Akt1在環氧合酶-2抑制劑抑制宮頸癌Hela細胞增殖中的作用

劉小葉，周建斌，李 婷，黃余良

(南華大學附屬第二醫院婦產科，湖南 衡陽 421001)

宮頸癌是較為常見的女性生殖系統惡性腫瘤，據WHO統計，全球80％的宮頸癌患者集中在發展中國家，國內每年新增病例約11萬以上[1]，對宮頸癌發病機制的研究越來越引起研究者的重視。環氧合酶(cyclooxygenase,COX)是前列腺素生物合成過程中重要的限速酶，COX-2是其中的一種亞型，生長因子，促炎癥細胞因子等的激活可以促進COX-2的表達。大量的研究發現，COX-2存在于許多惡性腫瘤中，如結腸癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌和宮頸癌等，可能通過影響腫瘤細胞的增殖，增強腫瘤侵襲力，促進腫瘤轉移等機制與惡性腫瘤的不良預后及低生存率密切相關[2-3]。氮-2，環己氧-4，硝基苯-甲基磺胺(NS398)是COX2的特異性抑制劑，研究發現它可抑制腫瘤的增殖，促進腫瘤細胞的凋亡，但其具體機制尚不清楚。Akt1是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，又稱為蛋白激酶B(protein kinase,PKB)。活化的Akt1可以抑制細胞的凋亡，促進細胞周期運行，促進細胞侵襲和轉移[4]。本研究以人宮頸癌細胞株(Hela細胞)為研究對象，觀察NS398對Hela細胞增殖的抑制作用及Akt1蛋白表達的變化，并采用Akt1激動劑活化Akt1，進一步探討Akt1在NS398抑制Hela細胞增殖過程中的作用。

1 材料與方法

1.1 主要試劑

NS398購自美國Sigma公司，溶解在100％二甲基亞砜(DMSO)溶劑中，配成100 mmol/L的液體，實驗時稀釋至不同濃度。IGF-1購自澳大利亞GroPep公司，磷酸化Akt1單克隆抗體(即p-Akt，為Ser473位點磷酸化)購自美國Cell Signaling Technology公司，Western blotting免疫印跡所用二抗購自武漢博士德生物工程有限公司。DMEM培養基購自美國Hyclone公司，BCA蛋白檢測試劑盒購自Hyclone公司，噻唑藍(MTT)比色法試劑盒、麗春紅染色劑及其它檢測試劑盒均為國產試劑。

1.2 細胞株及培養條件

人宮頸癌細胞株(Hela細胞)購自中科院上海細胞生物學研究所。細胞貼壁生長于含雙抗(青霉素和鏈霉素)及10％小牛血清的DMEM中，置37 ℃、5％的CO2飽和濕度培養箱中培養，以0.25％胰酶和0.02％乙二胺四乙酸(EDTA)1∶1(V/V)混合的消化液進行傳代換液，各組實驗分別取對數生長期的細胞進行。

細胞在給NS398和IGF-1前無血清培養基饑餓過夜，使細胞處于相同增殖狀態。NS398用DMSO配制成50mmol/L的貯存液(使用時培養液中DMSO濃度不超過0.1％)，-80°C保存，使用時用無血清培養基稀釋成所需要的工作濃度。

1.3 MTT比色法檢測細胞的生長

取對數生長期的培養細胞，傳代并接種于96孔板中，培養24 h后，以無血清培養液處理24 h，然后換含不同處理因素的培養液分別分組處理細胞，每組設5個復孔，分別培養相應的時間后，加入新鮮配制的MTT，再繼續培養4h后，棄去培養液，加入二甲基亞砜(DMSO)，10 min后在全自動酶標儀上測定570 nm處吸光度(A值)，以A570 nm值代表細胞活力。細胞生長抑制率(IR)按如下公式計算：生長抑制率(％)=(對照組A值-實驗組A值)/對照組A值×100％。

1.4 Western blotting免疫印跡檢測蛋白質的表達

采用懸浮緩沖液裂解細胞，常規提取細胞總蛋白。經BCA法蛋白定量后，各組分別取。50 μg蛋白進行電泳，轉PVDF膜后用麗春紅染色檢測轉膜效果，再用10％脫脂奶粉封閉PVDF膜，然后依次孵育一抗(4 ℃孵育過夜)、TBST液洗滌(三次，共15 min)、二抗(室溫孵育1 h)，經TBST液洗滌(三次，共15 min)后，以Western免疫熒光檢測試劑盒激發熒光，于暗室中顯示于X光片，結果用凝膠圖像分析系統對膠片掃描進行相對灰度分析。

1.5 統計學分析

2 結 果

2.1 環氧合酶抑制劑NS398對Hela細胞增殖的影響

為了解NS398對Hela細胞增殖的影響，采用MTT法檢測細胞的吸光度，計算IR值后顯示，不同濃度(0、50、100、150、200 μmol/L)NS398分別處理細胞0，12，24，36，48 h后，細胞代謝MTT的能力明顯降低，IR值逐漸上升，這表明NS398可明顯抑制Hela細胞的生長，并且其抑制作用呈濃度依賴性和時間依賴性(P<0.05)(圖1)。

圖1 MTT法分析不同濃度的NS398對Hela細胞生長抑制率的影響

2.2 環氧合酶抑制劑NS398對Hela細胞p-Akt1蛋白表達的影響

為觀察環氧合酶抑制劑NS398對Hela細胞p-Akt1蛋白質表達的影響，采用不同濃度(0、50、100、150、200 μmol/L)NS398處理Hela細胞24 h后，以Western blotting免疫印跡法檢測p-Akt1蛋白質的表達，結果顯示，隨著NS398濃度的增加，細胞中p-Akt1蛋白的表達逐漸下調，其效應呈濃度依賴性(P<0.05)(圖2)。

圖2 不同濃度NS398處理Hela細胞24h后p-Akt1蛋白質表達的變化

此外，為觀察環氧合酶抑制劑NS398對Hela細胞p-Akt1蛋白質表達的影響的時效性，采用150 μmol/L的NS398處理Hela細胞不同時間(0，12，24，36，48 h)，以Western blotting免疫印跡法檢測p-Akt1蛋白質的表達，結果顯示，隨著NS398處理時間的增加，細胞中p-Akt1蛋白的表達逐漸下調，其效應呈時間依賴性(P<0.05)(圖3)。

圖3 NS398(150 μmol/L)處理Hela細胞不同時間后p-Akt1蛋白表達的變化

2.3 Akt1激動劑IGF-1在NS398抑制Hela細胞增殖過程中的作用

為進一步探討Akt1在環氧合酶抑制劑NS398影響Hela細胞增殖過程中的作用，在150 μmol/L NS398處理細胞的基礎上，同時結合不同濃度的Akt1激動劑IGF-1(50，100，150 ng/ml)處理Hela細胞0，12，24，36，48 h，經MMT法檢測細胞的吸光度并計算IR值后顯示，Akt1激動劑處理后，Hela細胞代謝MTT的能力明顯增強，其IR值逐漸下降，這表明Akt1活性增強可以在一定程度上逆轉NS398對Hela細胞增殖的抑制作用，并且其作用呈濃度依賴性和時間依賴性(P<0.05)(圖4)。

圖4 不同濃度IGF-1對NS398(150 μmol/L)作用下的Hela細胞生長抑制率的影響

3 討 論

宮頸癌是女性最常見的惡性腫瘤，發病率居女性生殖道腫瘤的首位，近年來其發病率有逐年上升和發病年輕化的趨勢[5]，但目前宮頸癌的發病機制尚未完全闡述清楚。NS398是環氧合酶-2(Cycolooxygenase 2,COX-2)的選擇性抑制劑，屬磺胺類制劑的衍生物，是非甾體類抗炎藥物之一[6]。近年來，大量的研究表明NS398除特異性地抑制COX-2的表達之外，還可以抑制腫瘤細胞的增殖，誘導腫瘤細胞凋亡[7-8]。有研究發現，NS398可呈濃度依賴性抑制舌鱗癌細胞株Tca8113細胞中MMP2的表達，抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲[9]。鄒明英等[5]研究發現，NS398抑制宮頸癌Hela細胞增殖及MMP2的表達。這些研究說明NS398可以抑制宮頸癌的發展，但其具體分子機制尚未研究清楚。我們在實驗中也發現，NS398可呈濃度依賴性和時間依賴性抑制Hela細胞的增殖。

Akt1在組織中分布廣泛，是Akt的亞型之一，也是PI3K/Akt通路下游的主要作用靶點。它作為細胞信號網絡中的中樞環節，對細胞增殖、分化及存活等多種生物學業過程起重要的調節作用，參與調節腫瘤、糖尿病、炎癥和動脈粥樣硬化等疾病的發生。研究發現，Akt可磷酸化Caspase-9前體，抑制細胞凋亡[10]；上調抑癌基因c-Myc的表達，調節細胞周期，促進細胞的增殖[11]；Akt穩定轉染的細胞株能誘導上皮間質轉換且E-鈣黏素表達下調，細胞黏附性降低，促進細胞的侵襲和轉移，從而在腫瘤的發生發展中起著重要的作用[12]。此外，國內研究也發現，磷酸化Akt(p-Akt)特異性過表達于子宮內膜樣癌中，與其侵襲、轉移等惡性生物學行為密切相關[13]。

本研究采用環氧合酶抑制劑NS398處理宮頸癌Hela細胞后，發現p-Akt1蛋白質表達下調，并且NS398的作用效應呈濃度依賴性和時間依賴性，這提示NS398抑制宮頸癌細胞增殖的作用可能與p-Akt1表達的下調有關。為明確Akt1在其中的作用，我們采用了不同濃度的Akt1激動劑IGF-1與NS398共同處理Hela細胞，結果發現，Akt1激動劑可以在一定程度上逆轉NS398對Hela細胞增殖的抑制作用，并且其作用效應也呈濃度依賴性和時間依賴性。本實驗表明，Akt1參與了NS398抑制宮頸癌Hela細胞增殖的作用，NS398可能是通過抑制Akt1的表達而影響Hela細胞的增殖。

總之，本研究證實了p-Akt1表達的變化能影響NS398對Hela細胞增殖的抑制作用，表明Akt1與宮頸癌的發生發展有著較為密切的關系，可能是環氧合酶-2抑制劑抗宮頸癌的可能作用機制之一。

[1]肖和龍,琚雄飛,馬劍玲,等.惠州市成年女性HPV感染及其基因型分布[J].中南醫學科學雜志,2013,41(4):361-364.

[2]Kargi A,Uysal M,Bozcuk H,et al.The importance of COX-2 expression as prognostic factor in early breast cancer [J].JBUON,2013,18(3):579-584.

[3]Schildberg C,Abbas M,Merkel S,et al.COX-2,TFF1,and Src define better prognosis in young patients with gastric cancer [J].J Surg Oncol,2013,108(6):409-413.

[4]Cariaga-Martinez AE,Lopez-Ruiz P,Nombela-Blanco MP,et al.Distinct and specific roles of Akt1 and AKT2 in androgen-sensitive and androgen-independent prostate cancer cells [J].Cell Signal,2013,25(7):1586-1597.

[5]鄒明英,周菊香,曾希,等.NS398抑制宮頸癌Hela細胞增殖及MMP2的表達[J].現代生物醫學進展,13(25):4940-4943.

[6]Qiu R,Chen J,Sima J,et al.NS398 induces apoptosis in non-small cell lung cancer cells [J].J Cancer Res Clin Oncol,2012,138(1):119-124.

[7]Lee SJ,Hwang JW,Yim H,et al.Synergistic effect of simvastatin plus NS398 on inhibition of proliferation and survival in hepatocellular carcinoma cell line [J].J Gastroenterol Hepatol,2014,29(6):1299-1307.

[8]胡孫寬,周琴,林鐵素,等.選擇性環氧化酶2抑制劑NS-398對胃癌細胞AGS增殖的抑制作用[J].中國藥理學與毒理學雜志,2013,27(1):72-76.

[9]佘先麟,郝艷梅,司晨晨,等.NS-398對舌鱗癌基質金屬蛋白酶2蛋白表達的影響[J].江蘇醫藥,2012,38(2):140-141.

[10]Quan JH,Cha GH,Zhou W,et al.Involvement of PI 3 kinase/Akt-dependent Bad phosphorylation in Toxoplasma gondii-mediated inhibition of host cell apoptosis [J].Exp Parasitol,2013,133(4):462-471.

[11]Radke J,Bortolussi G,Pagenstecher A.Akt and c-Myc induce stem-cell markers in mature primary p53(-)/(-) astrocytes and render these cells gliomagenic in the brain of immunocompetent mice [J].PloS One,2013,8(2):e56691.

[12]Fenouille N,Tichet M,Dufies M,et al.The epithelial-mesenchymal transition (EMT) regulatory factor SLUG (SNAI2) is a downstream target of SPARC and AKT in promoting melanoma cell invasion [J].PloS One,2012,7(7):e40378.

[13]陳紅霞,尹春華,陶雪勤.子宮內膜樣癌組織中p-Akt表達變化及意義[J].山東醫藥,2013,53(32):40-43.