125I粒子聯合AZD1152對三陰性乳腺癌細胞增殖和凋亡的影響

張 月，王耀一，武雪亮，張志生，楊修明，姜 洋，喬志飛，梁晚平，薛 軍

(河北北方學院附屬第一醫院乳腺外科，河北 張家口 075000)

乳腺癌已被證實是一種個體異質性腫瘤，三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)生物學上更具有侵襲性，目前尚未發現有效的靶向治療藥物，內科治療仍以化療為主，可供選擇的治療藥物有限，臨床預后較差[1-2]。故TNBC 治療研究的焦點逐漸集中在靶向藥物，而多手段聯合應用為TNBC 的治療提供了良好的前景。

Aurora 激酶作為一個新的研究靶點，其相關抑制劑聯合放療已成為治療TNBC的研究方向[2]。AZD1152為高選擇性Aurora B抑制劑，已被證實可有效誘導急性骨髓淋巴細胞系凋亡[3]，但關于AZD1152抑制TNBC的研究較少，125I 放射性粒子治療又稱“粒子刀”，是將放射性粒子植入腫瘤內部，利用放射性核素衰變發射射線持續作用于腫瘤，導致DNA損傷，阻滯細胞于G2/M期，從而達到抑制腫瘤增殖的目的[4]。研究[5-6]表明125I放射性粒子可增加AZD1152對TNBC治療的敏感性。因此，本研究旨在探索125I 放射性粒子聯合AZD1152 處理對TNBC 細胞增殖和凋亡的影響，從而為TNBC新治療方法的開展提供試驗支持。

1 材料與方法

1.1 細胞系與主要試劑

MDA-MB-231細胞系由河北北方學院附屬第一醫院中心實驗室傳代保存。AZD1152由Selleck Chemicals公司惠贈(S1147)。RPMI-1640 培養液購自美國Gibco公司；胎牛血清購自新西蘭Hyclone 公司；BCA 蛋白分析試劑盒購自美國Pierce 公司；CCK-8 細胞增殖及毒性檢測試劑盒購自北京索來寶公司(CA1210)；磷酸化組蛋白H3(phosphorylated histone H3，p-Histone H3)、細胞周期蛋白B1(Cyclin B1)、Bcl-XL、Bcl-2、腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly adenosinediphosphateribose polymerase，PARP)、β-actin 一抗均購自美國Cell Signaling 公司。染料Hoechst 333342 購于美國Invitrogen 公 司(BLI894A-1)；Annexin V/碘化丙啶(propidium iodide，PI)試劑盒購自美國BD Pharmingen公司。

1.2 方 法

1.2.1 體外125I 粒子照射模型125I 粒子離體照射模型采用約3 mm 厚的聚苯乙烯板構成框架，設計為抽屜式方便放入及取出粒子，框架將細胞的培養皿/板作為上層，將粒子盤作為下層，14個4.5 mm×0.8 mm的粒子凹槽以等距離方式刻在以35 mm為直徑(d)的圓形粒子盤上，保證粒子的位置穩定，細胞培養板放在照射模型上方，可放置活動度一致的粒子，讓培養皿中心與粒子盤中心相對應，使12 mm為粒子盤距培養皿底部的距離(h)，即d/h為2.9，將其放于孵箱中，調整細胞密度為8×104個/孔，劑量為2.77 cGy/h，照射1 min，順時針定期轉動細胞培養皿保證均勻照射。

1.2.2 熒光染料顯色觀察細胞核的變化鋪6 孔板，細胞數目為8×104個/孔，MDA-MB-231 細胞分為對照組(RPMI-1640 培養液)和1 μmol/L AZD1152 作用組，分別處理細胞24、48 h 后，PBS 沖洗，用Hoechst 33342(5 μg/mL)染色，因為Hoechst 33342 為DNA 特異性染料，可將細胞核染為藍色，室溫孵育30 min后在倒置熒光顯微鏡(萊卡，德國)下觀察細胞核的變化。

1.2.3 MTT 法檢測細胞增殖抑制率將MDA-MB-231細胞分為對照組(RPMI-1640培養液)、125I粒子照射組(照射組)、1 μmol/L AZD1152作用MDA-MB-231細胞48 h 組(抑制組)、125I 粒子照射與1 μmol/L AZD1152 聯合作用MDA-MB-231 細胞48 h 組(聯合組)，每組設置6個復孔，各組處理后加入四甲基噻唑藍(methyl thiazolyl tetrazolium，MTT)，溫箱孵育4 h后棄上清，加入二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)震蕩10 min 溶解顯色，用酶標儀檢測吸光度值，計算細胞增殖抑制率。

1.2.4 CCK-8 法檢測細胞活力將MDA-MB-231 細胞接種到96 孔板中，分組同1.2.3。每組分別孵育12、24、36、48 h，每孔添加10 μL 的CCK-8 試劑，37 ℃，孵育2～3 h，使用酶標儀(Thermo)檢測波長460 nm處的光密度值。

1.2.5 細胞周期檢測細胞分組同1.2.3，對照組和抑制組各設24、48 h 2個檢測時間點。胰酶消化收集細胞，用7 mL PBS 洗滌，1 000 r/min 離心5 min，無水乙醇固定，繼續離心將乙醇棄去，加入PI/RNase后，在流式細胞儀上分析，應用Multicycle 軟件分析細胞倍數和周期。

1.2.6 流式細胞術檢測細胞凋亡分組同1.2.3，收集細胞，PBS洗滌，分別加入Annexin V和PI(5 mg/L)各5 μL，混勻，室溫避光孵育15 min 后，加入500 μL結合緩沖液，4 ℃靜置30 min，流式細胞術檢測細胞凋亡情況。

1.2.7 Western blot檢測細胞周期和凋亡相關蛋白的表達按1.2.3 處理MDA-MB-231 細胞后常規進行裂解、變性、蛋白定量、電泳、轉膜。封閉后將膜轉入p-Histone H3、Histone H3、Cyclin B1、Bcl-XL、Bcl-2 和PARP 一抗稀釋(1∶1 000)液中，4 ℃冰箱搖床過夜，TBST洗膜，每次10 min，洗3次，室溫羊抗兔二抗孵育1 h，洗膜后ECL 發光，曝光[7]。應用ImageJ軟件進行蛋白定量分析。

1.3 統計學方法

采用SPSS 20.0 軟件分析數據，實驗數據以表示，不同組間差異的比較采用單因素方差分析，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 AZD1152誘導MDA-MB-231細胞多核的形成

熒光染料顯色觀察對照組MDA-MB-231細胞系培養24 和48 h 后可見正常的核形態，未見多核細胞(圖1A 和C)；1 μmol/L AZD1152 作用24 h 可見正常的核分裂(圖1B)，作用48 h 時可見到多核細胞(圖1D 箭頭所示)。

圖1 熒光染色顯示AZD1152誘導MDA-MB-231細胞多核形成

2.2 125I粒子聯合AZD1152對細胞增殖的影響

MTT 檢測結果見圖2。對照組的抑制率為(0.61±0.32)%，與對照組比較，照射組、抑制組、聯合組細胞的增殖抑制率分別為(17.62±1.41)%、(29.67±0.41)%、(53.17±1.26)%，均明顯升高，差異均具有統計學意義(P<0.05)。

圖2 125I粒子聯合AZD1152對MDA-MB-231細胞抑制率的影響

2.3 125I粒子聯合AZD1152對細胞存活率的影響

CCK-8檢測結果見圖3。孵育12、24、36和48 h時對照組的細胞存活率分別為(97.85±0.02)%、(96.75±0.21)%、(95.83±0.31)%、(94.88±0.22)%，照射組為(75.12±0.11)%、(68.09±0.21)%、(65.11±0.34)%、(59.21±0.14)%，抑制組為(65.33±0.31)%、(60.27±0.25)%、(59.03±0.31)%、(42.05±0.17)%，聯合組為(56.15±0.28)%、(50.25±0.52)%、(43.17±0.44)%、(32.12±0.36)%，照射組、抑制組和聯合組各時間點細胞存活率均較對照組明顯降低，差異均具有統計學意義(P<0.05)，且在48 h作用最明顯。

圖3 125I粒子聯合AZD1152對MDA-MB-231細胞存活率的影響

2.4 125I 粒子聯合AZD1152 對細胞周期和DNA 倍體的影響

流式細胞術檢測結果見圖4。抑制組在48 h 時，在細胞周期G1 期、G2 期、S 期和M 期均出現了多倍體，或更高DNA 含量的細胞數目增加，形成明顯的G2/M 期阻滯(圖4D)，125I 粒子照射組較抑制組在24 h時G2/M 期阻滯升高，125I 粒子照射與1 μmol/L AZD1152聯合作用48 h組易誘導發生多核、多倍體形成，出現G2/M 期阻滯最明顯，最終發生凋亡(見表1，圖4F)。

圖4 125I粒子聯合AZD1152對MDA-MB-231細胞DNA倍體的影響

表1 125I粒子聯合AZD1152對MDA-MB-231細胞周期的影響

2.5 125I粒子聯合AZD1152對細胞凋亡的影響

流式細胞術檢測結果顯示125I 粒子照射組、抑制組、聯合組細胞的凋亡率分別為(17.48±0.24)%、(29.23±0.02)%、(63.11±0.27)%，與對照組的(0.31±0.03)%相比明顯升高，差異均有統計學意義(P<0.05)，可見125I 粒子照射與1 μmol/L AZD1152 聯合作用組，細胞的凋亡率增加最顯著(圖5)。

圖5 125I粒子聯合AZD1152對MDA-MB-231細胞凋亡率的影響

2.6 125I 粒子聯合AZD1152 對細胞p-Histone H3、Cyclin B1、Bcl-2、Bax、PARP的影響

Western blot 檢測結果見圖6。抑制組和聯合組抗凋亡蛋白Bcl-2、組蛋白H3的磷酸化和Cyclin B1蛋白表達減少，而促凋亡蛋白Bax 和PARP 剪切體明顯增強。125I 粒子聯合AZD1152 對MDA-MB-231 細胞周期和凋亡蛋白表達的統計分析見圖7。與對照組比較，聯合組Bcl-2、磷酸化組蛋白H3和Cyclin B1蛋白表達水平明顯減少(均為P<0.05)；PARP 剪切體和Bax 蛋白的表達水平明顯升高(均為P<0.05)，提示聯合組可有效抑制磷酸化組蛋白H3 及Cyclin B1 的表達，促進MDA-MB-231細胞凋亡。

圖6 Western blot檢測細胞周期和凋亡相關蛋白的表達

圖7 125I 粒子聯合AZD1152 對MDA-MB-231 細胞周期和凋亡相關蛋白表達的統計分析

3 討論

TNBC 作為惡性行為最高的一類乳腺癌，具有侵襲性強、易轉移、易復發、分期晚及患者的預后差等特點，目前化療仍然為TNBC 最主要的系統性治療措施，因此如何進行個體化的精準治療是當前研究的重點。此外針對TNBC的局部治療(包括手術及放療)亦不容忽視，局部放療又包括體內照射和體外照射，放射線可破壞DNA 的完整性，使細胞發生細胞周期阻滯，進而促進細胞凋亡[5-6]。放射性核素125I粒子治療屬于體內照射，其通過破壞DNA 結構，導致細胞核遭到破壞，從而殺傷癌細胞。125I粒子半衰期較長可持續近距離殺傷腫瘤細胞[8]。125I 粒子照射在前列腺、肺癌、肝癌、胰腺癌、直腸癌和脊柱轉移瘤等治療中療效顯著[9-10]，但是關于乳腺癌的報道相對較少，單獨的放射治療不能成為乳腺癌治療的唯一手段，新型小分子靶向治療與放射聯合成為治療晚期乳腺癌的新方向。

Aurora 激酶作為潛在的乳腺癌治療靶點，可參與細胞周期檢查點而發揮作用。Aurora 激酶可控制中心體循環，調節染色體凝聚和協調，并影響紡錘體形成和胞質分裂，參與G2 向M 期過渡[11]。在有絲分裂期Aurora B 激酶可催化組蛋白起作用，組蛋白在細胞周期G2 晚期達到高峰，隨著細胞周期進行，可擴展到染色體的各個部分，磷酸化組蛋白H3 持續存在于整個有絲分裂期過程中[12]。Cyclin B1是調控細胞增殖過程的周期蛋白，與組蛋白同時起作用，當細胞進入G1期，Cyclin B1 蛋白的表達較低，隨著細胞周期的推進，到S 期和G2 期其表達逐漸升高，并與CDK1 形成有絲分裂促進因子(mitosis promoting factor，MPF)酶復合物，直到G2 晚期Cyclin B1 蛋白的表達達到峰值，一直持續到有絲分裂中末期[13-15]。

AZD1152 是Aurora 激酶的特異性抑制劑[3，16]，AZD1152 抑制磷酸化組蛋白H3，出現G2/M 期阻滯，使4倍體或更高DNA含量的細胞數量增加，多核細胞及多倍體細胞產生以及細胞凋亡增多。本研究顯示1 μmol/L AZD1152 作用MDA-MB-231 細胞48 h 出現多核細胞和多倍體細胞，易發生細胞凋亡。在后續的研究中，將125I 粒子照射與1 μmol/L AZD1152 聯合進行實驗，發現聯合組的細胞增殖抑制率為(53.17±1.26)%，細胞存活率為(32.12±0.36)%，G2/M期阻滯達到(75.52±0.45)%，且聯合組中抗凋亡蛋白Bcl-2、磷酸化組蛋白及Cyclin B1 減少而促凋亡蛋白Bax、PARP剪切體增加明顯，凋亡率為(63.11±0.27)%。

綜上所述，125I 粒子對AZD1152 有增敏作用，125I聯合Aurora激酶抑制劑AZD1152可抑制MDA-MB-231細胞組蛋白H3 磷酸化及Cyclin B1 水平，從而抑制細胞增殖，誘導凋亡，為晚期三陰性乳腺癌治療提供了新思路。