紅景天苷對膠質瘤U87-MG細胞增殖和侵襲能力的影響

黃平，蔣錦杏，徐璇，陳麗

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紅景天苷對膠質瘤U87-MG細胞增殖和侵襲能力的影響

黃平，蔣錦杏，徐璇，陳麗

深圳市人民醫院，廣東深圳 518020

目的 觀察紅景天苷對膠質瘤U87-MG細胞增殖和侵襲能力的影響，探討其誘導U87-MG細胞凋亡機制。方法 不同濃度紅景天苷和喜樹堿加入U87-MG細胞中，作用24 h后，MTT法測定U87-MG細胞增殖，流式細胞術檢測U87-MG細胞凋亡率，Transwell法檢測U87-MG細胞侵襲能力，間接熒光標記法測定細胞內活性氧（ROS）水平，Western blot檢測U87-MG細胞Caspase-3、Bcl-2、Bax、E-cadherin、N-cadherin和基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）的表達。結果 與空白對照組比較，各給藥組U87-MG細胞生長抑制作用明顯，10、50、100 μg/mL紅景天苷作用U87-MG細胞后，細胞侵襲能力顯著下降，10、50、100 μg/mL紅景天苷作用U87-MG細胞48 h后均能誘導U87-MG細胞凋亡；ROS水平與紅景天苷濃度呈正相關；10、50、100 μg/mL紅景天苷上調Caspase-3、Bax和E-cadherin的表達，下調Bcl-2和N-cadherin和MMP-9的表達。結論 紅景天苷可誘導U87-MG細胞凋亡、抑制U87-MG細胞的侵襲能力。

紅景天苷；膠質瘤U87-MG細胞；細胞增殖；活性氧；Caspase-3；基質金屬蛋白酶-9

腦膠質瘤在臨床上多呈惡性，其容易局部擴散，治療比較困難且易復發，大多數患者預后不良[1]。近年來，隨著醫學的進步及學科間的不同領域交叉融合，特別是轉化醫學理念的不斷深入，膠質瘤治療手段取得極大的進步，逐漸形成了一套比較完整的治療體系[2-3]。臨床上普遍采用以手術切除為基礎，結合放療、化療、免疫、分子靶向等綜合治療策略，這其中包括臨床常用的化療藥物替莫唑胺，但其存在一定的毒副作用和耐藥性，所以，在低毒性的前提下提高化療藥物的藥效顯得尤為重要。

紅景天苷（salidroside）提取自紅景天全草或根莖，是紅景天的主要生物活性成分之一，具有抗炎、抗腫瘤、抗病毒等多種生物活性[4-6]。但目前尚未見文獻對紅景天苷的抗膠質瘤機制進行探討。因此，本實驗以紅景天苷為活性物質，通過體外和細胞實驗初步觀察紅景天苷對膠質瘤系U87-MG細胞增殖和侵襲能力的影響，并探討紅景天苷抗血管生成信號通路的機制。

1 材料與方法

1.1 細胞系

正常腦細胞和腦膠質瘤細胞系U87-MG，基爾頓生物科技（上海）有限公司，本實驗室進行培養。

1.2 藥物及制備

紅景天苷、喜樹堿（20 mg，分析標準品），阿拉丁試劑（上海）有限公司，藥物用pH 6.8 PBS配制濃度為1000 μg/mL藥液。

1.3 主要試劑與儀器

Caspase-GlooR3試劑盒、非放射性NF-κB EMSA試劑盒，Sigma-aldrich（上海）貿易有限公司；MTT，上海生工生物工程有限公司；小牛血清，杭州四季青生物試劑公司；胰蛋白酶、RPMI-1640培養基，美國GIBCO公司；FITC/PI雙染試劑盒，碧云天生物試劑公司。酸度計（上海雷磁儀器廠），CO2培養箱（美國REVCO公司），流式細胞儀（美國BectonDikinson公司），酶聯免疫檢測儀（芬蘭Labsystems公司），酶聯檢測儀（美國Bio-Rad公司）。

1.4 U87-MG細胞增殖檢測

取200 μL/孔對數生長期U87-MG細胞（1×105/孔）接種于96孔板中，進行培養。培養24 h后，分別加入紅景天苷和喜樹堿（10、50、100 μg/mL）培養基，設空白對照組，每個藥物3個平行孔。分別培養24 h，每孔加5 mg/mL MTT試劑20 μL，繼續培養4 h。將培養基吸出，加150 μL DMSO試劑，充分振蕩后，充分溶解結晶，于570 nm處測定各孔吸光度（OD），計算細胞活力。細胞活力（%）＝實驗組OD值÷空白對照組OD值×100%。

1.5 U87-MG細胞侵襲能力測定

Transwell小室濾膜內表面涂細胞外基質膠，小室干燥后重新加入含有0.1%胎牛血清的細胞培養基水化。4.0×105/mL重懸浮細胞在Transwell小室下室中加入新鮮10%胎牛血清培養基，上室中加入紅景天苷和喜樹堿（10、50、100 μg/mL）培養基，設定空白對照組，每個藥物設3個平行孔，培養24 h，每孔中加100 μL細胞懸浮液。常規細胞培養24 h。取出小室后，PBS溶液沖洗濾膜，PBS棉棒吸除和擦除上室的細胞，再根據Transwell小室使用說明進行染色觀察，計算穿膜細胞數，從而反映各組細胞的侵襲能力。實驗重復3次。

1.6 U87-MG細胞凋亡檢測

將對數生長期U87-MG細胞以1×105/孔接種于96孔板中，置于恒溫恒濕培養箱培養。培養24 h后，分別加入0、10、50、100 μg/mL紅景天苷培養基，培養48 h后，收集細胞PBS重新懸浮細胞，先加5 μL FITC-Annexin V避光染色5 min，再加10 μL PI避光染色15 min，室溫避光孵育15 min。流式細胞儀檢測。

1.7 U87-MG細胞活性氧檢測

U87-MG細胞接種后，恒溫、恒濕培養24 h后，分別加入紅景天苷（10、50、100 μg/mL）的培養基，設3個平行組。加入400 μL DCFH-DA 10 μg/mL，充分混勻后，避光孵育15 min。PBS沖洗去除細胞外熒光劑。PBS重懸細胞10 min后對熒光強度進行檢測。

1.8 U87-MG細胞Caspase-3、Bcl-2、Bax、E-cadherin、N-cadherin和基質金屬蛋白酶-9表達檢測

收集對數生長期U87-MG細胞進行相應的空白對照組和紅景天苷組處理24 h，進行各組細胞總蛋白的提取，通過Bradford方法調整相同的蛋白濃度后進行電泳，獲得根據分子量分離的蛋白條帶，按照Western blot顯像試劑盒指導說明進行，蛋白NC膜電轉，進行蛋白封閉和一抗結合，一抗結合后洗脫，再行二抗孵育標記兔抗大鼠的多克隆抗體。ECL試劑盒顯色后，暗室發光拍照，以GAPDH為內參進行分析。

1.9 統計學方法

采用SPSS17.0統計軟件進行分析。實驗結果以±表示，多組間比較采用方差分析和兩樣本檢驗。＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 紅景天苷對U87-MG細胞增殖和侵襲能力的影響

與空白對照組比較，各給藥組細胞活力和侵襲能力下降（＜0.05，＜0.01），且呈濃度依賴性。結果見表1、圖1。

2.2 紅景天苷對U87-MG細胞凋亡的影響

隨紅景天苷組濃度的增加（10、50、100 μg/mL），U87-MG細胞凋亡率不斷增加，且呈劑量依賴性，當紅景天苷濃度增加到100 μg/mL時，細胞凋亡率為（58.40±2.33）%，誘導U87-MG細胞凋亡的作用增強。結果見圖2。

表1 各組U87-MG細胞增殖和侵襲能力比較（±s，%）

注：與空白對照組比較，*＜0.05，**＜0.01

空白對照組紅景天苷10 μg/mL組 紅景天苷50 μg/mL組紅景天苷100 μg/mL組

圖1 紅景天苷對U87-MG細胞侵襲能力的影響（剛果紅染色，×100）

空白對照組紅景天苷10 μg/mL組 紅景天苷50 μg/mL組紅景天苷100 μg/mL組

圖2 各組U87-MG細胞凋亡流式細胞圖

2.3 紅景天苷對U87-MG細胞活性氧水平的影響

與空白對照組比較，細胞內ROS水平隨喜樹堿濃度的增加變化不明顯，而隨紅景天苷濃度的增加而增加，當紅景天苷濃度增加至100 μg/mL時ROS水平最高（＜0.05，＜0.01）。結果見表2。

表2 各組U87-MG細胞ROS水平比較（±s，%）

注：與空白對照組比較，*＜0.05，**＜0.01

2.4 紅景天苷對U87-MG細胞凋亡相關蛋白表達的影響

與空白對照組比較，隨著紅景天苷濃度的增加，Caspase-3和Bax的表達呈不斷增加的趨勢，Bcl-2的表達呈不斷減少的趨勢，差異均有統計學意義（＜0.05，＜0.01）。結果見表3、圖3。

表3 各組U87-MG細胞Caspase-3、Bcl-2和Bax水平比較（±s）

注：與空白對照組比較，*＜0.05，**＜0.01

A B C D Caspase-317 kD Bcl-228 kD Bax21 kD GAPDH37 kD

注：A. 空白對照組；B.紅景天苷10 μg/mL組； C.紅景天苷50 μg/mL組；D.紅景天苷100 μg/mL組

圖3 各組U87-MG細胞Caspase-3、Bcl-2和Bax蛋白表達免疫印跡圖

2.5 紅景天苷對U87-MG細胞侵襲相關蛋白表達的影響

與空白對照組比較，隨著紅景天苷濃度的增加，E-cadherin表達呈不斷增加的趨勢，N-cadherin和MMP-9表達呈不斷減少的趨勢，差異均有統計學意義（＜0.05，＜0.01）。結果見表4、圖4。

表4 各組U87-MG細胞E-cadherin、N-cadherin和MMP-9水平比較（±s）

注：與空白對照組比較，*＜0.05，**＜0.01

A B C D E-cadherin135 kD N-cadhein140 kD MMP-9 92 kD GAPDH 37 kD

注：A. 空白對照組；B.紅景天苷10 μg/mL組； C.紅景天苷50 μg/mL組；D.紅景天苷100 μg/mL組

圖4 各組U87-MG細胞E-cadherin、N-cadherin和MMP-9蛋白表達免疫印跡圖

3 討論

信號通路的下放與腫瘤的發生、轉移息息相關，眾多癌癥預后不良反應均與腫瘤喜好通路有關，同時腫瘤組織也會通過內源性因子的調控促進腫瘤細胞的生長。因此，阻截信號通路下放已成為腫瘤靶向治療的重要手段之一。凋亡是由多種基因嚴格調控的過程，如Caspase和Bcl-2家族等。Caspase-3是各凋亡通路的靶蛋白[7]，凋亡途徑被激活后，引起相應的Caspase蛋白表達的改變，最終將激活Caspase-3誘導細胞凋亡的發生。本實驗結果顯示，紅景天苷能參與并影響Caspase-3級聯凋亡途徑反應的誘導凋亡通路的表達。線粒體信號途徑是線粒體上游信號分子作用于線粒體膜，Bcl-2蛋白活化形成蛋白通道，線粒體PT孔開放，凋亡活性物質釋放引起下游Caspase-3蛋白活化并作用于相應底物引起細胞凋亡。Bcl-2是Caspase的上游信號，其中Bax是促凋亡蛋白，Bcl-2是抗凋亡蛋白。本實驗結果顯示，紅景天苷參與并下調Bcl-2的表達，增強Bax的表達，使Bcl-2/Bax比值降低。因此，細胞凋亡可能通過線粒體途徑實現的，這與張艷等[8]研究阿魏酸對人胃癌MGC-803細胞增殖的Caspase-3、Bax和Bcl-2的表達影響趨勢一致。

MMP-9作為MMP家族中的一員，能通過降解層黏連蛋白和Ⅳ、Ⅴ型膠原等成分來對腫瘤細胞基底膜成分造成破壞，因此，MMP-9在細胞侵襲中發揮關鍵作用。N-cadherin通過降低腫瘤細胞間的黏附性，誘導細胞遷移和侵襲率增加，而E-cadherin的下調會影響腫瘤細胞間的連接穩定性，促使腫瘤細胞侵襲的發生[9]。本實驗結果發現，紅景天苷能誘導E-cadherin表達的增加，N-cadherin和MMP-9表達的降低。因此，紅景天苷既可通過抑制MMP-9和N-cadherin的表達，破壞細胞間和基底膜黏附性的能力，又可通過上調E-cadherin的表達，增加腫瘤細胞間的穩定性，進一步抑制U87-MG細胞的遷移和侵襲能力。

本研究考察了不同濃度紅景天苷對細胞內ROS的影響，發現紅景天苷可以誘導細胞內ROS水平的上升，而ROS是由細胞內氧代謝或外源性氧化劑產生的具有生物活性的氧分子，其在啟動和調節細胞凋亡中具有著重要的作用[10-12]。本實驗中未發現喜樹堿引起細胞內ROS水平的上升，表明紅景天苷可促進ROS誘導U87-MG細胞的凋亡。

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Effects of Salidroside on Proliferation and Invasive Ability of Glioma U87-MG Cells

HUANG Ping, JIANG Jin-xing, XU Xuan, CHEN Li

Objective To investigate the effects of salidroside on proliferation and invasive ability of glioma U87-MG cells; To discuss the its mechanism to induce apoptosis of U87-MG cells. Methods U87-MG cells were cultured in vitro for 24 h under different concentrations of salidroside and camptothecin. The proliferation of U87-MG cells was detected by MTT assay. The apoptosis rate of U87-MG cells was detected by flow cytometry. Transwell assay was used to detect the invasive ability of U87-MG cells. ROS was detected by indirect fluorescent labeling. The expressions of Caspase-3, Bcl-2, Bax, E-cadherin, N-cadherin and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in U87-MG cells were detected by Western blot. Results Compared with the blank control group, U87-MG cells had significant inhibitory effect on the growth of U87-MG cells in each administration group, and the invasive ability of U87-MG cells was significantly reduced after 10, 50, 100 μg/mL salidroside was intervened, and 10, 50, 100 μg/mL salidroside for 48 h for U87-MG cells could induce apoptosis of the cells; the level of ROS was positively correlated with the concentration of salidroside; 10, 50, 100 μg/mL salidroside up-regulated the expressions of Caspase-3, Bax and E-cadherin, and down-regulated the expressions of Bcl-2, N-cadherin and MMP-9. Conclusion Salidroside can induce apoptosis of U87-MG cells and inhibit the invasive ability of U87-MG cells.

salidroside; glioma U87-MG cells; proliferation; ROS; Caspase-3; MMP-9

10.3969/j.issn.1005-5304.2017.06.016

R285.5

A

1005-5304(2017)06-0064-04

（2016-08-17）

（修回日期：2016-09-18；編輯：華強）