全 文 :扁蒴藤素对紫杉醇耐药乳腺癌细胞生长的抑制作用*
*
谢闺娥1,杜晶春1,董桂兰2,徐 霞1**
(1.广州医科大学 金域检验学院,广东 广州 510182;2.广州大学 门诊部,广东 广州 510006)
[摘 要]目的:研究扁蒴藤素对紫杉醇耐药乳腺癌细胞 MCF-7 /TAX 生长的作用。方法:以乳腺癌细胞株
MCF-7 为对照,同时制作紫杉醇耐药乳腺癌细胞 MCF-7 /TAX;在两组细胞中分别给与 7 种浓度(0. 25、0. 5、1、
2. 5、5、10 和 20 μmol /L)扁蒴藤素或紫杉醇培养 48 h,用 MTT 法检测药物对 MCF-7 和 MCF-7 /TAX 细胞作用的
半数抑制浓度(IC50)值,并计算 MCF-7 /TAX 细胞对紫杉醇或扁蒴藤素的耐药指数(RI);同时用 Annexin V-
FITC /PI染色观察扁蒴藤素作用后 MCF-7 /TAX凋亡细胞比例。结果:MCF-7 /TAX 对紫杉醇 RI 达 19. 39,而扁
蒴藤素对 MCF-7 /TAX 细胞的生长有高效抑制作用,且呈现明显的剂量依赖性,对其作用 48 h 的 IC50为
0. 52 μmol /L,MCF-7 /TAX对扁蒴藤素的 RI仅为 0. 88;扁蒴藤素作用后,Annexin V 染色阳性的 MCF-7 /TAX 细
胞比例较对照明显升高。结论:扁蒴藤素能抵抗紫杉醇耐药乳腺癌细胞的耐药性,激活 MCF-7 /TAX细胞凋亡,
对其生长发挥高效抑制作用。
[关键词]紫杉醇耐药;扁蒴藤素;MCF-7 /TAX;凋亡
[中图分类号]R285 [文献标识码]A [文章编号]1000-2707(2016)09-1029-04
DOI:10. 19367 / j. cnki. 1000-2707. 2016. 09. 009
Inhibitory Effect of Pristimerin on Growth of
Taxol-Resistant Breast Cancer Cells
XIE Guie1,DU Jingchun1,DONG Guilan2,XU Xia1
(1. Kingmed School of Laboratory Medicine,Guangzhou Medical University,Guangzhou 510182,Guangdong,China;
2. Outpatient Department,Guangzhou University,Guangzhou 510006,Guangdong,China)
[Abstract]Objective:To investigate the effect of pristimerin on the growth of taxol-resistant breast
cancer cells MCF-7 /TAX. Methods:The breast cancer cell line MCF-7 was the control group,and
the taxol-resistant breast cancer cells line MCF-7 /TAX was the observation group. In two groups of
cells were cultured in 7 kinds of concentrations (0. 25,0. 5,1,2. 5,5,10 and 20 mol /L)pristime-
rin and paclitaxel for 48 h. MTT assay was used to detect half inhibition concentration (IC50)value of
drug on MCF-7 and MCF-7 / tax cells,and resistance index (RI)of cells to paclitaxel or pristimerin
were calculated. At the same time Annexin V-FITC /PI staining was adopted to observe changes of pro-
portion of apoptotic cells after pristimerin involvement. Results:The resistance index of MCF-7 /TAX
cells to paclitaxel was 19. 39. After treatment with pristimerin for 48 h,MCF-7 /TAX cells displayed
markedly growth inhibition in a dose-dependent manner,and IC50 for 48 h was 0. 52 μM. The resist-
ance index of MCF-7 /TAX cells to pristimerin was 0. 88. After treatment with pristimerin,the propor-
tion of positive MCF-7 /TAX cells of Annexin V-FITC /PI staining was significantly higher than that of
the control group. Conclusion:Pristimerin can resist resistance to paclitaxel resistance to breast canc-
er cells,activate apoptosis of MCF-7 /TAX cells,thus effectively inhibit cancer cells growth.
[Key words] taxol resistance;pristimerin;MCF-7 /TAX;apoptosis
9201
第 41 卷 第 9 期
2016 年 9 月
贵 州 医 科 大 学 学 报
JOURNAL OF GUIZHOU MEDICAL UNIVERSITY
Vol. 41 No. 9
2016. 9
* *[基金项目]国家自然科学基金(81101682);广东省公益研究与能力建设专项资金(2014A020212015)
**通信作者 E-mail:xux2014@ 126. com
网络出版时间:2016 - 09 - 13 网络出版地址:http:/ /www. cnki. net /kcms /detail /52. 5012. R. 20160913. 2240. 012. html
南蛇藤卫矛科南蛇藤属植物,在我国广泛分
布。现已从南蛇藤中提取出大量萜类、生物碱、黄
酮类化合物,三萜类化合物主要存在于南蛇藤的根
皮中,研究表明,其中的扁蒴藤素(Pristimerin)具有
广谱抗肿瘤、抗炎、抗氧化等多种药理活性[1 - 7]。
紫杉醇广泛应用于包括乳腺癌在内的多种恶性肿
瘤的治疗,然而肿瘤对紫杉醇的耐药性严重影响了
治疗效果[8 - 9]。本文以紫杉醇耐药乳腺癌细胞株
MCF-7 /TAX为模型,研究扁蒴藤素对紫杉醇耐药
乳腺癌细胞株 MCF-7 /TAX 生长的作用,为探索抵
抗紫杉醇耐药性的肿瘤高效化疗药物提供实验依
据。
1 材料和方法
1. 1 主要材料与试剂
人乳腺癌 MCF-7 细胞系购自美国模式培养物
保藏所(american type culture collection,ATCC),
MCF-7 紫杉醇耐药细胞株(MCF-7 / taxol-resistant,
MCF-7 /TAX)购自广州吉尼欧生物科技有限公司,
扁蒴藤素、紫杉醇、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,
DMSO)、碘化丙啶 (propidium iodide,PI)购自美国
Sigma公司,胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)为
美国 Hyclone公司产品,DMEM 培养基、胰蛋白酶、
青霉素 -链霉素混合溶液及 Hepes 为美国 Gibco
公司产品,MTT 购自美国 Genview 公司,细胞培养
板为美国 Corning 公司产品,Annexin V-FITC 细胞
凋亡检测试剂盒购自美国 Roche公司,其他试剂均
为进口或国产分析纯试剂。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 细胞培养 MCF-7 细胞培养于含 10%
FBS、100 000 IU /L 青霉素和 100 mg /L 链霉素的
DMEM 完全培养基中,紫杉醇耐药乳腺癌细胞
MCF-7 /TAX培养于含 1. 0 μmol /L 紫杉醇的上述
培养基中以维持其耐药表型;传代时用含 0. 02%
EDTA的 0. 05%胰酶消化,以 DMEM 完全培养基
终止消化。
1. 2. 2 MTT比色法 取传代培养 24 h 后增长迅
速、处于对数生长期的细胞,用胰酶消化,制成单细
胞悬液,调整细胞浓度为 5 × 107 /L;每孔种200 μL
细胞悬液于 96 孔培养板内,将培养板置37 ℃、5%
CO2 饱和湿度孵箱内培养;24 h后,取出培养板,吸
去旧培养液,加入不同浓度的扁蒴藤素(设 7 个浓
度:0. 25、0. 5、1、2. 5、5、10 和20 μmol /L)或不同浓
度的紫杉醇(设 7 个浓度:0. 25、0. 5、1、2. 5、5、10
和 20 μmol /L),同时设立对照组,每组均设 3 个平
行孔,置 37 ℃、5% CO2 饱和湿度孵箱内培养;48 h
后取出 96 孔板,在超净工作台内每孔加 MTT(5 g /
L)20 μL,培养箱内继续培养 4 h;取出培养板,在
倒置相差显微镜下观察细胞内 MTT与线粒体酶反
应后生成的蓝紫色结晶物;用注射器小心吸弃培养
基,加入 100 μL DMSO置摇床上低速振荡 10 min,
使结晶物充分溶解;用酶联免疫检测仪在 570 nm
波长处测定其吸光度(OD)值,计算生长抑制率:抑
制率% = [(1 - OD加药组)/OD对照组]× 100%,并参
照文献[9]用 Bliss’s 软件计算半数抑制浓度(half
maximal inhibitory concentration,IC50)值。耐药指
数(resistance index,RI)=耐药细胞 IC50 /亲本细胞
IC50。
1. 2. 3 Annexin V-FITC /PI 染色 取对数生长期
的人乳腺癌细胞 MCF-7 /TAX 接种于培养皿内,置
37 ℃、5% CO2 孵箱中培养过夜;加入终浓度为
1. 0 μmol /L的扁蒴藤素,8 h 后用不含 EDTA 的胰
蛋白酶将细胞从培养皿消化下来,制成单细胞悬
液,PBS洗涤细胞 2 次;用 1 × binding buffer悬浮细
胞至 1 × 109 个 /L,取 100 μL 细胞悬液加入 5 μL
Annexin V-FITC 和 10 μL PI,混匀,室温避光反应
15 min;然后再加入 400 μL 1 × binding buffer 充分
混合后在流式细胞仪上检测细胞凋亡情况。
1. 3 统计学方法
数据采用 SPSS 19. 0 软件处理,计数资料用百
分比(%)表示,数据比较采用 χ2 检验,计量资料采
用均数 ±标准差(x ± s)表示,数据比较采用 t 检
验,P < 0. 05 为差异有统计学意义。
2 结果
2. 1 MCF-7 /TAX对紫杉醇的耐药情况
MTT结果显示(图 1A),紫杉醇对 MCF-7 作用
48 h的 IC50为 1. 07 μmol /L,对紫杉醇耐药细胞株
MCF-7 /TAX作用 48 h 的 IC50为 20. 75 μmol /L,RI
达 19. 39(表 1)。
2. 2 扁蒴藤素对 MCF-7 /TAX的生长抑制情况
MTT结果显示(图 1B),扁蒴藤素能抑制紫杉
醇耐药细胞 MCF-7 /TAX 的生长,且具有明显的剂
量依赖性,作用 48 h 的 IC50仅为 0. 52 μmol /L,对
MCF-7 作用 48 h 的 IC50为 0. 59 μmol /L,MCF-7 /
TAX对扁蒴藤素的 RI仅为 0. 88(表 1)。
0301
贵 州 医 科 大 学 学 报 41 卷
表 1 扁蒴藤素及紫杉醇对 MCF-7 /TAX
和 MCF-7 细胞的 IC50及 RI
Tab. 1 IC50 values and RI of pristimerin
and paclitaxel on MCF-7 /TAX cells
and their parental MCF-7 cells
细胞系
紫杉醇
IC50(μmol /L) RI
扁蒴藤素
IC50(μmol /L) RI
MCF-7 1. 07 - 0. 59 -
MCF-7 /TAX 20. 75 19. 39 0. 52 0. 88
2. 3 扁蒴藤素诱导 MCF-7 /TAX细胞凋亡
Annexin V-FITC /PI 双染法结果显示,MCF-7 /
TAX 不加扁蒴藤素的细胞凋亡率为 0. 8%,加
1. 0 μmol /L扁蒴藤素作用 8 h 后的细胞凋亡率达
28. 9%,凋亡细胞的比例明显升高,差异有统计学
意义(P < 0. 05),见图 2。
3 讨论
肿瘤细胞对多种化学药物产生交叉耐药性,称
注:A为紫杉醇,B为扁蒴藤素;(1)与 MCF-7 /TAX +紫杉醇比较,P < 0. 05
图 1 MCF-7 /TAX细胞对紫杉醇和扁蒴藤素耐药情况(MTT法)
Fig. 1 The resistance situation of MCF-7 /TAX cells to paclitaxel by MTT assay
注:A为对照,B为 1. 0 μmol /L扁蒴藤素;横坐标为 Annexin-V,纵坐标为 PI
图 2 扁蒴藤素对 MCF-7 /TAX细胞凋亡的影响(Annexin V-FITC /PI)
Fig. 2 Effect of pristimerin on apoptosis of MCF-7 /TAX cells (Annexin V-FITC /PI staining)
多药耐药(multidrug resistance,MDR),是造成肿瘤
化疗失败的主要原因[10]。由于传统的抗癌药在化
疗过程中都往往会导致多药耐药的产生,因此开发
一些新的能够对多药耐药的肿瘤细胞也敏感的抗
癌药物是当务之急。扁蒴藤素是雷公藤红素的甲
酯衍生物,主要存在于卫矛科和希藤科植物中。随
着研究范围不断扩大,扁蒴藤素的多种药理活性逐
渐被人们关注和研究,研究表明扁蒴藤素具有抗
1301
9 期 谢闺娥等 扁蒴藤素对紫杉醇耐药乳腺癌细胞生长的抑制作用
炎、抗氧化等多种药理活性,并具有广谱抗肿瘤作
用[1 - 7]。据报道,给药 6 h 后,3 μmol /L 的扁蒴藤
素可抑制 81%人乳腺癌细胞 MDA-MB-231 的生
长[11]。但有关于扁蒴藤素研究的报道还很有限,
其对紫杉醇耐药乳腺癌细胞的作用尚未明确。
本文对扁蒴藤素对紫杉醇耐药细胞株 MCF-7 /
TAX生长的影响进行了探讨。MTT 比色结果显
示,紫杉醇耐药细胞株 MCF-7 /TAX 对紫杉醇的耐
药指数达 19. 39;而扁蒴藤素作用 MCF-7 /TAX 细
胞 48 hr的 IC50仅为 0. 52 μmol /L,降低其耐药指数
至 0. 88,说明扁蒴藤素能抵抗紫杉醇耐药乳腺癌
细胞的耐药性,对其生长发挥高效抑制作用。凋亡
是一种生理性、程序性的细胞死亡过程,细胞凋亡
异常是肿瘤发生与发展的关键因素之一。MDR产
生的机制非常复杂,研究表明凋亡逃逸(细胞抗凋
亡能力提高)也是其重要机制之一。激发和恢复
肿瘤细胞发生凋亡的能力,是肿瘤防治的有效途
径[12]。本研究 Annexin V-FITC /PI染色结果表明,
经扁蒴藤素作用后,Annexin V-FITC 染色阳性的
MCF-7 /TAX细胞比例升高,表明扁蒴藤素能诱导
紫杉醇耐药 MCF-7 /TAX细胞凋亡的发生。
本研究结果证实,扁蒴藤素能抵抗紫杉醇耐药
乳腺癌细胞的耐药性,激活 MCF-7 /TAX 细胞凋
亡,从而对其生长发挥高效抑制作用,这将为开发
治疗紫杉醇耐药的新药提供实验依据。
4 参考文献
[1]Deeb D,Gao X,Liu YB,et al. Pristimerin,a quinon-
emethide triterpenoid, induces apoptosis in pancreatic
cancer cells through the inhibition of pro-survival Akt /NF-
κB /mTOR signaling proteins and anti-apoptotic Bcl-2
[J]. Int J Oncol,2014(5):1707 - 1715.
[2]Yan YY,Bai JP,Xie Y,et al. The triterpenoid pristime-
rin induces U87 glioma cell apoptosis through reactive ox-
ygen species-mediated mitochondrial dysfunction[J]. On-
col Lett,2013(1) :242 - 248.
[3]Tiedemann RE,Schmidt J,Keats JJ,et al. Identification
of a potent natural triterpenoid inhibitor of proteosome
chymotrypsin-like activity and NF-kappaB with antimy-
eloma activity in vitro and in vivo[J]. Blood,2009
(170) :4027 - 4037.
[4]Byun JY,Kim MJ,Eum DY,et al. Reactive oxygen spe-
cies-dependent activation of Bax and poly(ADP-ribose)
polymerase-1 is required for mitochondrial cell death in-
duced by triterpenoid pristimerin in human cervical cancer
cells[J]. Mol Pharmacol,2009(4) :734 - 744.
[5]Wu CC,Chan ML,Chen WY,et al. Pristimerin induces
caspase-dependent apoptosis in MDA-MB-231 cells via
direct effects on mitochondria[J]. Mol Cancer Ther,
2005(8) :1277 - 1285.
[6]惠斌,吴勇杰,王鸿,等.扁蒴藤素对急性实验性炎症
的作用及其机制研究[J].中国药理学通报,2003(6):
656 - 659.
[7]陈长瑞,李文广,吴勇杰,等.扁蒴藤素的抗氧化与抗肿
瘤作用[J].中药药理与临床,2002(5):20 - 21.
[8]Fojo T,Menefee M. Mechanisms of multidrug resistance:
the potential role of microtubule-stabilizing agents[J].
Ann Oncol,2007(Suppl 5) :3 - 8.
[9]Xie G,Li J,Chen J,et al. Knockdown of flotillin-2 im-
pairs the proliferation of breast cancer cells through modu-
lation of Akt /FOXO signaling[J]. Oncol Rep,2015(5) :
2285 - 2290.
[10]Dinic J,Podolski-Renic A,Stankovic T,et al. New Ap-
proaches With Natural Product Drugs for Overcoming
Multidrug Resistance in Cancer[J]. Curr Pharm Des,
2015(38) :5589 - 5604.
[11]Wu CC,Chan ML,Chen WY,et al. Pristimerin induces
caspase-dependent apoptosis in MDA-MB-231 cells via
direct effects on mitochondria[J]. Mol Cancer Ther,
2005(8) :1277 - 1285.
[12]Ghobrial IM,Witzig TE,Adjei AA. Targeting apoptosis
pathways in cancer therapy[J]. CA Cancer J Clin,2005
(3) :178 - 194.
(2016-03-25 收稿,2016-07-31 修回)
中文编辑:刘 平;英文编辑:刘 华
2301
贵 州 医 科 大 学 学 报 41 卷