和Hippocratic中分离得到。pristimin具有抗癌活性在体外通过抑制细胞周期进展[6]和血管生成[7和诱导细胞凋亡[8- - - - - -11].此前已有报道称,原timin通过下调核因子- (NF-)抑制脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞炎症介质的产生。κB和丝裂原活化蛋白激酶信号通路[12].

在本研究中,我们发现pristimin降低了Eca109食管癌细胞的增殖和生长,并诱导细胞周期阻滞和凋亡。此外,我们发现pristimin可以诱导Eca109细胞的自噬。我们的发现揭示了素原蛋白在食管癌中的重要作用,并提示素原蛋白可能是治疗食管癌的潜在药物。

2.材料和方法

2.1.细胞培养

人食管癌细胞Eca109(哈尔滨医科大学生物学系医学遗传学实验室)在含有10%热灭活胎牛血清和100单位/mL青霉素/链霉素的RPMI 1640培养基中培养。细胞维持在5% CO的湿化气氛中2在37°C。汇合后,用胰蛋白酶消化传代细胞。选取对数期细胞进行研究。我们手稿中使用的方法沿用了我们之前的工作[1314].

2.2.质粒和siRNA转染

转染前24小时将细胞接种于35mm板中。为了实现沉默,根据制造商的说明,用CDKN1B (Cat: stQ0001993-1, RiboBio,广州,中国)转染CDKN1B siRNA或对照siRNA,使用lipofectamine 2000 (Invitrogen公司,卡尔斯巴,CA)与无血清培养基。转染5h后,将培养液改为完全培养液,细胞培养48h。

2.3.抗体和Western Blotting

用含有蛋白酶抑制剂鸡尾酒的RIPA裂解缓冲液裂解细胞(罗氏,巴塞尔,瑞士)。等量的蛋白质通过SDS-PAGE分离,转移到硝基纤维素膜(Pall Corporation, Port Washington, NY)。阻断后,用抗β-actin (1:00 00), cyclin E (1:00 00), Bcl-2 (1:00 00) (Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX), CDK2 (1:00 00), CDK4(1:00 00),和LC3-II/LC3-I (1:00 00) (Cell Signaling Technology, USA)。用兔或小鼠二抗(1:10 000)洗涤和孵育后(Cell Signaling Technology, Danvers, MA),使用ECL试剂(GE Healthcare, Chicago, IL)观察印迹。

2.4.CCK-8细胞活力测定

用CDKN1B siRNA、control siRNA或pristimerin(0.5、1.0、1.5、2.0和4.0)转染的细胞μ摩尔·L1)播种于96孔板,密度为 每孔培养48小时。使用Cell Counting Kit-8 (Dojindo, Tokyo, Japan)评估细胞活力。

2.5.单独生存分析

接下来, 计数转染CDKN1B siRNA、对照siRNA或pristimin的细胞,并将其接种于6cm培养皿中。培养10天后,用0.1%结晶紫在20%甲醇中染色15 min,对样品拍照,计数可见菌落数量。

2.6.裸鼠肿瘤异种移植模型

将不同处理的细胞皮下注射到雄性BALB/c裸小鼠背部(Vital River Laboratory Animal Technology, Beijing, China)。每周两次测量肿瘤体积。我们测定了pristimerin、pristimerin+control siRNA、pristimerin+CDKN1B siRNA对肿瘤生长的影响。植入后24天处死小鼠,解剖肿瘤。

2.7。电子显微镜(EM)

细胞按上述方法处理。收集细胞,洗涤,用2.5%戊二醛(G6257;Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)含1%单宁酸。洗涤后将细胞微球包埋于aralite - epon中。超薄切片用日立h-7650电子显微镜观察,并分析具有代表性的图像。

2.8。数据分析

数据从至少三个独立的实验中获得,并以 我们用的是双尾无配对的Student -测试所有两两比较(GraphPad Prism版本5)。 被认为代表了显著的差异。

3.结果

3.1.原timin抑制人食管癌细胞增殖

研究pristimin的作用(图1(一)在食管癌细胞中,通过不同浓度(0.5、1.0、1.5、2.0、4.0)的暴露,检测pristimin对Eca109和Ec9706细胞的抗增殖作用μ摩尔·L1,持续48小时(图1 (b)).

流式细胞分析显示,pristimin处理可诱导Eca109和Ec9706细胞明显凋亡,且呈剂量依赖性(图)1 (c)).在1.5的存在下μ摩尔·L1pristimin对Eca109和Ec9706细胞的增殖抑制作用约为50%,后续实验采用该浓度和处理时间。我们还研究了凋亡相关蛋白。我们发现Bcl-2被下调,而caspase-3, caspase-9和Bax被pristimerin以剂量依赖的方式上调(图)1 (d)).这些结果表明,pristimin能诱导Eca109和Ec9706细胞凋亡。

采用人食管癌Eca109细胞裸鼠异种移植模型,探讨pristimin的作用(1.5μ摩尔·L1, 48 h)在活的有机体内.将转染了pristimin的Eca109细胞注射到每只裸鼠的侧面皮下。每3天测量一次肿瘤大小,并根据平均肿瘤大小绘制生长曲线。3周后处死所有小鼠,称重小鼠体和异种移植体。正如预期的那样,与原始素组相比,对照组的肿瘤大小和重量显著增加(图)1 (e)).

3.2.pristimin通过调节细胞周期调节蛋白诱导G0/G1期阻滞

为了确定原timin是否通过诱导细胞周期阻滞而抑制细胞增殖,我们检测了原timin处理的细胞的周期分布。如图所示2, pristimin导致Eca109细胞在G0/G1期聚集,相应的G2/M和S期降低(图)2(一个))和Ec9706(图2 (b))细胞。为了阐明作用机制,我们测量了细胞周期调节蛋白的表达。pristimin下调CDK2、CDK4和周期E的表达,上调CDKN1B的表达(图)2 (c)2 (d)).这些数据表明,pristimin通过改变G0/G1细胞周期调节标志物的关键分子,诱导G0/G1期阻滞。

3.3.pristimin诱导Eca109细胞的自噬和自噬相关蛋白

通过EM研究原蛋白在自噬中的作用(图3(一个)),进一步检测自噬相关蛋白LC3-II/LC3-I的表达。Western blot检测显示,与对照组相比,pristimin处理后LC3-II/LC3-I的比例显著增加(图)3 (b)).

3.4.下调CDKN1B可促进pristimin抑制所致肿瘤的生长

我们证实CDKN1B表达载体共转染后CDKN1B表达恢复(图)4(一)).通过CCK-8和克隆检测,我们发现被pristimin抑制的Eca109细胞的活力被逆转了(图)4 (b)4 (c)).

4.讨论

越来越多的证据表明,中药在预防食管癌的发生和进展方面具有重要作用。pristimin已被发现是一种潜在的食管癌新治疗药物[15- - - - - -19].在目前的研究中,我们初步证明原timin可诱导细胞凋亡、细胞周期阻滞和自噬在体外在活的有机体内食道癌。此外,原timin的恢复可通过作用于CDKN1B显著抑制食管癌细胞的增殖。这些发现表明原始素在食管癌中具有抗癌作用。我们的团队研究了二氢青蒿素(DHA)对食管癌细胞的影响[13].我们发现DHA能诱导食管癌细胞凋亡、细胞周期阻滞和自噬。但在我们目前的工作中,我们研究了pristimin的抗癌作用,并重点关注CDKN1B在其机制中的作用。此外,我们还探讨了CDKN1B的作用在体内和体外

细胞凋亡,即程序性细胞死亡,在所有疾病的许多生物学过程中起着至关重要的作用。Bcl-2家族是细胞凋亡过程中最重要的调控家族之一。Bcl-2家族的主要功能是介导线粒体外膜的通透性,这是内在凋亡通路中最重要的事件[20.].Bcl-2家族根据其不同的结构和功能可分为抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白,所有家族成员均具有高度保守的Bcl-2同源(BH)域[21].抗凋亡Bcl-2家族包括Bcl-2、Bcl-xL和Bcl-w。Bcl-xL和Bcl-2通过羧基端疏水跨膜结构域帮助蛋白质定位于线粒体外膜[22].细胞毒性信号通过其构象变化刺激Bcl-w与细胞膜结合[23].Bax, Bak和Bok属于促凋亡Bcl-2家族,共有三个BH结构域[24].通过Bak重组成Bax/Bak,双敲除细胞提示Bax可能参与了外膜变性,Bak参与了线粒体早期碎裂[2526].如前所述,原timin通过NF-显著诱导食管癌细胞死亡κB通路(27].而在本研究中,我们观察到Bcl-2水平显著降低,Bax、caspase-3、caspase-9水平升高,提示pristimin能够触发内在凋亡,从而诱导食管癌细胞死亡。与我们的研究结果相似,先前的研究也表明,原timin诱导各种类型的癌症细胞凋亡,如乳腺癌、结肠癌和结直肠癌[28- - - - - -30.].

此外,前期研究表明pristimin可诱导G0/G1期阻滞[27].细胞周期蛋白- cdk异质二聚体调节细胞周期的每一个阶段,是细胞周期检查点的基础。由于异常CDK活性而导致的细胞周期控制失控在大多数癌症类型中广泛存在[31].此外,cyclin E、CDK2和CDK4是参与细胞进入和进入细胞周期的G1期的必要因子。综上所述,基于我们的研究结果,我们发现pristimin可以诱导cyclin E、CDK2和CDK4的下调,导致G0/G1转变的阻滞,从而导致食管癌细胞死亡。

当细胞需要产生细胞内营养和能量时,自噬开始,导致细胞进行结构重塑或消除破坏性的细胞质成分[32- - - - - -36].在这里,我们的显微镜图像显示了自噬的激活,支持自噬小体的积累,增加了pristimin。如前所述,在许多疾病中,LC3-I/LC3-II与选择性自噬蛋白呈负相关。在本研究中,我们发现pristimin增加了LC3-II/LC3-I的比例。这些结果表明原timin可能激活自噬信号通路。最近,有证据表明自噬在肿瘤的发生和发展中起着重要的作用。然而,一个备受争议的问题是,癌细胞中的自噬是导致死亡还是保护细胞[37].一些作者认为,自噬是一种蛋白质降解系统,在该系统中,细胞蛋白和细胞器被隔离,并传递到溶酶体。根据其他作者的观点,自噬可能是对回收受损细胞器以避免凋亡的一种反应[38].他们认为,这实际上是一种试图在细胞应激条件下支持生存的尝试。我们发现原timin可诱导人食管癌细胞凋亡和自噬。因此,自噬在原timin治疗的癌细胞中的作用以及凋亡与自噬之间的具体机制仍有许多未解之谜。

CDKN1B,也被称为p27,最初被发现是一种核细胞周期抑制蛋白。P27输往细胞质[3940]被认为是一种使细胞核中p27的细胞周期抑制作用失活并使人类癌细胞逃脱细胞周期阻滞的机制[41- - - - - -43].然而,在本研究中,我们发现pristimin处理显著上调了p27的表达。此前,Jia证明自噬通过选择性降解细胞周期抑制剂CDKN1B/p27调节T淋巴细胞增殖Kip144].Chen等人认为p27蛋白通过促进自噬来保护代谢应激心肌细胞免受凋亡[45].在这里,我们证明了CDKN1B基因的下调可以抑制食管癌细胞的生长。

综上所述,我们的研究结果表明,原timin可诱导食管癌细胞凋亡、细胞周期阻滞和自噬。此外,下调CDKN1B可促进原timin抑制诱导的肿瘤的生长。这些发现可能提高对原timin在食管癌中的作用的认识,并可能提供一种潜在的治疗食管癌的药物。

数据可用性

细胞活力分析、克隆存活分析、细胞凋亡和周期分析、电镜、Western blotting以及用于支持本研究结果的体内数据均包含在本文中。补充信息文件中没有用于支持本研究结果的数据。

的利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

致谢

本研究由黑龙江省卫生厅资助(2016-094)。

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