文章信息
- 郑旭, 韩燕燕, 顾丽丽, 李翀
- ZHENG Xu, HAN Yanyan, GU Lili, LI Chong
- 消岩汤通过WNT通路抑制肺腺癌A549细胞增殖、促进细胞凋亡的机制研究
- Study on the mechanism of Xiaoyan Decoction inhibiting proliferation and promoting apoptosis of lung adenocarcinoma A549 cells through WNT pathway
- 天津中医药, 2022, 39(3): 369-374
- Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2022, 39(3): 369-374
- http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2022.03.20
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文章历史
- 收稿日期: 2021-11-25
2. 国家中医针灸临床医学研究中心,天津 300381
中国是世界上肺癌最多的国家,近年来肺癌发病率和病死率仍呈现不断攀升的趋势[1]。肺腺癌约占肺癌的50%,是肺癌最常见组织学类型,总体生存率较低[2]。肺为娇脏,肺癌的病因病机以正虚之内因为主,外因为恶毒内侵,合而生变,终成癌变。治疗上以扶正为主、解毒祛瘀。消岩汤可扶正固本,是在“解毒祛瘀,扶正抗癌”中医肿瘤治则基础上依据现代药理研究开发出的院内制剂,具有多种抗肿瘤活性,临床治疗效果较好[3-4]。但消岩汤调控肿瘤细胞的作用机制仍有待研究。本研究发现了消岩汤对肺腺癌细胞增殖、凋亡等生物学行为的影响,以及消岩汤对WNT/β-catenin通路的调控作用。为消岩汤治疗肺腺癌的机制研究提供了新思路。
1 实验材料 1.1 细胞人肺腺癌A549细胞购自ATCC。
1.2 试剂中药消岩汤(制剂号40019)是天津中医药大学第一附属医院院内制剂,由黄芪、太子参、夏枯草、姜黄、郁金、白花蛇舌草组成。其主要化学成分为黄芪多糖、太子参环肽、夏枯草皂苷、姜黄素、齐墩果酸、熊果酸等[5-10]。经严格回流提取,其终浓度为含生药0.3 g/mL。中药消岩汤10 000 r/min,离心半径10 cm,离心3 min,用0.22 μm过滤器除菌,用培养基稀释成梯度浓度的溶液。
WNT通路激动剂SKL2001,WNT通路抑制剂XAV939,均购自美国Selleck.cn公司。CCK8(江苏凯基生物技术股份有限公司,南京),聚合酶链式反应(RT-PCR)提取试剂盒及扩增试剂盒(北京康为世纪生物科技有限公司,北京),凋亡试剂盒(南京诺唯赞生物科技股份有限公司,南京),双荧光报告检测试剂盒(普洛麦格生物技术有限公司,北京),乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒(Roche Applied Science,美国)。
2 实验方法 2.1 A549肺腺癌细胞培养A549细胞使在含10%胎牛血清的RPMI-DMEM培养液中常规培养,细胞密度达80%~90%时进行实验。
2.2 乳酸脱氢酶(LDH)检测将A549细胞接种在96孔板中,密度为1×108/L,设3个复孔,每孔100 μL,培养24 h待细胞贴壁后,分别加入不同药物,实验分组空白对照组、梯度浓度消岩汤组(100、50、10 g/L),梯度浓度XAV939组(10、5、1 μmol/L),梯度浓度SKL2001组(20、10、50 μmol/L)、消岩汤(10 g/L)加SKL2001组(10 μmol/L),继续培养48 h后,取上清液60 μL到新的孔中,加入已经配置好的30 μL的LDH检测工作液,避光孵育30 min,测定A值(490 nm)。LDH释放率(%)=培养液LDH含量/(培养液LDH含量+细胞裂解液LDH含量)×100%。
2.3 CCK8法检测将A549细胞接种于96孔板中(5 000个/孔)。实验分组对照组、为消岩汤组(浓度10 g/L)、消岩汤(10 g/L)加SKL2001组(10 μmol/L),SKL2001组(10 μmol/L)、XAV939组(5 μmol/L)每孔200 μL,对照组加入200 μL培养基。培养24、48、72 h后每孔加入20 μL CCK8溶液,37 ℃再孵育4 h后取出。检测各孔吸光度(A值)波长为490 nm,实验重复3次。
2.4 细胞凋亡率检测药物处理细胞48 h后收集细胞,加入PBS把细胞浓度调整到2×106/mL,每组取1 mL的细胞悬液,1 000 r/min,离心半径8 cm,4 ℃离心10 min,在细胞沉淀中用冰预冷PBS洗涤两次,在细胞中加入缓冲液200 μL混合均匀,依次加入5 μL碘化丙啶(PI)和5 μL的膜联蛋白V-FITC(Annexin V-FITC),避光环境,室温,静置15 min,加300 μL缓冲液,用流式细胞仪分析测定对照组、XAV939组、消岩汤组、WNT通路激动剂SKL2001组及消岩汤联合SKL2001组的细胞凋亡率。实验重复3次。
2.5 RT-PCR检测β-catenin、c-myc、Bcl-2、Caspase-3表达情况实验分组为对照组、中药组和XAV939组,给药后48 h提取细胞RNA,检测mRNA浓度,反转录(85 ℃ 45 min,4 ℃ 10 min)合成cDNA。最后进行PCR扩增,根据RT-PCR试剂盒说明书,设定程序为:95 ℃预变性10 min,95 ℃变性10 s,58 ℃退火30 s,72 ℃延伸32 s,40个循环。内参基因为GAPDH,实验重复3次,2-ΔΔCt法计算DNA水平。反应引物见表 1。
2.6 WNT通路活性检测向各组细胞中共转染WNT信号传导通路活性报告基因质粒pGL3-OT或pGl3-OF,pRL-TK质粒为荧光素酶内对照质粒。转染48 h后检测报告基因表达情况。检测最终值为各给药组WNT通路活性比值与内对照的比值(WNT信号传导通路活性以pGL3-OT/pGL3-OF比值表示,以内对照质粒组值作为对照值),所有实验重复3次。
2.7 统计学分析数据应用SPSS18.0软件分析。数据资料用均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较用LSD-t检验,P < 0.05为差异具有统计学意义。
3 结果 3.1 消岩汤抑制A549细胞增殖的效果及对LDH释放的影响为筛选最适给药浓度,应用LDH检测梯度浓度XAV939组、消岩汤组、SKL2001组细胞毒性。结果发现与对照组比较,10 μmol/L XAV939组,100 g/L和50 g/L消岩汤组及20 μmol/L SKL2001组均具有显著的细胞毒性(P < 0.01)。所以为排除细胞毒性影响,选择药物浓度为5 μmol/L XAV939,10 g/L消岩汤,10 μmol/L SKL2001(图 1A)进行后续实验。CCK8检测对照组、消岩汤组,消岩汤加SKL2001组、SKL2001组、XAV939组细胞存活率。SKL2001组与对照组比较,细胞存活率上升,说明SKL2001作用后,细胞增殖率升高。而消岩汤组、消岩汤+SKL2001组、XAV939组与对照组比较,均可抑制细胞存活率,差异有统计学意义(P < 0.05)。结果表明3组均可以抑制细胞增殖。此外,消岩汤组细胞存活率明显低于消岩汤+SKL2001组,表明消岩汤+SKL2001组对单独消岩汤组细胞增殖的抑制有恢复作用(见图 1B)。
3.2 消岩汤可促进肿瘤细胞凋亡采用AnnexinV-FITC/PI双染法检测A549细胞凋亡情况,消岩汤组、消岩汤+SKL2001组与对照组细胞晚期凋亡率、细胞凋亡率比较,差异有统计学意义(P < 0.05)。见表 2。结果表明,消岩汤组作用后细胞晚期凋亡明显增多,而各组早期凋亡率无明显差异。SKL2001组与对照组比较细胞晚期凋亡率减少,表明WNT通路激动剂SKL2001能够抑制肿瘤细胞凋亡。消岩汤组与消岩汤联合SKL2001组比较晚期凋亡率更高,表明消岩汤组促进细胞凋亡能力优于消岩汤联合SKL2001组,SKL2001可以减弱消岩汤的促细胞凋亡作用。而消岩汤组与XAV939组比较晚期凋亡率更高,表明消岩汤组促进细胞凋亡能力优于XAV939抑制剂组。
3.3 WNT通路相关基因β-catenin、c-myc的表达为探究消岩汤对WNT通路的作用。检测了消岩汤组、WNT通路抑制剂XAV939组、对照组给药48 h后β-catenin、c-myc的表达。结果消岩汤组、XAV939组与对照组比较,β-catenin表达明显下调,均有统计学意义(P < 0.05),各实验组与对照组比较,c-myc表达明显下调,差异均有统计学意义(P < 0.05),说明消岩汤和XAV939均可以下调低β-catenin和c-myc表达,两者作用效果无明显差异。见图 2。
3.4 消岩汤抑制WNT通路活性转染荧光素酶报告基因质粒以检测WNT信号传导通路的活性,消岩汤、XAV939给药后WNT通路的活性显著降低,见图 3。与对照组比较,WNT通路活性明显降低(P < 0.05)。该检测明确了消岩汤可以降低WNT通路的活性,同时也佐证了RT-PCR实验结果与WNT通路相关性。
3.5 凋亡相关基因Bcl-2、Caspase-3的表达检测了消岩汤和XAV939抑制剂给药48 h后凋亡通路相关基因Bcl-2、Caspase-3的表达。结果消岩汤组、XAV939组与对照组比较,抗凋亡基因Bcl-2表达明显下调,差异均有统计学意义(P < 0.05),说明消岩汤和XAV939均可以显著降低Bcl-2表达。各实验组与对照组比较,Caspase-3表达明显上调,差异均有统计学意义(P < 0.05),见图 4。
4 讨论WNT经典通路又称为Wnt/β-catenin通路,该通路激活后导致细胞质内β-catenin稳定并积累而不能被降解,进而进入细胞核内可激活下游靶基因的表达及转录等[11-12]。研究发现,在膀胱癌中,下调WNT通路可以提高癌细胞的化学敏感性[13]。基因表达图谱分析表明,WNT信号传导主要参与乳腺癌的扩散和转移过程[14]。在结直肠癌中,异常的WNT信号对肿瘤干细胞的肿瘤发生和维持至关重要[15]。WNT通路抑制剂XAV939与紫杉醇联合使用,可以通过抑制WNT信号传导来抑制乳腺癌的转移、血管生成和生长[16]。WNT通路抑制剂—2,4-二氨基喹唑啉,可以抑制胃癌的进展和转移[17]。随WNT/β-catenin信号在许多类型的癌症中被激活被证实,WNT通路抑制剂也逐渐成为肿瘤治疗新靶点[18-22].
近年来,无论是中药单体还是中药复方,在肿瘤治疗中的作用越来越受到重视,其作用机制研究也越来越深入。研究发现人参皂苷Rh1可以通过WNT通路抑制肺腺癌A549细胞增殖[23]。灵芝三萜可以通过WNT通路调节下游靶蛋白c-myc、Caspase-3,CyclinD-1表达,从而调节细胞周期和凋亡[24]。益肺逐积方通过下调EGFR、GPRR30蛋白表达水平,进而抑制人肺腺癌A549细胞增殖并诱导其发生凋亡[25]。消岩汤抗肿瘤机制可能是诱导肿瘤细胞凋亡[26]。
本课题根据“扶正、解毒、祛瘀”的肺癌治疗原则,应用临床经验方剂“消岩汤”治疗肺腺癌,该制剂抗肿瘤活性强,临床应用广泛[27]。其中,黄芪、太子参共为君药,滋阴气,扶正抗肿瘤;夏枯草、牡蛎、白花蛇舌草为臣药,清热解毒,软坚散结;佐以姜黄、郁金行气散结,活血解瘀。全方扶正抗癌、解毒祛瘀,全面调节,祛邪而不伤正[28]。
本研究首先证实了消岩汤具有抑制肺腺癌A549细胞增殖、促进其凋亡的生物学特点。为进一步验证消岩汤可以通过WNT通路抑制细胞增殖,促进细胞凋亡,应用消岩汤组联合WNT通路激动剂进行重复实验。首先采用CCK8测定对照组、XAV939组、SKL2001组、消岩汤组和消岩汤联合SKL2001组细胞存活率,发现后者两组均可以抑制肿瘤细胞增殖,但是消岩汤组细胞存活率明显低于消岩汤联合SKL2001组,说明消岩汤虽然可以抑制WNT通路活性,但是消岩汤联合WNT通路激动剂SKL2001后,抑制WNT通路的活性减弱了,从而对肿瘤细胞的抑制增殖作用也削减了。进一步采用AnnexinV-FITC/PI双染法检测各组A549细胞凋亡率,发现早期凋亡率各组间无明显差异。消岩汤组以诱导细胞晚期凋亡为主,且该组晚期凋亡率和细胞凋亡率均高于消岩汤联合SKL2001组,说明消岩汤组促进肿瘤细胞凋亡的能力优于联合组,推测联合组通过恢复激活WNT通路降低了消岩汤的促肿瘤凋亡能力,进一步证实了消岩汤通过下调WNT通路促进A549细胞凋亡的药理学效应。为进一步发现消岩汤对WNT信号转导通路的作用方式和机制,在裂解肺腺癌A549细胞核后,选取了RT-PCR方法和WNT通路活性分析检测核RNA的表达和WNT通路活性表达情况,结果发现对照组A549细胞核β-catenin基因、c-myc基因表达较强;而经消岩汤作用48 h后,β-catenin、c-myc基因的表达均下调(P < 0.05)。提示消岩汤可能通过抑制胞质内β-catenin蛋白入核,下调WNT信号转导通路活性,进而减少下游靶基因c-myc的表达。WNT通路活性检测也证实了消岩汤可以明显降低WNT通路活性,其作用与WNT通路抑制剂XAV939组效果基本一致。此外,通过检测各组凋亡相关基因Bcl-2、Caspase-3的表达,发现消岩汤可以显著降低抗凋亡基因Bcl-2表达,上调Caspase-3基因表达。由此,推测消岩汤可能是通过阻止β-catenin入核,下调了WNT通路活性,抑制肺腺癌细胞增殖。通过抑制WNT通路后,进而下调下游靶基因c-myc表达,并通过对凋亡相关基因Bcl-2、Caspase-3的调控促进了细胞凋亡。
综上,扶正祛瘀解毒法经典复方“消岩汤”对肺腺癌肿瘤细胞促凋亡和抗增殖作用明显,且对WNT经典通路抑制作用突出,但是本研究对机制调节的探讨尚不完善,仍有待进一步研究。
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