大黄素提高胰腺癌细胞化疗敏感性的机制研究 |
发布时间:2012-10-18 信息来源:admin 发布人:admin 点击次数:2116 |
【摘要】 目的 探讨大黄素能否提高胰腺癌细胞化疗敏感性及其作用机制。方法 设立对照组(正 常人皮肤成纤维细胞/胰腺癌BXPC3细胞),顺铂组(5mg/L),吉西他滨组(0.5μmol/L),大黄素与顺铂联合组(50μmol/L、5mg/L),大黄素与吉西他滨联合组(50μmol/L、0.5μmol/L)。应用MTT法检测细胞存活率,流式细胞仪检测细胞凋亡率,RTPCR法检测不同细胞株中多药耐药相关蛋白1(MRP1)、多药耐药相关蛋白2(MRP2)、乳腺癌耐药蛋白(BCRP)和P糖蛋白(Pgp)mRNA的表达。采用t检验比较两组差 异。结果 顺铂组胰腺癌BXPC3细胞的存活率和凋亡率分别为62.44% ±3.42%和27.10% ±4.24%,大黄素与顺铂联合组胰腺癌BXPC3细胞的存活率和凋亡率分别为30.53% ±0.05%和66.33% ±9.37%,两组比较,差异有统计学意义(t=13.20,5.35,P<0.05)。吉西他滨组胰腺癌BXPC3细胞的存活率和凋亡率分别为79.82% ±2.83%和13.48% ±1.65%,大黄素与吉西他滨联合组胰腺癌BXPC3细胞的存活率和凋亡率分别为45.65% ±2.46%和62.74% ±10.18%,两组比较,差异有统计学意义(t=12.89,8.28,P<0.05)。顺铂组和大黄素与顺铂联合组正常人皮肤成纤维细胞存活率比较,差异无统计学意义(t=2.08,P>0.05)。吉西他滨组和大黄素与吉西他滨联合组正常人皮肤成纤维细胞存活率比较,差异无统计学意义(t=0.64,P>0.05)。在胰腺癌BXPC3细胞中,只能检测到MRP1mRNA的表达,未能检测到MRP2、BCRP、PgpmRNA的表达。顺铂组胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA表达水平显著降低,而大黄素与顺铂联合组胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA表达水平则进一步下调。结论 大黄素能够提高胰腺癌细胞对顺铂的敏感性,其机制与下调的MRP1mRNA表达有关。 【关键词】 胰腺肿瘤; 大黄素; 上禾生物 大黄提取物 多药耐药; 化疗; BXPC3细胞株 Mechanism ofemodinenhancingchemosensitivityofpancreaticcancercells WANGWei,SUNYueping, YIJing,WANGJian. DepartmentofGeneralSurgery,RenjiHospital,SchoolofMedicine,ShanghaiJiaotong University,Shanghai200127,China Correspondingauthor:WANGJian,Email:dr_wangjian@yahoo.com.cn 【Abstract】 Objective Toinvestigatewhetheremodinenhanceschemosensitivityofpancreaticcancercellsandthemechanism.Methods NormalhumanskinfibroblastsandpancreaticBXPC3cellsweredividedintocontrolgroup,cisplatin(5mg/L)treatmentgroup,gemcitabine(0.5μmol/L)treatmentgroup,emodin(50μmol/L)+cisplatin(5mg/L)cotreatmentgroupandemodin(50μmol/L) +gemcitabine(0.5μmol/L)cotreatmentgroup.ThecellviabilitywasdetectedbyMTTassay,thecellapoptosisratebyflowcytometry,theexpressionofthemultidrugresistanceassociatedprotein1(MRP1),MRP2,breastcancerresistanceprotein(BCRP)andPglycoprotein(Pgp)mRNAindifferentcelllineswasdeterminedbyreversetranscriptionpolymerasechainreaction.Alldatawereanalyzedusingthettest.Results ThecellviabilityandapoptosisrateofpancreaticBXPC3cellsaftertreatmentwere62.44% ±3.42% and27.10% ±4.24% inthecisplatintreatmentgroup,andtheywere30.53% ±0.05% and66.33% ±9.37% intheemodin+cisplatincotreatmentgroup.Thereweresignificantdifferencesincellviabilityandapoptosisratebetweenthetwogroups(t=13.20,5.35,P<0.05).ThecellviabilityandapoptosisrateofpancreaticBXPC3cellsaftertreatmentwere79.82% ±2.83% and13.48% ±1.65%inthegemcitabinetreatmentgroup,andtheywere45.65%±2.46% and62.74%±10.18%intheemodin+ gemcitabinecotreatmentgroup.ThereweresignificantdifferencesincellviabilityandapoptosisratebetweenDOI:10.3760/cma.j.issn.16739752.2010.05.012 基金项目:上海市卫生局资助基金(2007049) thetwogroups(t=12.89,8.28,P<0.05).Therewasnosignificantdifferenceintheviabilityofnormalhuman skinfibroblastsbetweenthecisplatintreatmentgroupandtheemodin+ cisplatincotreatmentgroup,andalsobetweenthegemcitabinetreatmentgroupandtheemodin+gemcitabinecotreatmentgroup(t=2.08,0.64,P>0.05).ExpressionofMRP1mRNAwasdetectedinpancreaticBXPC3cells,whereastheexpressionofMRP2, BCRPandPgpmRNAwasundetectable.TheexpressionofMRP1mRNAinpancreaticBXPC3cellswassignifi cantlydownregulatedinthecisplatintreatmentgroup,andcisplatin+emodincotreatmenthadanadditiveeffectondownregulatingtheexpressionofMRP1mRNA.Conclusion EmodinmayenhancechemosensitivityofpancreaticcancercellstocisplatinbydownregulatingtheexpressionofMRP1mRNA. 【Keywords】 Pancreaticneoplasms; Emodin; Multidrugresistance; Chemotherapy; BXPC3cells 胰腺癌是一种较常见的恶性肿瘤,预后差。高度耐药是它的重要特征[1]。而肿瘤细胞过表达ABC转运体是引起肿瘤细胞耐药的主要原因。近年来,许多针对ABC转运体的化疗增敏剂已应用于逆转或减轻肿瘤的多药耐药[2-4]。大黄素是富含于传统中草药内的一种天然蒽醌成分,能够通过抑制ABC转运体P糖蛋白(Pglycoprotein,Pgp)的表达,提高前列腺癌细胞株DU145对顺铂的敏感性[5]。本研究旨在探讨大黄素是否能提高胰腺癌细胞对化疗药的敏感性及其作用机制。 1 材料与方法 1.1 细胞和试剂 人胰腺癌细胞株BXPC3和人胆囊癌细胞株SGC996购自中国科学院上海细胞库。正常人皮肤成纤维细胞、胃癌细胞株SGC7901和前列腺癌细胞株DU145由上海交通大学医学院细胞生物学教研室提供。细胞用含10%胎牛血清的DMEM培养基 和RPMI1640培养基,置于5% CO2、37℃条件下培养传代。药物试剂:顺铂购自江苏豪森药业股份有限公司,吉西他滨购自法国Lilly公司,大黄素购自美国Sigma公司。 1.2 MTT法检测胰腺癌细胞和正常人皮肤成纤维细胞存活率 将经消化的细胞按1×104/孔接种于96孔板,培养过夜,待细胞贴壁后加药处理。设立5组:对照组(正常人皮肤成纤维细胞/胰腺癌BXPC3细胞)、顺铂组、吉西他滨组、大黄素与顺铂联合组、大黄素与吉西他滨联合组。每组设3个重复孔。顺铂、吉西他滨、大黄素终浓度分别为5mg/L、0.5μmol/L和50μmol/L。培养24h后每孔加入100μgMTT,孵育4h,加100μlDMSO,振荡后用酶标仪测A值。用药组A490值与对照组A490值的比值×100%为细胞存活率。 1.3 流式细胞仪检测胰腺癌细胞凋亡率分组及加药浓度同MTT法。细胞用药物处理24h后,收集细胞制成单细胞悬液,按试剂盒(美国BD公司)说明书进行AnnexinVFITC/PI荧光染色,用流式细胞仪检测细胞凋亡率。 1.4 RTPCR检测不同细胞株中多药耐药蛋白mRNA的表达 提取细胞总RNA,取2μgRNA逆转录合成cDNA链,并以1μlcDNA作为模板,进行RTPCR。该反应所用引物分别为:(1)多药耐药相关蛋白1(multidrugresistanceassociatedprotein1,MRP1)引物:5′TGGTGGGCCTCTCAGTGTCTTA3′,5′TCGG TAGCGCAGGCAGTAGTTC3′;(2)多药耐药相关蛋白2(multidrugresistanceassociatedprotein2,MRP2) 引物:5′ATGCTTCCTGGGGATAAT3′,5′TCAAAG GCACGGATAACT3′;(3)乳腺癌耐药蛋白(breastcancerresistanceprotein,BCRP)引物:5′TGGCTGT CATGGCTTCAGTA3′, 5′GCCACGTGATTCTTCCA CAA3′;(4)Pgp引物:5′CCCATCATTGCAATAG CAGG3′,5′GTTCAAACTTCTGCTCCTGA3′。反应结 束后取适量PCR扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳分析,GAPDH作为内参照。胆囊癌细胞株SGC996、胃癌细胞株SGC7901、前列腺癌细胞株DU145作为阳性对照。 1.5 RTPCR检测不同因素处理下胰腺癌BXPC3细胞中MRP1mRNA的表达设立3组:对照组、顺铂组、大黄素与顺铂联合组。加药浓度同MTT法。细胞用药物处理24h后,将细胞消化后提取RNA,进行RTPCR检测。 1.6 统计学分析 应用SPSS15.0统计软件进行分析,计量资料以珋x±s表示,两组之间比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 各组中胰腺癌BXPC3细胞和正常人皮肤成纤维细胞的存活率MTT检测结果显示,顺铂组和大黄素与顺铂联 合组胰腺癌BXPC3细胞的存活率分别为62.44% ±3.42%和30.53% ±0.05%,其差异有统计学意义(t=13.20,P<0.05)。吉西他滨组和大黄素与吉西他滨联合组胰腺癌BXPC3细胞的存活率分别为79.82% ±2.83%和45.65% ±2.46%,其差异有统计学意义(t=12.89,P<0.05)。见图1。顺铂组和大黄素与顺铂联合组正常人皮肤成纤维细胞存活率比较,差异无统计学意义(t=2.08,P>0.05)。吉西他滨组和大黄素与吉西他滨联合组正常人皮肤成 纤维细胞存活率比较,差异无统计学意义(t=0.64,P>0.05)。见图2。 1:对照组;2:顺铂组;3:大黄素与顺铂联合组;4:吉西他滨组;5:大黄素与吉西他滨联合组;a与顺铂组比较,P<0.05;b与吉西他滨组比较,P<0.05 图1 胰腺癌BXPC3细胞的存活率 1:对照组;2:顺铂组;3:大黄素与顺铂联合组;4:吉西他滨组; 5:大黄素与吉西他滨联合组;a与顺铂组比较,P>0.05;b与吉西他滨组比较,P>0.05 图2 正常人皮肤成纤维细胞的存活率 2.2 各组中胰腺癌BXPC3细胞的凋亡率 流式细胞仪检测结果显示,顺铂组和大黄素与顺铂联合组胰腺癌BXPC3细胞的凋亡率分别为27.10% ±4.24%和66.33% ±9.37%,其差异有统 计学意义(t=5.35,P<0.05)。吉西他滨组和大黄素与吉西他滨联合组胰腺癌BXPC3细胞凋亡率分别为13.48% ±1.65%和62.74% ±10.1%,其差异有统计学意义(t=8.28,P<0.05)。见图3。 2.3 各细胞株中多药耐药蛋白mRNA的表达 RTPCR检测结果显示,MRP1、MRP2、BCRPmRNA的表达在对照细胞株SGC7901、SGC996、DU145中均能检测到,而PgpmRNA的表达在对照细胞株DU145中能检测到。但是,同样条件下在胰腺癌细胞株BXPC3中,只能检测到MRP1mRNA的表达,未能检测到MRP2、BCRP、PgpmRNA的表达(图4)。 1:对照组;2:顺铂组;3:大黄素与顺铂联合组;4:吉西他滨组; 5:大黄素与吉西他滨联合组;a与顺铂组比较,P<0.05;b与吉西他滨组比较,P<0.05 图3 胰腺癌BXPC3细胞的凋亡率 MRP1:多药耐药相关蛋白1;MRP2:多药耐药相关蛋白2;BCRP:乳腺癌耐药蛋白;Pgp:P糖蛋白图4 MRP1、MRP2、BCRP、PgpmRNA在SGC7901、BXPC3、SGC996、DU145细胞中的表达水平 2.4 顺铂组和大黄素与顺铂联合组中胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA的表达RTPCR检测结果显示,顺铂组胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA表达水平显著降低,而大黄素与顺铂联合组胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA表达水平则进一步下调(图5)。 1:对照组;2:顺铂组;3:大黄素与顺铂联合组;MRP1:多药耐药相关蛋白1 图5 MRP1mRNA在胰腺癌BXPC3细胞中的表达水平 3 讨论 我们在临床治疗过程中发现,耐药是治疗胰腺癌的主要障碍。胰腺癌以高度的天然性或获得性耐药为特征[1]。有研究结果显示,大黄素能够提高HeLa细胞、食道癌细胞对砷剂的敏感性[6-8]。同时,大黄素还能通过抑制ABC转运体Pgp的表达,提高前列腺癌细胞对顺铂的敏感性[5]。我们的研究结果显示,与单用化疗药比较,大黄素与顺铂或吉 西他滨联合应用能够进一步降低胰腺癌BXPC3细胞的存活率,使该肿瘤细胞的凋亡率进一步增加。这表明大黄素可以明显提高胰腺癌细胞的化疗敏感性。与单用化疗药比较,大黄素与顺铂或吉西他滨联合应用对正常人皮肤成纤维细胞存活率无显著影响。这表明大黄素提高化疗药对细胞的毒性作用在肿瘤与非肿瘤细胞间具有一定的选择性。 以往的研究结果显示,造成肿瘤耐药的原因之 一在于肿瘤细胞过表达ABC转运体,这些转运体会增加药物泵出,从而减少细胞内药物积累[2-4]。在与肿瘤耐药有关的ABC转运体中,以MRP1、MRP2、BCRP、Pgp最为重要[2]。为此,我们检测了上述ABC转运体在胰腺癌细胞株BXPC3中的表达水平。本研究结果显示,在胰腺癌细胞株BXPC3中未能检测到MRP2、BCRP、PgpmRNA的表达,只能检测到MRP1mRNA的表达。但是,MRP2、BCRPmRNA的表达在对照细胞株SGC7901、SGC996、DU145中均能检测到,PgpmRNA的表达在对照细胞株DU145中能检测到。这说明在细胞株BXPC3中MRP2、BCRP、PgpmRNA是低表达或不表达的,而MRP1 mRNA是相对高表达的。因此,MRP1可能在胰腺癌细胞株BXPC3的耐药过程中发挥重要作用,而MRP2、BCRP、Pgp与BXPC3细胞的耐药无相关性。 本研究结果表明,单用顺铂可以显著降低胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA表达水平,大黄素与顺铂联合应用则能进一步下调胰腺癌BXPC3细胞的MRP1mRNA表达水平。MRP1的高表达会增加化疗药物泵出,从而降低细胞内化疗药物的浓度。 MRP1的底物主要包括天然细胞毒药物,如蒽环类、表鬼臼毒素和长春花生物碱类以及一些重金属类(包括顺铂)[4,9]。进入肿瘤细胞的顺铂只有小部分可以与染色体DNA结合,发挥细胞毒性作用,而大部分与还原型谷胱甘肽结合,形成还原型谷胱甘肽/铂离子轭合物,容易被GSX泵(ATP依赖性还原型谷胱甘肽轭合物输出泵)泵出细胞外[10]。而MRP1是重要的GSX泵[11]。因此,大黄素与顺铂联合应用进一步下调MRP1mRNA的表达水平,增加了癌细胞内化疗药物的浓度,是其提高胰腺癌BXPC3细胞对顺铂敏感性的重要原因。 总之,大黄素可以提高胰腺癌细胞的化疗敏感性,并且在药物种类方面具有一定的普遍性,对非肿瘤细胞具有较低的毒副作用,为胰腺癌的治疗提供了一个安全有效的新方法。 参考文献 [1] ZalatnaiA,MolnrJ.Review.Molecularbackgroundofcemoresistanceinpancreaticcancer.InVivo,2007,21(2):339-347. [2] StavrovskayaAA,StromskayaTP.TransportproteinsoftheABCfamilyandmultidrugresistanceoftumorcells. Biochemistry(Mosc),2008,73(5):592-604. [3] SzakcsG,PatersonJK,LudwigJA,etal.Targetingmultidrugresistanceincancer.NatRevDrugDiscov,2006,5(3):219-234. [4] DeeleyRG,WestlakeC,ColeSP.TransmembranetransportofendoandxenobioticsbymammalianATPbindingcassettemultidrugresistanceproteins.PhysiolRev,2006,86(3):849-899. [5] HuangXZ,WangJ,HuangC,etal.Emodinenhancescytotoxcityofchemotherapeuticdrugsinprostatecancercells:themecha 更多大黄素等植物提取物信息 www.staherb.com
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