蘆丁通過Notch信號通路抑制結腸癌細胞增殖

高蕊 何東寧 王亞帝 李琪 陳素賢

(錦州醫科大學 1附屬第三醫院，遼寧 錦州 121001；2附屬第一醫院)

結腸癌是一種高發的惡性腫瘤，發病率呈上升態勢，在部分發達國家已排在惡性腫瘤第二位〔1，2〕。Notch信號通路是涉及細胞增殖、分化和凋亡過程的一條重要信號通路，Notch主要表達于正常結腸的干細胞區，參與結腸細胞的自我更新及增殖、分化等過程。本研究旨在探討Notch信號通路在結腸癌發生發展中的作用，并研究蘆丁對結腸癌細胞增殖及Notch信號通路的影響。

1 材料與方法

1.1實驗材料 人結腸癌組織切片由錦州醫科大學附屬三院病理科提供。SW480細胞由中科院上海細胞庫提供。

1.2主要試劑 蘆丁，鄭州荔諾生物科技有限公司；Notch-1抗體，Abcam公司；通用SP試劑盒，北京中杉金橋生物技術有限公司；DMEM高糖培養基和胎牛血清，Gibco公司；胰蛋白酶，Invitrogen公司；噻唑藍(MTT)，北京鼎國昌盛生物技術有限公司；Notch-1引物，Hes-1引物，GAPDH引物北京鼎國昌盛生物技術有限公司；熒光定量PCR試劑盒，北京全式金生物技術有限公司；電化學發光(ECL)試劑盒，北京鼎國昌盛生物技有限術公司。

1.3主要儀器 Strata Gene Mx3000P熒光實時定量分析系統，Agilent Technologies；Mini-Protean小垂直板電泳系統，Bio-Rad Laboratories Inc；SpectraMax Plus384微孔板檢測系統，Molecular Devices；ECLIPSE 80i 顯微鏡，Nikon Instruments Inc。

1.4免疫組化法檢測人結腸癌組織中Notch-1的表達情況 選取結腸癌組織共50例，其中高分化型15例，中分化28例，低分化7例，患者均無術前放化療及其他治療史。選取癌旁切緣組織(距腫瘤組織>5 cm)作為正常對照。組織石蠟切片經脫水、抗原修復后按照試劑盒說明書進行相應操作，二氨基聯苯胺(DAB)染色、復染、脫水、透明后封片，顯微鏡下拍照后采用Image Pro-Plus6.0分析其平均光密度值(IOD/Area)。

1.5MTT檢測蘆丁對結腸癌細胞增殖的影響 預實驗：設置蘆丁濃度為0.01、0.10、1.00、10.00、100.00 μmol/L進行預實驗，給藥24 h后MTT法檢測細胞增殖情況，確定蘆丁最終應用濃度。正式實驗：設置5個藥物濃度，計算蘆丁的半抑制濃度(IC50)。根據IC50值設置后續實驗所用蘆丁濃度劑量。以上實驗中均以等體積含10%胎牛血清的DMEM培養液設置正常增殖對照(即蘆丁濃度為0.00 μmol/L)。

1.6檢測蘆丁對結腸癌細胞Notch-1、Hes-1表達水平的影響 結腸癌細胞接種于6孔板，蘆丁設置3個劑量組(10、20、40 μmol/L)與條件培養基作用24 h后，收集細胞。分別采用Realtime PCR及Western 印跡技術檢測蘆丁作用結腸癌細胞24 h后細胞中Notch-1、Hes-1 mRNA及蛋白表達水平。實驗均以等體積含10%胎牛血清的DMEM培養液設置正常增殖對照(即蘆丁濃度為0 μmol/L)。

1.7統計學分析 采用SPSS16.0軟件進行單因素方差分析、LSD-t檢驗、t檢驗。

2 結 果

2.1人結腸癌組織中Notch-1的表達水平 結腸癌組織中Notch-1陽性染色相較于癌旁正常組織明顯增多，IOD/Area顯著升高(0.095±0.024 vs 0.023±0.013，P<0.01)，見圖1。

圖1 結腸癌組織及癌旁組織Notch-1陽性染色(DAB，×200)

2.2蘆丁對結腸癌細胞增殖的影響 預實驗結果顯示，蘆丁的IC50在10-6～10-4數量級。蘆丁濃度為0.00、0.01、0.10、1.00、10.00、100.00 μmol/L，抑制率分別為0.00%、27.55%、30.76%、44.53%、48.02%、58.74%。因此設置蘆丁濃度為0、5、15、45、135、405 μmol/L進行正式實驗，MTT測定細胞增殖情況，OD值分別為1.178±0.120、0.675±0.103、0.648±0.113、0.561±0.086、0.473±0.083、0.280±0.070。利用GraphPad Prism軟件計算得到蘆丁對結腸癌細胞SW480的IC50值為22.34 μmol/L。

2.3蘆丁對結腸癌細胞Notch信號mRNA水平的影響 與0 μmol/L比較，蘆丁10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L濃度組細胞中Notch-1、Hes-1 mRNA表達水平顯著降低(P<0.01),見表1。

2.4蘆丁對結腸癌細胞中Notch信號蛋白表達水平的影響 與0 μmol/L比較，蘆丁10 μmol/L、20 μmol/L、40 μmol/L濃度組細胞中Notch-1、Hes-1蛋白表達水平顯著降低(P<0.01),見表1、圖2。

圖2 蘆丁不同濃度組Notch-1、Hes-1蛋白表達

3 討 論

Notch信號通路轉導異常可能會導致腫瘤的發生〔3〕。研究證實，Notch信號通路在T淋巴細胞白血病、胰腺癌、乳腺癌、腦膠質瘤、非小細胞肺癌及前列腺癌等腫瘤中表達上調〔4～8〕。在鱗狀細胞癌中發現Notch-1出現失活性突變；在皮膚角質細胞中Notch具有明顯的腫瘤抑制作用，Notch可以保護皮膚角質細胞抵抗化學或紫外線引起的癌變〔9～12〕。上述研究表明，Notch可能具有促癌/抑癌的雙重作用，Notch信號通路在腫瘤中生物作用可能具有細胞和組織特異性。Notch主要表達于正常結腸干細胞區，參與結腸細胞的自我更新及增殖、分化等過程〔13〕。

研究表明，蘆丁的藥理作用機制主要涉及抵抗氧化應激、影響炎癥信號分子的表達及調控細胞凋亡等方面〔14～18〕。本實驗結果顯示，蘆丁可以明顯抑制結腸癌細胞的增殖。在正常結腸組織中，Notch信號主要表達于干細胞區。Notch-1信號通路最明確的分子靶點是Hes-1，幾乎所有Notch信號系統研究中都普遍存在Hes或HEY家族基因的轉錄激活。Hes是轉錄家族bHLH的成員，在人類組織中主要表達Hes1-7。Hes與神經發育、體節發育、骨骼發育、T淋巴細胞發育、癌癥等方面密切相關。研究表明，Hes-1的表達與干細胞標志物(CD133、CD44、ALDH1、Bmi-1、Oct4和Sox2)呈正相關〔19〕。由此推斷，Notch-1可以作用于Hes-1轉錄因子介導結腸細胞的增殖、分化過程。本實驗結果顯示，蘆丁可以顯著下調結腸癌細胞SW480中Notch-1、Hes-1的表達水平，表明蘆丁可以通過抑制Notch-1與Hes-1介導的細胞增殖分化途徑實現結腸癌治療作用。