全 文 :实验研究/论著
狼毒大戟提取液治疗Lewis肺癌机制的探讨
杨柯 王义善 林思祥 仝德勇
滨州医学院附属解放军第107医院肿瘤中心,山东 烟台264002
【摘要】 目的:探讨狼毒大戟提取液优化治疗非小细胞肺癌的机制。方法:收集狼毒干预24h后的细胞,流式细胞技术
分析肿瘤细胞周期及凋亡率;real time PCR检测Caspase-9mRNA的表达。收集对数生长期细胞接种至C57BL/6小鼠
右侧腋窝下,随机分组,腹腔给药后计算抑瘤率;流式细胞技术分析肿瘤细胞周期及凋亡率;real time PCR检测Bcl-2
mRNA和Bax mRNA的表达,抗氧化能力检测法检测CAT和SOD的表达。结果:体内外实验显示,狼毒大戟能明显促
进肿瘤细胞的凋亡,将细胞周期阻滞在S期,并能明显促进Bax mRNA、抑制Bcl-2mRNA的表达;体内实验也显示狼毒
大戟可以明显提高机体抗氧化能力。结论:狼毒大戟在促进肿瘤细胞凋亡的同时可以提高机体抗氧化能力,充分体现了
狼毒大戟优化治疗肿瘤的优势,前景广阔,值得进一步研究,为临床应用提供依据。
【关键词】 狼毒大戟;Bcl-2;Bax;凋亡;周期;优化治疗
中华肿瘤防治杂志,2012,19(18):1372-1376
Research on the optimize treating mechanism of LDE for Lewis lung cancer
YANG Ke,WANG Yi-shan,LIN Si-xiang,TONG De-yong
Department of Tumor Center,No.107 Hospital of PLA Affiliated to Binzhou Medical College,Yantai 264002,P.R.China
[ABSTRACT] OBJECTIVE:To explore the mechanism of Lang-du extrct(LDE)for Lewis lung cancer.METHODS:By
technique of cel culture in vitro,Lewis cels were treated with LDE in different concentrations for 24hours,then apoptotic
rate and cel cycle were measured by flow cytometer;The mRNA expression of Bcl-2and Bax were assessed by Realtime
PCR.C57BL/6mices were transplanted subcutaneously to the right limb of 1×106 Lewis cels per mice.After transplan-
ted,the mice were separaed into 2groups:control and LDE group.The LDE group were given LDE intraperitoneal injec-
tion.The two groups of mice were kiled after 7days,then,tumor were taken off,they were weighed firstly for mesure-
ment of inhibition rate,apotosis rate,and cel cycle were analyzed with flow cytometry;Bcl-2and Bax mRNA were detected
by Realtime PCR;Some indexes about lipid peroxidation such as SOD,GSH-Px and CAT were determined.RESULTS:In
vitro and in vivo experements indicated that the LDE could significantly induce apoptosis and block the cel cycle at G0/G1
phase;Realtime pcr showed that Bax expression level was significantly increased and Bcl-2reduced;Comepared to control
group,the result shows statistical difference in the CAT,SOD,GSH-Px value.Inclusion:LDE could effectively induce ap-
optosis of Lewis cels through blocking the cel cycle at G0/G1phase.CONCLUSIONS:The increase of Caspase-9expres-
sion level may play an important role in inducing Lewis cel apotosis.LDE can induce the apoptosis of Lewis cels and en-
hance the Antioxidant ability of mouse.
[KEYWORDS] Lang-du extract;Bcl-2;Bax;apoptosis;cel cycle;optimize treating
Chin J Cancer Prev Treat,2012,19(18):1372-1376
【中图分类号】 R734.2 【文献标识码】 A 【文章编号】 1673-5269(2012)18-1372-05
【基金项目】 全军科技攻关项目(06G034)
【第一作者简介】 杨柯,女,内蒙古通辽人,硕士,主要从事肿
瘤的中西医结合治疗研究工作。
Tel:86-535-2933518 E-mail:yangke09230923@126.com
【通讯作者简介】 王义善,男,山东烟台人,主任医师,教授,博
士生导师,主要从事肿瘤的中西医结合治疗研究工作。
Tel:86-535-2933559 E-mail:wys@107zlzx.com
狼毒大戟(Euphorbia Fischeriana Steud)为大戟
科植物狼毒大戟和月腺大戟的根,始载于《神农本草
经》,具有散结、逐水、止痛、杀虫的功效。长期的临床
研究发现,狼毒具有光谱抗肿瘤的作用,狼毒大戟提取
液对体外多种肿瘤的增殖具有较强抑制作用[1-3]。目
前关于狼毒在肺癌抗肿瘤分子机制方面研究鲜见。本
实验旨在探讨狼毒大戟提取液优化治疗Lewis肺癌的
作用机制,以期为指导临床治疗非小细胞肺癌(non-
smal cel lung carcinoma,NSCLC)提供科学依据。
·2731· 杨柯,等 狼毒大戟提取液治疗Lewis肺癌机制的探讨
DOI:10.16073/j.cnki.cjcpt.2012.18.005
1 材料与方法
1.1 实验动物与细胞株
6~8周龄 C57BL/6J小鼠,雄性,体质量19~
22g,购自北京大学。实验动物饲养于IVC系统。鼠
源性Lewis肺癌细胞株购自中科院,常规体外培养用
于体外实验,取对数生长期细胞皮下接种于C57BL/
6J小鼠,用于体内实验。
1.2 主要试剂与仪器
DMEM 培养基、胎牛血清和胰酶消化液均购自
Hyclone公司;Annxin-ⅤFITC/PI双染试剂盒、细胞
周期检测试剂盒和抗氧化能力检测试剂盒均购自
Gibco公司;real time试剂盒购自Takara公司。流式
细胞仪:BD 公司;real time-PCR:Rotorgene3000;
Multiskan MK3酶标仪:Thermo Fisher公司;IM-
AGE-PROPLUS图像分析系统:北京市六一仪器厂。
1.3 狼毒大戟提取液的研制
选用狼毒大戟为制剂原料,将狼毒粉碎后与88%
乙醇按1∶10混合,50℃,不断搅拌,浸泡2h,冷沉淀
后用滤纸过滤,滤过液回收乙醇至1/10后,用中空纤
维超滤装置超滤,超滤液再次回收乙醇。由于脂溶性
成分有一定的毒性,水溶性成分毒性较小,本研究用高
浓度乙醇除去挥发油(脂溶性部分),再经过较长时间
的水沉,以完全去除水不溶性成分保留水溶性成分,降
低毒性。制成2g(相当中药)/mL制剂,经过相关药
理学与毒理学试验,确定质量标准,取得济南军区制剂
准许(济联制字2000BM08046)。经过分析得知,狼毒
大戟提取液制剂所含化学成分有岩大戟内酯(jolkino-
lide)A、B,黄酮类,狼毒大戟甲、乙素(fischeriana A,
B),大戟醇(euphol)、皂苷、强心苷、甾醇、酚类及鞣
质等。
1.4 造膜
1.4.1 细胞培养 小鼠Lewis细胞用含10%胎牛血
清的DMEM培养液于37℃、5% CO2 恒温培养箱中
培养。细胞铺满培养皿时胰酶消化传代。
1.4.2 体外实验 收集对数生长期细胞并计算,接种
到6孔板中使每孔中细胞数为5×104 个。待细胞贴
壁后随机分组并进行药物干预,使狼毒的终浓度分别
为0、0.05、0.2、0.4、0.8和1.2mg/mL,每组设3个
复孔,继续常规培养24h收集细胞进行体外实验。
1.4.3 体内实验 取对数生长期细胞接种于小鼠右
侧腋下,6只/组,5×106 个/只,待瘤体平均大小生长
至1cm×1cm×1cm时随机分组,狼毒大戟提取液组
给予腹腔注射狼毒大戟提取液(12.5mg/kg)、空白组
腹腔注射等量生理盐水,1次/d,连续治疗7次后,各
组小鼠眼眶采血并处死小鼠,取出瘤体,称取质量并记
录结果,进行实验时制成单细胞悬液。
1.5 Annexin-ⅤFITC/PI双染法检测细胞凋亡
离心收集各组细胞,2 000r/min离心5min,离心
半径13.5cm,弃培养基。用冷PBS洗涤细胞2次,每
次2 000r/min,离心5min,离心半径13.5cm。用
400μL 1×Annexin-Ⅴ结合液悬浮细胞,浓度大约为
1×106 cels/mL。在细胞悬浮液中加入5μL Annex-
in-ⅤFITC染色液,后于2~8 ℃避光条件下孵育
15min。加入10μL PI染色液后轻轻混匀于2~8℃
避光条件下孵育5min,流式细胞仪检测细胞凋亡。
1.6 细胞周期检测
离心收集各组细胞,冷PBS洗细胞2次,后加入
预冷70%乙醇并均匀震荡,制备成单细胞悬液,4℃固
定过夜,冷PBS洗涤细胞2次。0.4mL PBS重悬细
胞,后加入 RNA 酶至终浓度50μg/mL,37℃孵育
30min,加入lPI染液至终浓度65μg/mL,4℃避光条
件下孵育30min。流式细胞仪检测细胞周期相分布。
1.7 real time PCR检测Bcl-2mRNA和Bax mR-
NA的表达
收集各实验组细胞,RNAiso Plus提取总 RNA,
核酸分析仪检测RNA纯度,A260/A280在1.8~2.2,证
明RNA纯度好。取1μg反转录成cDNA。引物由大
连宝生物工程公司合成。Bcl-2mRNA上游引物序列
为 GATTGTGGCCTTCTTTGAGTTC,下游引物序
列为 ACTCATTCAACCAGACATGCAC。BaxmR-
NA上游引物序列为GAGACACCTGAGCTGACCT-
TG,下游引物序列为 GAAGTTGCCATCAGCAAA-
CAT。选取SYBR○RPremix Ex Taq(2×)10.0μL、
PCR Forward Primer(10μmol/L)0.4μL(终浓度
0.2μmol/L)、PCR reverse Primer(10 μmol/L)
0.4μL(终浓度0.2μmol/L)、DNA模板2.0μL和
dH2O 7.2μL配制反应体系。Real Time PCR反应程
序:1)预变性95℃30s;2)PCR反应95℃5s,60℃
20s,40个循环;3)溶解曲线分析。
1.8 抗氧化能力检测
分别取阴性对照组、狼毒组的血清,用比色法测定
SOD、GSH-PX和CAT活力值。
1.9 统计学方法
采用SPSS 10.0进行方差分析,数据用x-±s表
示。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 体外实验
2.1.1 Annexin-ⅤFITC/PI双染检测结果 阴性对
照组及0.05、0.2、0.4、0.8和1.2mg/mL组凋亡率分
别为(5.88±0.964)%、(8.30±0.20)%、(13.95±
0.25)%、(25.46±0.33)%、(32.34±0.86)% 和
(43.88±0.23)%。与阴性对照组相比,差异有统计学
·3731·中华肿瘤防治杂志2012年9月第19卷第18期 CHIN J CANCER PREV TREAT,September 2012,Vol.19 No.18
意义,F=3 188.320,P=0.00;各实验组之间相比,差
异有统计学意义,P=0.00(图1)。实验结果表明,狼
毒大戟提取液能够明显促进Lewis细胞的凋亡,且随
着狼毒浓度的升高,凋亡率逐渐增加。
2.1.2 细胞周期检测结果 对照组G0/G1 峰前无亚
二倍体峰出现,各实验组G0/G1 峰前可见亚二倍体峰
出现,即凋亡峰,且凋亡率随着浓度的升高而逐渐增
加,阴性对照组及0.05、0.2、0.4、0.8、1.2mg/mL组
G1/G0 期细胞比率分别为(47.10±2.88)%、(53.63±
0.94)%、(55.44±0.76)%、(60.18±1.00)%、
(64.13±0.77)%和(65.64±0.44)%。各实验组与对
照组相比,差异有统计学意义,P<0.05(图2)。细胞
阻滞发生在G1/G0 期。
·4731· 杨柯,等 狼毒大戟提取液治疗Lewis肺癌机制的探讨
2.1.3 real time PCR检测结果 不同浓度狼毒大戟
提取液作用 Lewis细胞24h后阴性对照组及0.05、
0.2、0.4、0.8和1.2mg/mL组Bcl-2mRNA相对表
达量分别为1.03±0.09、0.58±0.03、0.46±0.04、
0.37±0.03、0.36±0.03和0.32±0.03,各实验组与
对照组相比,差异有统计学意义,P<0.05。Bcl-2
mRNA变达逐渐降低,且随着浓度的升高而逐渐降
低。不同浓度狼毒大戟提取液作用Lewis细胞24h
后,阴性对照组及0.05、0.2、0.4、0.8和1.2mg/mL
组 Bax mRNA 相对表达量分别为 1.00±0.23、
1.32±0.19、2.24±0.11、3.85±0.40、3.90±0.28和
5.02±0.53。各实验组与对照组相比,差异均有统计
学意义,P<0.05。Bax mRNA变达随着浓度的升高
而升高。
2.2 体内实验
2.2.1 狼毒治疗后小鼠移植瘤大小的变化 实验结
束后,颈椎脱臼法处死小鼠,完整剖取肿瘤,称取瘤质
量。阴性对照组和狼毒组平均瘤质量分别为(3.311±
0.184)和(2.209±0.609)g,平均抑瘤率为33.38%,
提示Lewis移植瘤的生长受到明显抑制。
2.2.2 狼毒大戟对移植瘤小鼠Lewis细胞凋亡的影
响 对照组与狼毒大戟提取液组细胞凋亡率分别为
2.82%和17.82%,狼毒大戟提取液组细胞凋亡率明
显提高(图3)。
A:阴性对照组;B:狼毒大戟提取液组
图3 Lewis小鼠移植瘤细胞凋亡率的变化
2.2.3 狼毒大戟对移植瘤小鼠Lewis细胞周期的影
响 阴性对照组、狼毒大戟提取液组G0/G1 期细胞比
率分别为54.43%和60.44%,S期细胞比率分别为
33.53%和29.51%且狼毒组凋亡峰明显增大(图4)。
A:阴性对照组;B:狼毒大戟提取液组
图4 Lewis小鼠移植瘤细胞周期的影响
2.2.4 狼毒大戟对移植瘤小鼠Bcl-2mRNA和Bax
mRNA的影响 阴性对照组与狼毒大戟提取液组
Bax mRNA和Bax mRNA相对表达量分别为1.07±
0.087和1.84±0.09,F=110.085,P=0;Bcl-2mR-
NA相对表达量分别为1.05±.056和0.74±0.147,
差异有统计学意义,F=11.215,P=0.029。
2.2.5 狼毒大戟对Lewis小鼠抗氧化能力的影响
阴性对照组与狼毒大戟提取液组SOD活力值分别为
110±11 和 218±11,差 异 有 统 计 学 意 义,F=
295.786,P=0;GSH-Px活力值为147±7和200±
10,差异有统计学意义,F=111.498,P=0;CAT活力
值分别为133±13和231±10,差异有统计学意义,
F=202.047,P=0。
3 讨论
NSCLC是最常见的恶性肿瘤之一,其中在欧美国
家非小细胞肺癌占肺癌发病率的70%~80%,在我国
则高达80%~90%,并且呈明显上升的趋势[4]。放化
疗是NSCLC的有效治疗手段,但其毒副作用不容忽
视,往往伴随着患者免疫功能低下从而加快肿瘤转移,
使病情难以控制。随着中国传统医学与现代医学的发
展,中西医结合治疗肿瘤已经逐渐被人接受并广泛应
·5731·中华肿瘤防治杂志2012年9月第19卷第18期 CHIN J CANCER PREV TREAT,September 2012,Vol.19 No.18
用于临床,医学界也提出了以补充替代医疗目的的治
疗研究[5]。
狼毒大戟为大戟科植物狼毒大戟的根,具有散结、
逐水、止痛、杀虫的疗效。研究发现,0.05mg/mL浓
度的狼毒就能够通过上调Bax,及抑制Bcl-2而明显促
进黑色素B16小鼠移植瘤的增殖与凋亡且随着浓度
的增大作用增强,并且能够提高小鼠IL-2的表达[6]。
细胞凋亡是机体维持稳定的重要保护机制之一,
当细胞凋亡机能降低时,肿瘤发生率就会增加[7-8]。本
次体内外实验结果表明,狼毒大戟可以明显促进Lew-
is细胞凋亡,并且具有细胞周期阻滞作用,将细胞阻滞
在G0/G1 期,阻滞细胞进入S期及G2/M 期,进而抑
制肿瘤细胞DNA的合成,抑制细胞增殖。
增殖失控时肿瘤细胞的一个显著特点,正常细胞
的增殖和凋亡同时存在并受到严格控制。与正常细胞
相比,肿瘤细胞丧失了增殖与凋亡平衡的调控以及对
周围环境凋亡信号的敏感性,其中一个突出表现就是
Bcl-2家族成员在肿瘤中的表达出现异常,即抑凋亡蛋
白上调和促凋亡蛋白Bax下调或失活[9-12]。本实验表
明,狼毒大戟可以明显下调Bcl-2的表达水平并上调
Bax的表达水平,充分说明了狼毒大戟的促凋亡作用。
研究发现,包括肿瘤在内的许多疾病与氧自由基
有着密切关系[13]。正常情况下机体体内存在清除自
由基、抑制自由基反应的抗氧化体系,能够清除过多的
自由基,这些体系包括SOD、CAT、GSH-Px等。如果
这一体系遭到破坏,则过多的自由基直接作用于机体
免疫系统[14],致机体损伤,导致各种癌症发生或加重
肿瘤的发展[14-15]。本实验表明,狼毒大戟提取液可以
明显提高Lewis小鼠SOD、CAT和GSH-Px值,显示
了狼毒较好的提高机体抗氧化能力的作用。
因此,推测狼毒可以通过多种途径在诱导细胞凋
亡的同时提高机体抗氧化能力,是一种很有前景的抗
癌药物,值得进一步研究。
【参考文献】
[1] 王义善,姜鹏,马建军,等.中药合剂灌注RF透热联合SFR治疗
肿瘤的临床研究[J].世界肿瘤杂志,2005,4(4):39.
[2] 王义善,郑秋生,贾喜风,等.狼毒抑制降低癌细胞恶性表型小鼠
体内转移及彗星电泳实验研究[J].中医杂志,2006,47(2):148-
149.
[3] 王义善,郑秋生,姜鹏,等.狼毒水提液抗肿瘤的实验研究[J].中
华医学进展杂志,2006,4(6):1.
[4] 熊勇,周同冲,刘源,等.多西他赛联合顺铂同步放化疗治疗局部
晚期非小细胞肺癌的疗效分析[J].中华肿瘤防治杂志,2010,
17(9):699-702.
[5] Sankaranarayanan A,Narender T,Kumar S,et al.Aliumsativum
constituents:effect on free radical generation from rat neutro-
phils[J].Cel Mol Biol(Noisylegrand),2007,53(5):63-67.
[6] Wang L,Duan H,Wang Y,et al.Inhibitory effects of Lang-du
extract on the in vitro and in vivo growth of melanoma cels and
its molecular mechanisms of action[J].Cytotechnology,2010,
62(4):357-366.
[7] 廖子君,宋永春,陈晓泉.大黄素对人肺腺癌 A-549细胞增殖周
期影响的实验研究[J].中华肿瘤防治杂志,2007,14(5):342-
344.
[8] 林蕾,刘素荣,叶孟,等.家族性圆柱瘤过表达对槲寄生凝集素诱
导HCT116细胞凋亡的影响[J].中华肿瘤防治杂志,2010,17
(15):1172-1175.
[9] Huang Y,Liu Q,Liu K,et al.Suppression of growth of highly-
metastatic human breast cancer cels by norcantharidin and its
mechnisms of action[J].Cytotechnology,2009,59(3):201-208.
[10] Gupta S,Afaq F,Mukhtar H.Involvement of nuclear factor-kap-
pa B,Bax and Bcl-2in induction of cel cycle arrest and apoptosis
by apigenin in human prostate carcinoma cels[J].Oncogene,
2002,21(23):3727-3738.
[11] Goh PP,Sze DM,Roufogalis BD.Molecular and celular regula-
tors of cancer angiogenesis[J].Curr Cancer Drug Targets,2007,
7(8):743-758.
[12] Eder JP,Vande Woude GF,Boerner SA,et al.Novel therapeutic
inhibitors of the c-Met signaling pathway in cancer[J].Clin
Cancer Res,2009,15(7):2207-2214.
[13] Grespo L,Garcia-Mediavila MV,Almar M,et al.Differential effects
of flavonoids on reactive oxygen and nitrogen species generaton and
changes in antioxidant enzyme expression induced by proinflammato-
ry cytokines in Chang Liver cels[J].Food Chem Toxicol,2008,46
(5):1555-1569.
[14] 万利.自由基的产生对运动疲劳的影响及其恢复机制[J].河北
体育学院学报,2004,18(1):21-22.
[15] Lin JK,Tsai SH.Chemoprevention of cancer and cardiovascular
disease by resveratrol[J].Proc Natl Sci Counc Repub China B,
1999,23(3):99-101.
收稿日期:2012-06-20 修回日期:2012-08-25
(编辑:边莉)
·6731· 杨柯,等 狼毒大戟提取液治疗Lewis肺癌机制的探讨