氧化苦參堿誘導人結腸癌SW480細胞凋亡的機制

張新星　張　璐　顧　清　代小松　陳和平

(四川省醫學科學院　四川省人民醫院，四川　成都　610072)

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氧化苦參堿誘導人結腸癌SW480細胞凋亡的機制

張新星張璐顧清代小松陳和平

(四川省醫學科學院四川省人民醫院，四川成都610072)

目的探討氧化苦參堿誘導人結腸癌SW480細胞凋亡的作用及機制。方法以不同劑量的氧化苦參堿作用于人結腸癌細胞株SW480，四甲基偶氮唑藍法(MTT)檢測細胞的增殖能力，Hoechst 33258 染色法觀測細胞凋亡。免疫印跡法測定B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相關X蛋白(Bax)的表達,熒光法測定半胱氨酸蛋白酶(caspase)-3的活性。結果氧化苦參堿可劑量依賴性地抑制細胞的增殖，促進細胞凋亡。Western印跡方法顯示氧化苦參堿可抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，提高促凋亡蛋白Bax的表達，同時激活凋亡效應分子caspase-3。結論氧化苦參堿能夠抑制結腸癌SW480細胞的增殖，通過提高Bax的表達、抑制Bcl-2的表達、激活caspase-3發揮其誘導細胞凋亡的作用。

氧化苦參堿；結腸癌；細胞凋亡

目前對于結直腸癌的治療手段主要是手術，術后聯合用氟尿嘧啶類藥物進行化療。氧化苦參堿(Oxymatrine)是豆科屬植物苦參(SophoraflavescensAit)中分離出來的生物堿，具有很多生物活性，如抗病毒、抗炎、鎮痛、強心、降壓、調節免疫等〔1〕。近年來的研究發現氧化苦參堿具有顯著的抗腫瘤活性，不僅可以抑制乳腺癌、食管癌、骨肉瘤細胞的增殖，而且能夠誘導腫瘤細胞發生凋亡〔2～4〕。然而針對氧化苦參堿治療結腸癌的研究較少。本研究以結腸癌細胞株SW480為研究對象,研究不同濃度氧化苦參堿對該細胞增殖能力和細胞形態的影響。

1　材料與方法

1.1藥物及主要試劑氧化苦參堿、四甲基偶氮唑藍(MTT)、Hoechst 33258以及半胱氨酸蛋白酶(caspase)-3活性測定試劑盒購自Sigma；胎牛血清來自杭州四季青；RPMI1640培養基、胰酶購自GIBCO。人結腸癌SW480細胞系,購自上海細胞所。α-Tubulin、B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)和Bcl-2相關X蛋白(Bax)單克隆抗體購自Cell signaling technology。

1.2細胞培養SW480細胞的培養基主要是1640，其中添加了10%胎牛血清、青霉素100 U/ml、鏈霉素100 U/ml。37℃,5%CO2孵箱培養,0.25%胰蛋白酶37℃消化2～4 min，隔天傳代換液，用于藥物實驗的細胞保持處于對數生長期。

1.3細胞形態學變化及細胞增殖的檢測將SW480細胞制備成濃度為2×104/ml的細胞懸液,接種在96 孔板中。按照實驗設計加入不同劑量的氧化苦參堿(終濃度0.5，1，2 mg/ml)和陽性藥物5-氟尿嘧啶(5-Fu，終濃度10 μg/ml)，每組分別設置3個平行孔,重復實驗三次。藥物作用24 h后在光學顯微鏡下觀測細胞形態后，加入10 μl MTT(終濃度5 g/L)檢測細胞活力。放入孵箱中反應4 h后,每孔加入100 μl二甲基亞砜溶解結晶,利用酶標儀在570 nm波長處測定各孔的光吸收值(A)。

1.4Hoechst33258 染色細胞以1×104個/ml的濃度接種于無菌蓋玻片上,加入不同劑量藥物(終濃度0.5，1，2 mg/ml)處理24 h后,加入0.5 ml固定液(4%多聚甲醛)固定細胞30 min后，磷酸鹽緩沖液(PBS)清洗3次后加入Hoechst 33258(10 μg/ml)，蓋過蓋玻片為宜。避光放置在37℃恒溫箱中10 min，可在熒光顯微鏡下觀察。正常細胞的細胞核呈均勻的藍色熒光，而出現深染或破碎的藍色熒光則為凋亡的細胞。

1.5利用免疫印跡法(Western印跡)檢測凋亡相關蛋白細胞種植在6孔板中，按照實驗設計，藥物處理24 h后，消化細胞，離心后加入細胞裂解液(加蛋白酶抑制劑)，冰上裂解30 min，期間每隔5 min渦旋震蕩一次。離心取上清測蛋白含量，取20～50 μg蛋白加入等量上樣緩沖液，沸水中煮4 min使蛋白變性。行十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酸胺(SDS/PAGE)凝膠電泳,之后利用轉膜儀將蛋白轉至聚偏氟丙烯(PVDF)膜。血清封閉后加入一抗(Bcl-2,Bax,α-Tubulin,1∶1 000)4℃孵育過夜。洗膜后加入二抗(1∶2 000)室溫孵育2 h,再次洗膜后加入化學發光試劑，曝光出現條帶后保存,利用IMAGE J軟件對蛋白印跡條帶進行灰度值掃描分析。

1.6利用熒光法測定caspase-3 的活性細胞種植在六孔板中，按照實驗設計，藥物處理24 h后，消化細胞，離心后加入細胞裂解液。按試劑盒說明加入適當裂解液，混勻后在冰上裂解30 min。裂解液在4℃下離心10 min (12 000 r/min),取上清液并測定蛋白含量。用細胞裂解液將樣本蛋白濃度調整到1～2 μg/μl。將50 μl反應緩沖液加到96孔培養板上，之后加入熒光底物DEVD-AFC 5 μl，最后加入樣品50 μl,混勻后放入37℃恒溫箱中約1.5 h,取出后利用熒光酶標儀在激發波長360 nm，發射波長460 nm 處測定熒光強度。

1.7統計學方法應用SPSS17.0軟件行t檢驗。

2　結　果

2.1形態學觀察氧化苦參堿對SW480細胞的作用加入不同劑量的氧化苦參堿作用24 h后，光學顯微鏡下觀察到各加藥組細胞數量較正常對照組減少，細胞變圓并皺縮。見圖1。

2.2氧化苦參堿對SW480細胞增殖的影響0.5，1，2 mg/ml的藥物可顯著抑制細胞增殖〔增殖率分別為(87.7±3.5)%，(62.5±3.1)%，(46.5±4.2)%〕，且呈劑量依賴性關系，分別為正常對照組〔(100.0±2.1)%〕的87.7%，62.%和46.5%，陽性藥物5-Fu組〔(42.1±1.2)%〕為對照組的42.1%，均有顯著性差異(P<0.01)。

2.3氧化苦參堿誘導SW480細胞的凋亡見圖2。加入氧化苦參堿的細胞出現凋亡現象，其細胞核的胞膜結構完整，但胞核發生碎裂或者濃縮，表現為致密的熒光，各濃度的氧化苦參堿均可誘導細胞凋亡。

圖1　氧化苦參堿對SW480細胞形態的影響(×200)

圖2　氧化苦參堿對SW480細胞凋亡的影響

2.4氧化苦參堿對抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax表達的影響藥物處理細胞24 h后,蛋白印跡條帶結果顯示氧化苦參堿能抑制Bcl-2表達,同時增強Bax表達,且呈劑量依賴性(P<0.01)。見圖3，表1。

圖3　氧化苦參堿對Bcl-2和Bax表達的影響

指標正常對照組氧化苦參堿0.5mg/ml1.0mg/ml2.0mg/mlBcl-2100.0±4.168.9±5.51)43.5±2.11)39.5±5.21)Bax100.0±4.7119.8±6.51)184.0±5.11)221.0±9.21)

與正常對照組比較：1)P<0.01

2.5氧化苦參堿對caspase-3活性的影響 藥物處理24 h后與正常對照組細胞〔(100.0±5.7)%〕相比，0.5、1、2 mg/ml的氧化苦參堿能增強caspase-3 的活性〔分別為(134.8±5.5)%、(199.1±8.2)%、(235.2±10.2)%〕，藥物劑量越大，caspase-3活性越高(P<0.01)。

3　討　論

有研究數據顯示：60%以上腫瘤患者為65歲以上老年人，老年人患腫瘤的風險是中青年的11 倍，且消化道腫瘤所占比例最大〔5〕。研究報道老年人在手術切除腫瘤后的術后并發癥和死亡率是其他年齡組的2～4倍，且此類手術風險隨著年齡的增長而增高〔6〕。在我國，同樣有調查研究發現老年患者因合并基礎疾病多，術后發生并發癥的比例可高達21.67%〔7〕。老年患者甚至因基礎狀況差無法承擔手術及放化療等治療方案，尋求一種相對有效及安全的治療方法可以改善老年結腸癌患者預后。

氧化苦參堿是從豆科槐屬植物苦參中提取的一類生物堿，目前在臨床上主要用于治療多種原因引起的急慢性肝損害。此外，一般應用化療藥物會引起病人的白細胞減少，氧化苦參堿可用于治療這類反應。現代藥理研究證實其具有較好的抗腫瘤活性，文獻報道氧化苦參堿能夠誘導人乳腺癌細胞株MCF-7發生凋亡,抑制小鼠肉瘤細胞株S180和骨肉瘤細胞株OS732的增殖〔2～4〕。更值得關注的是氧化苦參堿能夠抑制腫瘤細胞誘導血管內皮細胞發生增殖的作用〔8〕,同時還有提高免疫活性輔助性T細胞(Th細胞)以及白細胞數量的作用，進而提高整個機體的免疫能力。最近還有研究表明氧化苦參堿有鎮痛作用〔9〕。以上的這些作用使氧化苦參堿在抗腫瘤藥物研發中更具優勢。臨床常用的康艾注射液已被證實可用于原發性肝癌、肺癌、直腸癌等惡性腫瘤，且有較好的抑瘤作用,其主要的抑瘤成分即為氧化苦參堿〔10〕。本研究結果表明氧化苦參堿可劑量依賴性的抑制結腸癌細胞SW480的生長。在細胞凋亡過程中許多蛋白起著關鍵的作用，如Bcl-2蛋白家族。Bcl-2蛋白家族可分為抗凋亡亞族和促凋亡亞族，Bcl-2與Bax是主要的抗凋亡和促凋亡蛋白之一。前期大量研究發現Bcl-2蛋白的表

達增強后，引起Bcl-2與Bax蛋白比值的增高，在這種情況下可以抑制細胞的凋亡；反之，如果Bax蛋白表達增多，Bcl-2與Bax蛋白比值會下降，在這種情況有可能促進細胞凋亡的發生〔11〕。細胞凋亡的最后過程是通過caspase的激活而實現的，其級聯式激活并溶解蛋白質〔12〕。caspase-3不僅是細胞凋亡的下游分子，也是效應分子，caspase-3被激活后，細胞凋亡基本上是不可避免的〔13〕。本實驗結果顯示氧化苦參堿可呈劑量依賴性抑制Bcl-2的表達，上調Bax表達,激活caspase-3，提示氧化苦參堿誘導SW480細胞發生凋亡的機制可能與其抑制抗凋亡Bcl-2的表達、上調促凋亡蛋白Bax的表達、提高凋亡下游關鍵蛋白酶caspase-3 活性有關。

1李正蓉.苦參素的藥理與臨床研究進展〔J〕.華西藥學雜志,2003;18(6):435-7.

2周炳剛,孫靖中,范玉琢,等.氧化苦參堿誘導人乳腺癌細胞MCF-7 凋亡的實驗研究〔J〕.中國藥理學通報,2002;18(6):689-91.

3張立明,鄭傳莉.氧化苦參堿誘導骨肉瘤細胞凋亡的實驗研究〔J〕.中國醫院藥學雜志,2006;26(10):1218-9.

4靳毅,胡建莉,彭綱,等.氧化苦參堿誘導人食管癌細胞株Eca109 凋亡的實驗觀察〔J〕.中國醫院藥學雜志,2009;29(11):891-4.

5王鶴,喬友林.老年惡性腫瘤流行病學、病因及預防〔J〕.中華老年多器官疾病雜志,2005;4(3):170-2.

6Seymour DG. Gastrointestinal surgery in old age: issues of equality and quality〔J〕.Gut,1997;41(4):427-9.

7張躍華.老年結腸癌451例治療體會〔J〕.實用癌癥雜志,2008;23(1):90.

8王兵,王國俊,蔡雄,等.氧化苦參堿抑制肝癌細胞誘導血管內皮細胞增殖作用的研究〔J〕.腫瘤防治雜志,2003;10(7):707-9.

9姜靜,馮建偉,陳靖,等.氧化苦參堿的鎮痛作用〔J〕.中藥藥理與臨床,2012;28(6):50-2.

10黃素培,郜娜,喬海靈.康艾注射液對HO-8910腫瘤細胞增殖的抑制作用〔J〕.中國醫院藥學雜志,2011;31(14):1187-90.

11Galluzzi L,López-Soto A,Kumar S,etal.Caspases connect cell-death signaling to organismal homeostasis〔J〕.Immunity,2016;44(2):221-31.

12Savitskaya MA,Onishchenko GE.Mechanisms of apoptosis〔J〕.Biochemistry(Mosc),2015;80(11):1393-405.

13Fulda S.Targeting apoptosis for anticancer therapy〔J〕.Semin Cancer Biol,2015;31:84-8.

〔2015-11-17修回〕

(編輯袁左鳴)

The apoptosis of colon cancer SW480 cells induced by oxymatrine

ZHANG Xin-Xing,ZHANG Lu,GU Qing,et al.

Sichuan Academy of Sciences &Sichuan Provincial People's Hospital，Chengdu 610072,Sichuan,China

ObjectiveTo explore the apoptosis induction effects of oxymatrine and its mechanism on the human colon cancer SW480 cell line.MethodsThe morphological changes of SW480 cells after treatment with different concentrations of oxymatrine were observed. The proliferative ability and the apoptosis of SW480 cells were separately detected by MTT method and Hoechst 33258 staining. The expressions of Bcl-2 and Bax were analyzed by Western blot and Caspase-3 activity was detected by biochemical fluorescent.ResultsThe proliferation of SW480 cells was remarkably inhibited by 0.5,1 and 2 mg/ml oxymatrine. Oxymatrine induced apoptosis of SW480 cells. Moreover,oxymatrine downregulated Bcl-2 expression and upregulated Bax expression. The activity of Caspase-3 was also activated by oxymatrine.ConclusionsOxymatrine is able to inhibit the proliferation and induce the apoptosis of SW480 cells significantly. The mechanisms of oxymatrine on the apoptosis of SW480 cells might be realized by depressing Bcl-2 expression,enhancing Bax expression,and activating caspase-3 activity.

Oxymatrine;Colon cancer;Apoptosis

國家“973”計劃項目(2012CB707900);四川省科技廳項目(2015SZ0039；2013JY0194)；成都市衛生局項目(2013006)

張新星(1979-)，女，碩士，主要從事老年消化相關疾病的研究。

R73

A

1005-9202(2016)15-3618-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.004