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白黎芦醇联合TRAIL基因对胃癌SGC-7901细胞增殖与抑制作用的实验研究



全 文 :重庆医科大学学报 2010年第 35卷第 10期(Journal of Chongqing Medical University 2010. Vol.35 No.10)
白黎芦醇联合 TRAIL基因对胃癌 SGC- 7901细胞增殖与
抑制作用的实验研究
王 川 1,吴 莹 1,姜 政 1,黄爱龙 2,王丕龙 1
(1.重庆医科大学附属第一医院消化内科,重庆 400016;2.重庆医科大学病毒性肝炎研究所,重庆 400016)
【摘 要】目的:探讨白黎芦醉(Resveratrol,Res)联合肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(Tumor necrosis factor- related apoptosis
inducing ligand,TRAIL)在体外对胃癌 SGC- 7901细胞增殖和凋亡作用及其机制,为将 Res作为抗癌药物的临床应用提供理论
和实验依据。方法:以人胃癌 SGC- 7901细胞株为研究对象,将 Res与转染了 pBUD- TRAIL质粒的胃癌 SGC- 7901细胞共同培
养,以MTT法检测细胞增殖抑制率;以 FCM检测细胞凋亡率;以 TUNEL法检测细胞凋亡等,观察联合应用对肿瘤细胞的抑制
作用。结果:MTT和 FCM检测结果显示:TRAIL组肿瘤细胞抑制率为 54.28%,凋亡率 17.12%,Res联合 TRAIL组抑制率和凋
亡率均明显提高,分别为 70%和 22.03%,与对照组相比,具有显著性差异;TUNEL检测结果显示:TRAIL与 Res联合组与对照
组相比较,细胞核明显棕黄色深染,且阳性染色细胞数目明显增多,表明 TRAIL与 Res联合作用凋亡细胞明显增加。结论:Res
联合 TRAIL基因可显著抑制肿瘤细胞的增殖和促进肿瘤细胞的凋亡,说明 Res可增强 TRAIL促进肿瘤细胞凋亡,两者具有协
同作用。
【关键词】白藜芦醇;肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体;增殖;凋亡
【中国图书分类法分类号】R735.2 【文献标识码】A 【收稿日期】2010- 03- 31
Experimental study on the effects and mechanism of resveratrol combined with
TRAIL in inducing apoptosis and inhibiting proliferation of SGC- 7901 cells
WANG Chuan,et al
(Department of Gastroenterology,the First Affiliated Hospital,Chongqing Medical University)
【Abstract】Objective:To investigate the effects of resveratrol (Res) combined with TRAIL on gastric cancer and understand its
mechanism,in order to lay experimental and theoretical foundation for clinical application of Res tumortherapy. Methods:SGC- 7901 cells
transfected with pBUD- TRAIL were processed with a 1/2 IC50 concentration of Res. The inhibition of cell proliferation were examined by
methyhhiazdyl tetrazolium(MTT)method,and cell apoptosis were detect by TUNELmethod and flow cytometry using PI staining analysis.
The findings in SGC- 7901 cells transfected with pBUD and those in SGC- 7901 cells transfected with pBUD- TRAIL were compared.
Results:Compared with control group,the inhibition rate of the proliferation and apoptosis rate of SGC7901 cells in Res combined with
TRAIL group were higher(70% vs 54.28%,22.03% vs 17.12%,respectively)byMTT and FCM. Karyopycnosis,nuclear chromosomal
condensation and segmentation were observed by TUNEL. Res could significantly induce the apoptosis of tumor combined with TRAIL.
Conclusion:Res combined with TRAIL could inhibit the proliferation and induce apoptosis of SGC7901 cell,demonstrating that Res
could intensify the effect of TRAIL in promoting tumor cell apoptosis and have a synergistic action with TRAIL.
【Keywords】Resveratrol;TRAIL;Proliferation;Apoptosis
肿瘤不仅是细胞增殖与分化的异常,同时也存在调亡的
异常。人们逐渐认识到肿瘤的生成是细胞增殖和凋亡平衡失
调的结果,细胞周期失控导致细胞过度增殖,更重要的是细
胞凋亡受阻,直接导致了衰老、受损及异常细胞的生命延长。
因此,通过诱导肿瘤细胞凋亡来根除肿瘤不愧是一种新的治
疗理念。肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(Tumor necrosis
factor- related apoptosis inducing ligand,TRAIL)作为一种能选
择性杀伤肿瘤细胞的促凋亡基因,将有望成为一种新型有效
的抗癌基因应用于临床[1,2]。
TRAIL蛋白具有膜结合型(即全长 TRAIL)和可溶型(sTR-
AIL)2种形式,在体内仅有膜结合型存在。二者都能与细胞
膜上的特异受体结合,通过胞内信号转导,迅速诱导表达
TRAIL特异受体的细胞发生凋亡,这在我们前期的实验中得
作者介绍:王 川(1984-),男,硕士,
研究方向:消化系统肿瘤方面。
通讯作者:姜 政,男,教授,E-mail:jiangz1753@163.com。
文章编号:0253- 3626(2010)10- 1516- 04基础研究
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到证实[3,4]。而白黎芦醉(Resveratrol,Res)作为一种天然的抗
肿瘤药物,已被证实具有肯定诱导肿瘤细胞凋亡的作用[5~10],因
此本实验以探讨 Res与 TRAIL联合治疗胃癌为其目的,通
过体外实验来探索 Res与 TRAIL是否具有协同作用及其可
能的作用机制,以期为临床应用提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料
人胃癌细胞株 SGC- 7901购于中科院上海细胞研究所;
Res购自西安冠宇生物有限公司,其纯度 99%,采用 DMSO
溶解配成 100 mmol/L的原溶液,- 20℃避光保存备用,实验前
以 RPMI1640培养液稀释成不同浓度,DMSO终浓度 <0.2%;
MTT、DMSO购自 Sigma公司;1640培养液为 Gibco产品;胎
牛血清为杭州四季青公司产品;Roche试剂盒为中杉公司产
品。重组质粒 pBUD- TRAIL由重庆医科大学李彦硕士提供
(TRAIL基因位于 XhoⅠ和 BglⅡ酶切位点之间)。
1.2 实验方法
1.2.1 细胞培养及转染 sac- 7901胃癌肿瘤细胞株培养于
含 10%胎牛血清的 RPMI1640 培养液中,置于 37℃孵箱,
5%CO2饱和湿度条件下培养。细胞单层贴壁,每 2~3 d传代
1次,细胞传代时用 0.1%的胰酶消化,800 r/min离心 5 min,
去除上清,加适量新鲜培养液,吹打混匀成细胞悬液后接种。
实验时取对数生长期细胞,细胞存活率均 >98%。转染前 1 d,
将细胞用无抗生素的含 10%胎牛血清的 1640培养基培养,
置 37℃、5%CO2培养箱培养 24 h,使细胞达 50%~80%汇片
时开始转染,质粒与脂质体以 1∶2比例,同时按说明书要求
用适当比率培养液稀释后再混和,轻轻混匀后室温孵育 20
min,使 DNA与脂质体结合。吸掉细胞中培养液,并用无血清
无抗生素培养液轻轻洗涤 3 次,将混和液轻轻加入培养板
中,轻轻的前后晃动培养板使其均匀分布在细胞上,置37℃、
5%CO2培养箱培养 5 h,换成含 10%胎牛血清的培养基继续
培养以检测相关指标,24 h后在荧光显微镜下观察荧光的表
达情况。
1.2.2 MTT检测 Res 联合 TRAIL基因对细胞增殖抑制率
收集对数生长期肿瘤细胞,调整细胞浓度为 1×105个/L,以
1×104个/孔(每孔 100μl)接种于 96孔板中,调零组只加入
等体积培养液。细胞生长占培养孔底 50%~80%时进行转染
(转染方法同前),并随机分为阴性对照组(转染空质粒),
TRAIL组(转染重组质粒 pBUD- TRAIL),TRAIL基因与 Res
联合实验组(在转染 TRAIL基因的基础上加入 1/2 IC50浓度
的 Res)和调零组(加入等体积培养液),每组设 5个平行孔。
转染后培养 24 h,弃掉各孔培养基,TRAIL基因与 Res联合
实验组加入 1/2 IC50浓度的 Res,阴性对照组,TRAIL实验组
和调零组分别加入等体积培养液。在 37℃,5%CO2条件下分
别培养 24、48 h和 72 h后,加 5 g/LMTT 20 μl(调零组除外),
继续培养 4 h后小心吸去上清液,每孔加入 150 μl DMSO溶
解样品,震荡混匀。用酶联免疫检测仪测定各孔 490 nm吸光
度(A)值,取 5 孔 A值的均数按公式计算细胞生长抑制率
(IR)∶IR(%)=(1- 试验孔 A均值/对照孔均值)×100%,比
较 TRAIL单独及联合用药前后对肿瘤细胞的抑制率的变化,
以时间(T)为横坐标,细胞生长抑制率(IR)为纵坐标绘制细
胞生长抑制曲线。推断 Res与 TRAIL是否有协同或拮抗作
用。
1.2.3 流式细胞仪(FCM)检测细胞凋亡率 同方法 1.2.2培
养和分组转染细胞,转染后培养 24 h,弃掉各孔培养基,
TRAIL基因与 Res联合实验组加入 1/2 IC50浓度的 Res,阴性
对照组,TRAIL实验组和调零组分别加入等体积培养液。继
续作用 48 h后,收集各组细胞,PBS洗涤 2次,70%冷乙醇固
定过夜,PBS离心洗涤 2次,加入 10μl RNA酶(50μg/ml),
37℃温浴 30 min后,PI染液冰浴作用 30 min,用流式细胞仪
分析细胞凋亡。
1.2.4 TUNEL法检测细胞凋亡 收集对数生长期肿瘤细
胞,接种于放有盖玻片的 24孔板中(3×104个/孔),转染后
培养 24 h,加入 1/2 IC50浓度的 Res,继续培养 48 h后吸弃培
养液,37℃PBS洗 3次,吸干净孔内液体,加新鲜配制的 4%
多聚甲醛,室温固定 60 min。PBS洗 3次,吸干净孔内液体,再
加 3%过氧化氢 - 甲醇室温作用 10 min,PBS洗 3次,把培养
孔板放在冰上,加 0.1% Triton X- 100,冰浴 5 min,用 PBS洗 3
次,加 TUNEL反应液,DAB显色,光镜观察结果并照相。
1.3 统计学分析
使用 SPSS12.0统计软件对数据进行处理,实验结果以
x±s表示。细胞的生长抑制率采用方差分析;细胞凋亡率采用
方差分析(One- wayANOVA),P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 重组质粒 pBUD-TRAIL转染细胞情况
胃癌 SGC- 7901细胞转染质粒 pBUD- TRAIL后,在荧光
显微镜下均可见到绿色荧光蛋白的表达,胃癌细胞贴壁,生
长状态较好,可见少许细胞死亡,随着培养时间的延长,细胞
内荧光逐渐增多增强,在 48 h时达高峰(图 1)。
2.2 MTT检测 Res联合 TRAIL基因对细胞增殖抑制率
TRAIL基因分别单独或联合 IC50浓度的 Res共同处理
胃癌 SGC- 7901细胞 24、48 h和 72 h后,MTT法测定其对胃
图 1 镜下观察 pBud- EGFP- TRAIL转染
SGC- 7901细胞绿色荧光表达结果(×200)
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癌 SGC- 7901细胞的生长抑制作用。结果显示:TRAIL基因
与 Res联合作用后细胞生长抑制率明显增强,与其它实验组
相比较,具有显著的差异。检测细胞生长抑制率并绘制出生
长抑制曲线(图 2),曲线表明 Res与 TRAIL基因有协同增效
作用。
2.3 流式细胞仪检测细胞凋亡率
作用 48 h后,收集 TRAIL与 Res联合实验组,TRAIL实
验组和对照组(转染空质粒)细胞,用流式细胞仪检测细胞凋
亡率。结果如图 3所示,联合实验组与其它实验组相比较,细
胞凋亡率明显增高,同时细胞周期阻滞在 S期。
2.4 TUNEL法检测细胞凋亡
经 TUNEL检测结果显示:TRAIL与 Res联合实验组与
TRAIL实验组和对照组相比较,细胞核明显棕黄色深染,且
阳性染色细胞数目明显增多,表明 TRAIL与 Res联合作用,
凋亡细胞明显增加(图 4)。
A.对照组; B. TRAIL基因组; C. TRAIL基因联合 Res实验组
图 4 TUNEL检测 SGC- 7901细胞的结果(×200)
3 讨 论
TRAIL是近年来发现的 TNF超家族新成员,最主要的生
物学特点为选择性细胞毒作用,即诱导肿瘤细胞、转化细胞
或病毒感染细胞凋亡,而不能诱导正常细胞凋亡,从而在正
常机体起免疫监视作用。但越来越多的肿瘤细胞系和肿瘤对
重组可溶型 TRAIL产生耐受性,推测可能与多种因素相关[11~14],
而且 TRAIL重组蛋白在动物体内容易被蛋白酶降解,半衰
期较短;TRAIL重组蛋白在体内抑制肿瘤所需的剂量较大,
有可能产生免疫原性,因此单独应用 TRAIL,难以获得满意
的临床效果。近来研究发现,化疗药物与放射治疗能够明显
增强 TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的作用[15~21],因此以 TRAIL为
基础的联合用药已经成为一种新的研究手段。
而 Res对植物本身起保护作用,是植物在不利条件下,
如紫外线照射、真菌感染、以及机械性损伤所产生的“植物补
体”。随着研究的深入,人们逐渐发现 Res具有抗肿瘤特性和
抗氧化性、抗突变等作用,可显著抑制多种人类肿瘤细胞的
生长、诱导肿瘤细胞凋亡的作用。我们前期实验结果也表明:
Res 呈浓度、时间依赖性抑制肿瘤细胞的生长与增殖以及
诱导肿瘤细胞的凋亡,不仅能抑制 Bcl- 2表达和诱导 Bax和
Fas上调,而且还诱导 Caspase- 3 mRNA和蛋白表达并增强
caspase- 3的活性,其 IC50为 150μmol/L,肿瘤细胞的抑制率
和凋亡率分别为 43.05%和 14.64%[22]。鉴于此,本实验通过体
外实验来探索 Res与 TRAIL联合应用是否具有协同作用及
其机制,以期为临床应用提供理论依据。
本实验以胃癌 SGC- 7901细胞为研究对象,观察 TRAIL
基因联用 Res前后,对肿瘤细胞的抑制和凋亡诱导活性的变
化,探讨新的胃癌治疗方案的可行性。研究结果表明,TRAIL
基因转染胃癌 SGC- 7901细胞可引起细胞抑制率达54.28%,
同时可诱导 17.12%的细胞发生凋亡。与 Res联合应用后,肿瘤
细胞的抑制率和凋亡比率均明显提高分别为 70%和22.03%,
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与 TRAIL基因组和 Res组[22]以及对照组相比,具有显著性差
异,说明 Res与 TRAIL联合应用具有显著的协同作用,这与
文献报道相一致,据 Fulda和 Debatin报道,联合应用 Res和
TRAIL后发现 Res 可以激活 Caspase- 8、Caspase- 9 和 Cas-
pase- 3,清除 Survivin蛋白(1AP超家族成员),促进TRAIL诱
导凋亡,逆转肿瘤对 TRAIL的耐药性[23]。
综上所述,Res不仅单独应用对胃癌 SGC- 7901细胞有
诱导凋亡的作用,而且与 TRAIL联合应用可明显增强抗肿
瘤活性,增强抑制肿瘤细胞生长并诱导其凋亡,因此对胃癌
的治疗具有潜在的应用前景。
参 考 文 献
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(责任编辑:关蕴良)
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