藍萼甲素對宮頸癌HeLa細胞的作用及其相關機制研究

黃敬敬，王修珍，蔣小崗，顧振綸，郭次儀

(1.蘇州中藥研究所，2.蘇州大學醫學部病理學與病理生理學系，江蘇 蘇 州 215123)

藍萼甲素(glaucocalyxin A)是從唇形科香茶菜屬植物香茶菜Rabdosia amethystoieds(Benth)Ham中分離提取出的二萜化合物［1］。研究證明:藍萼甲素具有抗腫瘤、抗菌、誘導細胞凋亡、抗氧化、DNA損傷保護以及細胞毒作用等多種生物活性［2］。藍萼甲素可抑制多種腫瘤細胞的增殖，如肝癌HepG2細胞株、卵巢癌HO8910細胞株、口腔鱗狀細胞癌Tb細胞株、白血病HL-60細胞株等［3］。然而，大量的文獻是關于藍萼甲素的體外細胞毒性，鮮見藍萼甲素抑制腫瘤細胞增殖的機制，如DNA損傷或引起凋亡的信號通路等文獻報道。本文選用的HeLa細胞為人宮頸癌細胞株，觀察藍萼甲素對宮頸癌HeLa細胞株是否具有抑制細胞增殖的作用，初步探討其機制。

1 材料

1.1 藥物 藍萼甲素(glaucocalyxin A，GLA)，購自上海艾匯生物科技有限公司(純度≥99%;批號:20100513)。溶于含有20%DMSO的三蒸水中，儲存液濃度50 mmol·L－1，－20℃保存備用。

1.2 儀器 CO2培養箱，Napco 5410型，美國Napco公司。生物潔凈工作臺，YJ-1450 B型，吳江市設備凈化總廠。倒置顯微鏡，CKX41，日本OLYMPUS公司。酶聯免疫檢測儀，DG5032型，南京華東電子集團醫療裝備有限公司。流式細胞儀，EPICS XL型，美國Beckman-Coulter公司。Western blot Power-PacTMBasic，041BR76078，美國 BIO-RAD 公司。

2 方法

2.1 細胞株與細胞培養 人宮頸癌HeLa細胞株購自中國科學院上海細胞生物學研究所。HeLa細胞培養于DMEM培養基(含體積分數為10%的胎牛血清)中，置于37℃，含5%CO2的培養箱中培養，每1～2天傳代1次。選取對數生長期細胞進行試驗。

2.2 MTT法檢測藍萼甲素對HeLa細胞增殖的抑制作用 取對數生長期的HeLa細胞，用0.25%胰蛋白酶消化成單細胞懸液后計數，細胞計數板計數后，調整細胞密度為4.5 ～5×107·L－1，100 μl每孔加入96孔板中，給藥組分別加入不同濃度的藍萼甲素，其濃度依次為2.5、5、10、20、40 μmol·L－1，每個濃度設6復孔。分別培養12、24、48、72 h后，每孔加入 MTT 工作液(5 g·L－1)10 μl，繼續培養4 h，終止培養，吸去上清加入DMSO 100 μl/孔，搖床震蕩10 min，使結晶完全溶解，用酶標儀在570 nm波長處測定各孔光吸收值(OD)。實驗重復3次。按以下公式計算抑制率。抑制率/%=(1－A試驗組/A對照組)×100%。

2.3 透射電鏡觀察 取對數生長期HeLa細胞，10×108·L－1接種于培養瓶中，設空白對照組、給藥組(10 μmol·L－1)，培養 12 h 后，棄去培養基，PBS 洗兩次，胰酶消化收集細胞，加入戊二醛固定，送檢。

2.4 流式細胞儀檢測藍萼甲素對HeLa細胞凋亡的影響 取對數生長期HeLa細胞，9×108·L－1接種于培養瓶，設空白組、給藥組(5、10、20 μmol·L－1)，培養 48 h 后，胰酶消化，離心(1 000 r·min－1，5 min)，PBS 洗 2 次，加入 AnnexinV/PI避光染色10 min，流式細胞儀檢測，分析細胞凋亡比例。2.5 蛋白免疫印跡實驗(Western blot) 加入不同濃度藍萼甲素后，收集HeLa細胞，加入細胞裂解液，冰浴 30 min，12 000 r·min－1離心 30 min，取上清，BCA法測定蛋白濃度后置－80℃貯存備用。配置12%SDS-聚丙烯酰胺凝膠，電泳，轉膜，封閉。一抗(1 ∶200)，4℃孵育過夜，二抗(1 ∶2 000)，室溫孵育1 h，顯影。

2.6 統計學處理 實驗數據采用SPSS 11.5軟件進行單因素方差分析或兩樣本均數的Dunett’st檢驗。

3 結果

3.1 藍萼甲素對HeLa細胞存活率的影響 MTT法檢測結果顯示，不同濃度的藍萼甲素分別給藥12、24、48、72 h后，HeLa細胞的存活率呈遞減趨勢。IC50軟件計算藥物作用12、24、48、72 h 的 IC50分別為(21.78±1.31)、(9.90 ±0.44)、(3.84 ±1.91)、(2.44 ±0.26)μmol·L－1，呈劑量－時間依賴趨勢。統計學結果表明各給藥組與空白對照組間細胞抑制率差異有顯著性(P＜0.05或P＜0.01，見Tab 1和Fig 1)。

3.2 藍萼甲素對HeLa細胞損傷的細胞形態的影響 透射電鏡觀察結果:對照組HeLa細胞表面微絨毛豐富，細胞器豐富，細胞核大，核仁明顯，核染色質電子密度低;給藥組、細胞表面微絨毛減少，核染色質邊集，呈現典型的細胞凋亡形態(Fig 2)。

Tab 1Reduced viability of Hela cells after Glaucocalyxin A treatment(±s，n=6)

Tab 1Reduced viability of Hela cells after Glaucocalyxin A treatment(±s，n=6)

*P ＜0.05，＊＊P ＜0.01 vs control group

Group Dose/μmol·L －1 OD value 12 h 24 h 48 h 72 h Control 0.406 ±0.014 0.583 ±0.54 0.0812 ±0.0751.037 ±0.157 2.5 0.370 ±0.008* 0.456 ±0.062* 0.641 ±0.090* 0.560 ±0.163*5 0.35 ±0.018* 0.361 ±0.054* 0.371 ±0.191* 0.393 ±0.086＊＊10 0.318 ±0.005＊＊ 0.257 ±0.028* 0.254 ±0.212* 0.361 ±0.062＊＊20 0.267 ±0.002＊＊ 0.208 ±0.014* 0.184 ±0.173＊＊ 0.160 ±0.24＊＊40 0.160 ±0.014＊＊ 0.158 ±0.002* 0.089 ±0.013＊＊ 0.088 ±0.003＊＊

Fig 1 Cell viability of HeLa cells by Glaucocalyxin A

Fig 2 Morphological changes detected by electron micrograph(×8 000)

3.3 藍萼甲素對HeLa細胞凋亡的影響 流式細胞術AnnexinV/PI雙染結果(Fig 3)顯示藍萼甲素可誘導細胞凋亡，隨藥物濃度的增加，細胞凋亡比例逐漸上升。其凋亡比例分別為(1.53±0.53)%、(18.12±8.16)%、(43.26±14.81)%、(97.28±1.76)%，結果差異有顯著性(P＜0.01)，見Fig 4。

Fig 3 Flow cytometric analysis of the apoptotic rate of HeLa cells treated by Glaucocalyxin A for 48 h by Annexin V-FITC Staining

3.4 Western blot法對相關蛋白的的檢測 宮頸癌 HeLa 細胞經藍萼甲素 5、10、20 μmol·L－1處理24 h后，Western blot法檢測結果，隨著GLA濃度的增加，Bcl-2蛋白表達逐漸降低，Bax的表達逐漸增加，Caspase-3蛋白表達增加，Caspase-9蛋白表達增加，和對照組相比，具有統計學意義(P＜0.05)，提示GLA可使HeLa細胞Bcl-2蛋白表達下調，Bax蛋白表達上調，Caspase-9蛋白表達上調，Caspase-3蛋白表達上調。

Fig 4 Apoptotic rate of HeLa cell treated by Glaucocalyxin＊＊P＜0.01 vs control group

Fig 5 HeLa cell incubated with Glaucocalyxin A for 24 h and the protein expressions of Bcl-2，Bax，Caspase-3，Caspase-9

4 討論

宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，在我國女性惡性生殖系統腫瘤中死亡率居第2位，且其發病年齡呈年輕化趨勢。一般認為宮頸癌是一種對化療不敏感的腫瘤，目前，放療及手術治療仍是宮頸癌的主要治療手段，但由于中晚期宮頸癌癌細胞的擴散與轉移，放療及手術治療的效果仍不理想，因此，尋找毒副作用小、全身化療時對腫瘤細胞選擇性高、作用強的抗腫瘤藥物已成為重要的研究目標。中醫藥可以減輕放化療的副反應，提高癌癥患者的生活質量，延長患者的生存期［4］。近年來，中藥因其安全性及副作用少等特點已成為腫瘤醫學的研究熱點之一。香茶菜中分離提取的二萜化合物——藍萼甲素已被證明具有多種癌細胞增殖抑制及誘導凋亡的作用，但其對宮頸癌HeLa細胞的作用機制尚不清楚。

本實驗通過MTT法檢測顯示，不同濃度的藍萼甲素對宮頸癌HeLa細胞的抑制呈劑量－時間依賴趨勢，提示藍萼甲素對人宮頸癌HeLa細胞的增殖具有明顯的抑制作用。本實驗通過透射電鏡結果顯示藍萼甲素可誘導人宮頸癌HeLa細胞凋亡。

細胞凋亡的主要途徑有兩條，一條是通過胞外信號激活細胞內的凋亡酶Caspase，一條是通過線粒體釋放凋亡酶激活因子激活Caspase。Caspase家族可分為兩類，一類為啟動者如Caspase-8、9，接受刺激后能通過自剪接而激活，然后引起Caspase級聯反應;另一類為執行者Caspase-3，可直接降解胞內的結構蛋白和功能蛋白，引起凋亡。在線粒體信號通路中，Caspase-8活化后，可使Bid裂解成兩個片段，其中含BH3結構域的C-端片段被運送到線粒體，與存在于線粒體膜及內質網膜上的膜相關蛋白Bcl-2/Bax的BH3結構域形成復合物，導致細胞色素C釋放，細胞色素C與胞質中的凋亡蛋白酶活化因子結合，與Caspase-9相互作用形成凋亡體而自我激活，引起下游凋亡效應，如Caspase-3的激活，產生一系列的酶聯激活反應，引起細胞凋亡［5－6］。本實驗中，Wstern blot結果顯示，與對照組相比，GLA使Bcl-2蛋白水平降低，Bax蛋白水平增高，Caspase-3蛋白水平增高，Caspase-9蛋白水平增高，Western blot結果推測GLA通過線粒體途徑誘導HeLa細胞凋亡。流式細胞術雙染結果、透射電鏡、Bcl-2蛋白、Bax蛋白、Caspase-3蛋白、Caspase-9蛋白水平變化說明HeLa細胞凋亡變化。

綜上所述，藍萼甲素可能通過線粒體信號通路誘導宮頸癌HeLa細胞的凋亡，但其具體作用靶點還需進一步確定。

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