RITA通過ROS/Src/Stat3通路誘導肺鱗癌H226細胞凋亡

區豪杰，孫嘉，李華宇，董超，劉冰

肺癌在世界范圍內發病率和病死率均位于各種惡性腫瘤之首［1］，其中非小細胞肺癌（NSCLC）占肺癌的80%～85%。肺鱗癌是NSCLC 的亞型之一，約占30%。目前臨床上針對表皮生長因子受體（EGFR）和間變性淋巴瘤激酶（ALK）等驅動基因的靶向治療藥物對于肺鱗癌的治療效果始終欠佳，且預后較差［2］，故亟需研發治療肺鱗癌的有效藥物。腫瘤凋亡和P53再生化合物（RITA）是一種小分子抗腫瘤藥物，對腫瘤細胞具有較強的殺傷作用［3］。相比傳統化療藥物，RITA 結構更加穩定，在腫瘤細胞內作用時間更長，血藥濃度更高［4］。既往研究認為RITA 能夠與P53 結合并增強P53 介導的抑癌效應，誘導淋巴瘤［5］、人結腸癌［6］、慢性粒細胞白血病［7］等多種腫瘤細胞的凋亡。更重要的是，RITA能獨立于P53引起腫瘤細胞內活性氧（ROS）增多，導致其發生氧化應激，進而誘導細胞凋亡［8-9］。目前RITA 對肺鱗癌細胞的作用尚少見研究報道，本研究擬明確RITA對肺鱗癌細胞的作用，檢測其對ROS產生及其下游信號的影響以探討其作用機制，為抗肺鱗癌新藥研發提供新的科學依據。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器 RITA（結構式見圖1）、抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸（NAC）購自MCE公司。RPMI-1640培養基、胎牛血清、Trypsin-EDTA（0.25%）、Trypsin（不含EDTA，0.25%）均購自Gibco公司。苯甲基磺酰氟（PMSF）、磷酸鹽緩沖液（PBS）、ECL 發光液購自Biosharp 公司。噻唑藍四唑溴化銨（MTT）、ROS 檢測探針 DCFH-DA 購自 Sigma-Aldrich 公司。Annexin V-FITC/PI 細胞凋亡檢測試劑盒購自貝博生物科技公司。BCA 蛋白定量試劑盒購自Thermo Scientific 公司。SDSPAGE蛋白上樣緩沖液購自Mikx公司。P-Src、Src、轉錄信號轉換器和激活因子3（Stat3）、P-Stat3、Bim、Mcl-1、Survivin、Bax 及 B 淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）等一抗抗體購自 ABclonal 公司。β-Tubulin 一抗、山羊抗兔IgG 二抗購自Cell Signaling Technology公司。

Fig.1 The structure of RITA圖1 RITA結構

1.2 主要儀器 超凈工作臺購自安泰空氣技術有限公司。CO2培養箱購自力康生物醫療公司。流式細胞儀、Multiskan FC全波長酶標儀購自Thermo Scientific公司。冷凍離心機購自Beckman coulter 公司。化學發光成像系統購自勤翔科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 細胞培養 肺鱗癌細胞H226 和正常肺上皮細胞BEAS-2B 購自中國科學院上海細胞庫。2 種細胞均于RPMI-1640培養基中培養，培養基含有質量分數為10%的胎牛血清，置于37 ℃、5%CO2加濕培養箱中培養，取對數生長期細胞用于后續實驗。

1.3.2 細胞活力檢測 采用MTT 法檢測RITA 對H226 和BEAS-2B 細胞活力的影響。細胞以5×103個/孔的密度接種于96 孔板，分別用不同濃度RITA（0、0.025、0.05、0.1、0.15 和0.2 μmol/L）處理H226細胞24 h［7］。以不同濃度RITA（0、0.2、0.4、0.6、0.8、1 μmol/L）處理BEAS-2B細胞24 h。藥物干預結束后，每孔中加入180 μL無血清培養基和20 μL質量濃度為0.5 g/L的MTT溶液，并37 ℃下避光孵育4 h。吸去液體，每孔加入150 μL 二甲基亞砜，用酶標儀在570 nm 下測量每孔的吸光度（A）并計算細胞活力。細胞活力=（A實驗組-A空白組）/（A對照組-A空白組）。

1.3.3 ROS 水平檢測 用DCFH-DA 探針標記H226 細胞內ROS 水平。將H226 細胞接種于60 mm 培養皿中，待細胞貼壁后給予不同濃度RITA（0、0.05、0.1和0.2 μmol/L）干預12 h。干預結束后，培養皿中加入濃度為10 μmol/L 的DCFH-DA，在37 ℃條件下避光孵育30 min。PBS 重懸3 次，流式細胞儀以488 nm的激發波長和525 nm的發射波長進行分析。

1.3.4 Annexin V-FITC/PI法檢測細胞凋亡 將H226細胞接種于60 mm培養皿中，待細胞貼壁后給予不同濃度RITA（0、0.05、0.1 和0.2 μmol/L）干預處理24 h。藥物干預結束后，用不含EDTA 胰酶消化并收集細胞。PBS 重懸2 次后，加入Annexin V 結合緩沖液并在避光條件下用5 μmol/L Annexin V-FITC 孵育15 min，然后加入10 μmol/L 碘化丙啶（PI）避光孵育5 min后上機分析。

1.3.5 Western blot 檢測細胞中Src/Stat3 通路及凋亡相關蛋白表達 將H226細胞接種于6孔板中，待細胞貼壁后給予不同濃度RITA（0、0.05、0.1和0.2 μmol/L）干預處理24 h。給藥干預結束后，加入細胞裂解緩沖液與質量分數為0.5%蛋白酶抑制劑混合物獲得全細胞提取物。采用BCA 試劑盒測定蛋白濃度。取50 μg 蛋白進行聚丙烯酰胺凝膠電泳，濃縮膠電泳：恒壓80 V，20 min。分離膠電泳：恒壓120 V，60 min。330 mA 恒流轉膜30 min 后，5%脫脂奶粉溶液室溫封閉1 h。P-Src、Src、Stat3、P-Stat3、Bim、Mcl-1、Survivin、Bax、Bcl-2 及β-Tubulin 一抗（均1∶1 000 稀釋）分別在4 ℃下孵育過夜，山羊抗兔IgG二抗（1∶10 000稀釋）孵育1 h，使用ECL發光液顯色。使用Image J 分析軟件對目的蛋白和內參蛋白的灰度值進行分析。

1.3.6 NAC 對RITA 處理的細胞中ROS、凋亡及相關蛋白表達的影響 將H226 細胞接種于6 孔板中，待細胞貼壁后，分為空白對照組、5.0 mmol/L NAC 組、0.2 μmol/L RITA 組、0.2 μmol/L RITA 與 5.0 mmol/L NAC［10］聯合用藥組。分組處理12 h 后，檢測細胞內ROS 含量；24 h 后檢測細胞凋亡和相關蛋白的表達，檢測方法同1.3.3～1.3.5。

1.4 統計學方法 采用GraphPad Prism 7.01進行數據分析，實驗所得數據重復3 次并以均數±標準差（）表示，計量資料多組間比較采用單因素方差分析，組間多重比較采用LSD-t法。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 RITA 對 H226 細胞、BEAS-2B 細胞活性的影響 MTT 結果顯示，0.05～0.2 μmol/L RITA 可抑制H226 細胞增殖活性，半抑制濃度（IC50）為（0.130±0.008）μmol/L（圖2A）；而在相同濃度條件下，RITA對人正常肺上皮細胞BEAS-2B 增殖無明顯抑制作用（圖2B）。

Fig.2 The effect of RITA on the survival rates of H226 and BEAS-2B cells圖2 RITA對H226和BEAS-2B細胞存活率的影響

2.2 不同濃度RITA 對H226 細胞內ROS 水平的影響 0～0.2 μmol/L 范圍內，隨著RITA 的升高，H226細胞內ROS水平明顯升高，見圖3。

Fig.3 The effect of RITA on ROS activity in H226 cells圖3 RITA對H226細胞內ROS活性的影響

2.3 RITA對H226細胞Src/Stat3通路相關蛋白表達及凋亡的影響 Western blot 結果顯示，隨著RITA濃度的升高，H226 細胞中 P-Src、P-Stat3 水平下降，抗凋亡蛋白Mcl-1、Survivin、Bcl-2表達下調，促凋亡蛋白Bim、Bax 表達上調，細胞凋亡率升高，見圖4、5，表1。

Fig.4 The changes of Src/Stat3 pathway and apoptosis-related protein expression in H226 cells after RITA treatment圖4 RITA處理后H226細胞內Src/Stat3通路及凋亡相關蛋白表達變化

Fig.5 RITA induced the cell apoptosis of H226 cells圖5 RITA誘導H226細胞凋亡

Tab. 1 Comparison of expression levels of Src/Stat3 pathway and apoptosis-related proteins in H226 cells treated with RITA表1 經RITA處理后的各組H226細胞內Src/Stat3通路及凋亡相關蛋白表達水平比較 （n=3，%，）

Tab. 1 Comparison of expression levels of Src/Stat3 pathway and apoptosis-related proteins in H226 cells treated with RITA表1 經RITA處理后的各組H226細胞內Src/Stat3通路及凋亡相關蛋白表達水平比較 （n=3，%，）

＊＊P＜0.01；a與0 μmol/L組比較，b與0.05 μmol/L組比較，c與0.1 μmol/L組比較，P＜0.05

組別0 μmol/L組0.05 μmol/L組0.1 μmol/L組0.2 μmol/L組F P-Stat3 100.00±1.04 65.69±9.37a 19.25±4.61ab 7.67±2.55abc 125.000＊＊Stat3 100.00±6.86 100.26±2.42 102.96±2.33 102.49±2.74 0.278 P-Src 100.00±3.72 94.85±1.96 86.30±5.27a 56.55±13.30abc 13.580＊＊Src 100.00±12.91 102.38±2.63 104.75±1.49 102.83±4.94 0.152 Bim 100.00±12.22 159.18±11.23a 248.13±24.81ab 310.93±19.83abc 54.420＊＊Mcl-1 100.00±5.60 84.89±8.97 74.86±6.42a 62.41±1.98ab 12.880＊＊Survivin 100.00±13.51 65.94±8.37a 46.06±5.45ab 26.51±4.63abc 25.900＊＊Bax 100.00±4.73 147.23±5.99a 195.42±15.55ab 255.15±19.18abc 52.840＊＊Bcl-2 100.00±7.75 75.79±6.22a 52.32±2.92ab 37.05±3.41abc 51.100＊＊

2.4 NAC 對 RITA 引起 H226 細胞內 ROS 上升的影響 RITA（0.2 μmol/L）與NAC（5.0 mmol/L）同時給藥干預12 h 后，NAC 能夠有效地逆轉RITA 引起H226細胞內ROS的上升，見圖6。

Fig.6 NAC decreased the increase of ROS caused by RITA in H226 cells圖6 NAC減少RITA引起H226細胞內ROS的升高

2.5 NAC 對 RITA 抑制 Src/Stat3 通路活性及誘導H226 細胞凋亡的影響 Western blot 結果顯示，與RITA 組相比，RITA＋NAC 干預后，P-Src、P-Stat3 及抗凋亡蛋白Mcl-1、Survivin、Bcl-2表達水平增高，促凋亡蛋白Bim、Bax 的表達水平減少，見表2、圖7。此外，流式細胞術結果發現NAC 能夠逆轉RITA 誘導的H226細胞凋亡，見圖8。

Tab.2 Comparison of protein expression results related to apoptosis rate of H226 cells in each group表2 各組H226細胞凋亡相關蛋白表達結果比較 （n=3，%，）

Tab.2 Comparison of protein expression results related to apoptosis rate of H226 cells in each group表2 各組H226細胞凋亡相關蛋白表達結果比較 （n=3，%，）

＊P＜0.05，＊＊P＜0.01；a與空白對照組比較；b與NAC組比較，c與RITA組比較，P＜0.05

組別空白對照組NAC組RITA組RITA+NAC組F P-Stat3 100.00±6.10 93.81±3.08 14.25±2.06ab 32.71±1.50abc 279.700＊＊Stat3 100.00±13.65 102.95±0.98 102.98±2.97 103.06±4.32 0.084 P-Src 100.00±12.59 93.62±8.19 35.28±4.95ab 70.88±12.52c 16.820＊＊Src 100.00±8.49 96.98±8.04 102.91±6.16 103.25±5.24 0.339 Bim 100.00±4.64 120.86±9.31 262.26±36.69ab 120.99±5.71c 9.492＊＊Mcl-1 100.00±18.45 95.23±4.51 47.20±7.87ab 101.34±5.70c 11.840＊＊Survivin 100.00±2.17 99.74±3.69 63.78±3.32ab 100.69±7.77c 29.470＊＊Bax 100.00±16.43 91.72±11.93 157.33±25.37ab 97.81±11.58c 6.297＊Bcl-2 100.00±26.15 95.39±4.16 55.10±2.37ab 82.43±8.84c 4.148＊

Fig.7 NAC reversed the changes of Src/STAT3 pathway and apoptosis-related protein expression induced by RITA in H226 cells圖7 NAC逆轉RITA對H226細胞Src/Stat3通路及凋亡相關蛋白表達的影響

Fig. 8 NAC reversed RITA induced apoptosis of H226 cells圖8 NAC減少RITA誘導H226細胞的凋亡效應

3 討論

臨床上治療肺鱗癌多以化療為主，而針對EGFR、ALK 和ROS1等驅動基因的靶向藥物的治療效果始終不佳［11］。本研究發現，RITA 對 H226 細胞具有良好的抑制作用，而在相同濃度條件下，RITA對人正常肺上皮細胞BEAS-2B 增殖無明顯抑制作用，提示RITA 對肺鱗癌細胞具有選擇性殺傷作用，可能是治療肺鱗癌的潛在藥物。

既往研究發現，RITA 除了激活P53 蛋白表達外，還能引起細胞內ROS 上升，導致氧化應激，從而誘導腫瘤細胞的凋亡［8-9］，均提示氧化應激可能是RITA 誘導細胞凋亡的重要潛在機制。ROS 作為信號分子參與許多癌癥生物學過程，包括細胞增殖、細胞周期停滯和細胞凋亡等。與正常細胞相比，癌細胞通常具有較高的ROS 水平，這對于癌細胞增殖及凋亡抵抗起著重要作用［12］。此外，癌細胞對細胞內ROS 的改變更為敏感［13］。腫瘤細胞內 ROS 的顯著增加會破壞氧化還原平衡，從而引起細胞損傷，持續的損傷最終誘導腫瘤細胞的凋亡。因此，通過破壞細胞內ROS平衡可能是治療癌癥的有效途徑。NAC是經典的抗氧化劑，可有效消除細胞內ROS［14］。本研究結果表明，在0～0.2 μmol/L 范圍內，隨著 RITA的升高，H226 細胞內ROS 水平上升，細胞凋亡率增加。與單獨給藥RITA 相比，RITA 與NAC 聯用后，H226細胞內ROS水平及細胞凋亡率顯著降低，提示RITA 可能通過促使H226 細胞內ROS 的失衡，從而引起細胞氧化應激，誘導凋亡。這可能是RITA抗腫瘤的一個新的作用機制。

細胞內ROS 水平失衡可引起細胞內氧化應激，進而抑制 Src/Stat3 通路活性，導致細胞凋亡［15-16］。因此細胞內過多ROS的產生在抑制Src/Stat3信號轉導中起著關鍵作用。Src 是一種非受體蛋白酪氨酸激酶，其廣泛存在于組織細胞中，參與腫瘤的發生發展；而Stat3是腫瘤發生的關鍵轉錄因子，也是Src靶向調節的下游細胞因子［17］。Src/Stat3通路是調控癌癥細胞增殖和生存的重要細胞信號，激活的Stat3蛋白最終傳遞到細胞核，促進Survivin 和Bcl-2 的轉錄、翻譯，使腫瘤細胞產生抗凋亡作用［18］。更重要的是，Src/Stat3通路的激活會導致肺癌細胞增殖、抗凋亡、產生耐藥和轉移等一系列生物效應［19］。本研究發現，RITA 可呈劑量依賴性減少 P-Src、P-Stat3，降低抗凋亡蛋白Mcl-1、Survivin、Bcl-2 的表達及增加促凋亡蛋白Bim、Bax 的表達，并伴隨肺鱗癌細胞凋亡的增加。使用NAC后，RITA抑制Src/Stat3通路活性及誘導H226 細胞凋亡的效應被逆轉，表明RITA通過引起ROS 水平上升，進而抑制Src/Stat3 通路活性。

綜上所述，RITA 通過引起肺鱗癌H226 細胞內ROS水平上升，從而產生細胞氧化應激，細胞內氧化還原平衡被打破，進一步抑制Src/Stat3 信號通路激活，最終誘導肺鱗癌細胞凋亡。