全 文 :第36卷第3期
2 0 1 5年5月
西 安 交 通 大 学 学 报 (医 学 版 )
Journal of Xian Jiaotong University(Medical Sciences)
Vol.36 No.3
May 2015
http://www.jdyxb.cn;http://yxxb.xjtu.edu.cn
◇中医药研究◇
蜂斗菜素诱导骨髓瘤RPMI 8226细胞凋亡及其机制
岳海源1,任冬青2,王东萍3,雷栓虎1,齐 进1,汪玉良1
(1.兰州大学第二医院骨科,甘肃省骨关节疾病重点实验室,甘肃兰州 730030;
2.甘肃省人民医院麻醉科,甘肃兰州 730000;3.甘肃省人民医院血液科,甘肃兰州 730000)
摘要:目的 观察蜂斗菜素对骨髓瘤RPMI 8226细胞凋亡的影响,并探讨其作用机制。方法 采用锥虫蓝拒染法检
测蜂斗菜素对RPMI 8226细胞的增殖抑制作用,TUNEL法检测蜂斗菜素诱导的 RPMIS226细胞凋亡,Hochest
33258荧光染色法观察细胞核的变化,Western blot技术检测Caspase-3、8、9蛋白表达和 MEK/ERK、p38MAPK蛋白
磷酸化水平。结果 蜂斗菜素作用24、48、72h后对骨髓瘤RPMI 8226细胞均有显著的增殖抑制作用(P均<0.01);
蜂斗菜素呈时间和浓度依赖地诱导骨髓瘤RPMI 8226细胞凋亡(P<0.05,P<0.05),Caspase抑制剂预处理可明显
抑制细胞凋亡;蜂斗菜素作用72h后,Caspase-3、8、9蛋白表达显著增加(P<0.05,P<0.01,P<0.05),ERK1/2及
MEK蛋白磷酸化水平显著下降(P<0.01,P<0.05),p38MAPK蛋白磷酸化水平显著上升(P<0.01)。结论 蜂斗
菜素能够抑制骨髓瘤RPMI 8226细胞增殖,诱导细胞凋亡,其机制可能与Caspase-3、8、9蛋白激活,ERK/MEK及
p38MAPK蛋白磷酸化改变有关。
关键词:蜂斗菜素;骨髓瘤;凋亡;Caspase;ERK/MEK;p38MAPK
中图分类号:R733.3 文献标志码:A
DOI:10.7652/jdyxb201503022
Petasin-induced apoptosis of myeloma RPMI 8226cels and the mechanisms
YUE Hai-yuan1,REN Dong-qin2,WANG Dong-ping3,LEI Shuan-hu1,QI Jin1,WANG Yu-liang1
(1.Department of Orthopedics,the Second Hospital of Lanzhou University/
The Orthopedic Key Laboratory of Gansu Province,Lanzhou 730030;
2.Department of Anesthesiology,Gansu Provincial Peoples Hospital,Lanzhou 730000;
3.Department of Hematology,Gansu Provincial Peoples Hospital,Lanzhou 730000,China)
ABSTRACT:Objective To investigate the apoptotic effect of petasin on myeloma RPMI 8226 cels and the
mechanisms.Methods The inhibition of petasin on the proliferation of myeloma RPMI 8226 cels was tested by
trypan blue assay.Apoptosis of RPMI 8226 cels was measured by terminal-deoxynueleotidyl transferase mediated
dUTP nick end labeling(TUNEL)assay and Hoechst 33258 staining assay.Effects of petasin on caspase-3,8 and 9
expressions,phosphorylation of ERK1/2,MEK(p-ERK1/2;p-MEK)and p38MAPK(p-p38MAPK)protein were
analyzed by Western blot.Results Incubation by petasin for 24 h,48 h or 72 h could significantly inhibit the pro-
liferation of myeloma RPMI 8226 cels(P<0.01,P<0.01,P<0.01).Petasin induced the apoptosis of myeloma
RPMI 8226 cels in time-and concentration-dependent manners(P<0.05,P<0.05).Caspase inhibitor pretreat-
ment could significantly inhibit the apoptosis of myeloma cels.After cultured with petasin for 72 h,the expressions
of caspase-3,8 and9 were obviously enhanced(P<0.05,P<0.01,P<0.05)and phosphorylation of p-p38MAPK
of RPMI8226 cels was significantly increased(P<0.01).However,phosphorylation of p-ERK1/2 and p-MEK was
decreased significantly(P<0.01,P<0.05).Conclusion Petasin can inhibit the proliferation of myeloma RPMI
8226 cels and induce apoptosis.The mechanism may be related to the activation of caspase-3,8 and 9 proteins and
the changes in phosphorylation of p38MAPK,ERK1/2 and MEK.
KEY WORDS:petasin;myeloma;apoptosis;caspase;ERK/MEK;p38MAPK
收稿日期:2014-05-22 修回日期:2014-07-06
基金项目:甘肃省自然科学研究基金计划项目资助(No.096RJZA077)
Supported by the Natural Science Foundation of Gansu Province(No.096RJZA077)
通讯作者:汪玉良.E-mail:lzuwyl@163.com
优先出版:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20150116.1105.003.html(2015-01-16)
西 安 交 通 大 学 学 报 (医 学 版 ) 第36卷
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多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是血液
系统常见的恶性肿瘤,尽管对骨髓瘤的生物学研究和
临床治疗技术有了较大进展,但对 MM 的临床治疗
仍是医学界一大难题。蜂斗菜素是药食两用植物蜂
斗菜的提取物,研究表明蜂斗素能够诱导肿瘤细胞凋
亡,发挥抗肿瘤活性[1-2]。蜂斗菜素是否能抑制骨髓
瘤,通过何种途径起作用目前尚未见报道。为寻求新
的能有效治疗 MM 的药物,我们采用骨髓瘤 RPMI
8226细胞,研究了蜂斗菜素的抗 MM 作用及其相关
的分子机制,以期为蜂斗菜素应用于临床抗骨髓瘤提
供实验依据。
1 材料与方法
1.1 细胞系 骨髓瘤RPMI 8226细胞株购自中国
科学院上海细胞库,实验前从液氮中取出培养。
1.2 药品试剂 蜂斗菜素(含量≥98%,批号:
20130321,西安天瑞生物技术有限公司);RPMI-1640
培养基,台盼蓝染色检测试剂盒,Caspase抑制剂
Z-VAD-FMK购自碧云天生物研究所;TUNEL细胞
凋亡检测试剂盒,Hoechst 33258染色液购自武汉博
士德生物制品有限公司;p-ERK,p-MEK,p-p38抗体
(鼠抗人)均购自美国CST公司;Caspase-3、8、9(鼠
抗人)抗体购自美国Santa Cruz公司。
1.3 主要仪器 二氧化碳培养箱(美国SIM 公司);
CJ-2F超净工作台(苏州冯氏实验动物设备有限公
司);尼康80i荧光显微镜(日本尼康);FACS Calibur
型流式细胞仪(美国BD公司)
1.4 方法
1.4.1 细胞培养 骨髓瘤RPMI 8226细胞用含100
mL/L胎牛血清、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉
素的RPMI-1640培养基,于37℃、50mL/L CO2 条件下
培养,常规方法消化、传代。处于对数生长期细胞用于
实验。
1.4.2 锥虫蓝拒染法检测蜂斗菜素对RPMI 8226
细胞的增殖抑制作用 实验分为加药组和对照组。
取对数期细胞,重悬于新鲜培养基中,调整合适浓度,
接种于12孔培养板,细胞孵育箱中培养24h。参考
文献[2],加药组蜂斗菜素终浓度设定为1、5、10、20、
40μmol/L,对照组加入同体积新鲜的培养基,分别培
养24、48、72h。收集细胞,锥虫蓝染色3min左右,
细胞计数板计数,计算抑制率。每个浓度设复孔
3个,所有实验均重复3次。
1.4.3 TUNEL法检测蜂斗菜素对RPMI 8226细
胞凋亡的影响 实验分组及细胞接种同1.4.2。给
予终浓度分别为5、10、20μmol/L的蜂斗菜素后,继
续孵育24、48、72h。以2.5g/L的胰蛋白酶消化分
散细胞,制成单细胞悬液,1 000r/s离心5min,收集
细胞,根据 TUNEL细胞凋亡检测试剂盒说明书操
作,用流式细胞仪进行检测。
1.4.4 Hochest 33258荧光染色法观察细胞核的变
化 实验分对照组、加药组、抑制剂组。取对数生长
期细胞,调整合适细胞浓度接种于12孔板,细胞培养
箱孵育24h后,弃旧培养基,加药组给予含5、10、
20μmol/L蜂斗菜素的新鲜培养基;抑制剂组以
10μmol/L caspase 抑 制 剂 Z-VAD-FMK 预 作 用
30min,弃去培养基,PBS冲洗3次后,处理同加药
组;对照组给予新鲜的空白培养基。各组细胞继续孵
育72h,收集细胞,根据 Hochest 33258荧光染色说
明书操作,并采用荧光显微镜观察。
1.4.5 Western blot检测 实验分组同1.4.2。取对
数期生长细胞,调整合适细胞浓度接种于6孔板,细胞
培养箱孵育24h后,弃旧培养基,加药组给予含5、10、
20μmol/L蜂斗菜素的新鲜培养基,对照组给予新鲜的
空白培养基。各组细胞继续孵育72h,收集细胞,提取
总蛋白质,BCA 法测定蛋白质的含量。Western blot
实验时,规定上样量为20~40μg,一抗(1∶1 000,鼠抗
人 Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9、p-MEK、p-
ERK1/2、p-p38抗体)4℃过夜,加入二抗(1∶1 000,
辣根过氧化物酶标记)于恒温30℃孵育2h,ECL显
色法进行检测,应用Image pro plus V7.0软件分析
条带的积分吸光度。
1.5 统计学方法 实验数据以珔x±s表示,应用
SPSS 16.0统计软件进行数据分析。结果2.1、2.2
采用交互设计双因素方差分析,其余所有数据均进行
单因素方差分析及Dunnet-t组间多重比较,P<0.05
为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞的增殖抑制作用
将不同浓度的蜂斗菜素(1、5、10、20、40μmol/L)作用
于RPMI 8226细胞24、48、72h后,随时间的延长和
浓度的增加,蜂斗菜素对细胞的抑制率逐渐增加,蜂
斗菜素对RPMI 8226细胞的增殖抑制作用具有时间
和浓度依赖性(P均<0.05)。分别作用24、48、72h
后蜂斗菜素处理组细胞与空白对照组细胞抑制率均
有统计学差异(P均<0.01)。蜂斗菜素作用24、48、
72h的IC50值分别是21.47、14.29、9.23μmol/L
(表1)。
2.2 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞凋亡率的影响
将不同浓度的蜂斗菜素(5、10、20μmol/L)作用于RP-
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3期 岳海源,任冬青,王东萍,等.蜂斗菜素诱导骨髓瘤RPMI 8226细胞凋亡及其机制
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MI 8226细胞24、48、72h后,随时间的延长和浓度的
增加,细胞的凋亡率明显增加,蜂斗菜素诱导RPMI
8226细胞凋亡具有时间和浓度依赖性(P均<0.05)。
各时段蜂斗菜素处理组细胞与空白对照组细胞凋亡率
差异均有统计学意义(P均<0.01,表2)。
表1 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞增殖的影响
Tab.1 Effects of p on the proliferation of RPMI 8226cels
(珔x±s,n=3)
组 别
抑制率(%)
24h 48h 72h
对照组 0 0 0
蜂斗菜素组
1μmol/L 11.25±3.31 19.91±8.14 27.29±3.56*
5μmol/L 23.68±7.17# 28.86±5.16# 32.15±9.01#
10μmol/L 38.10±9.06# 42.57±14.36#49.50±8.98#
20μmol/L 50.62±14.63# 57.62±13.68#62.93±17.14#
40μmol/L 59.96±11.85# 66.54±21.03#72.36±16.23#
与对照组比较,*P<0.05,#P<0.01。
2.3 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞细胞核形态的影
响 将不同浓度的蜂斗菜素(5、10、20μmol/L)作用
表2 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞凋亡率的影响
Tab.2 Effects of petasin on the apoptosis rate of RPMI 8226
cels (珔x±s,n=3)
组 别
凋亡率(%)
24h 48h 72h
对照组 4.89±1.74 7.56±2.17 10.63±1.86
蜂斗菜素组
5μmol/L 11.30±1.47# 21.40±2.20# 30.87±2.33#
10μmol/L 21.19±1.73# 34.18±2.469# 40.85±1.69#
20μmol/L 33.72±1.08△ 43.06±2.43△ 51.72±2.72△
与对照组比较,#P<0.01,△P<0.001。
于RPMI 8226细胞72h后,与对照组比较,随药物浓
度增加,细胞核碎裂浓缩程度增加,蓝色荧光增强,出
现大量凋亡小体,表明蜂斗菜素浓度依赖性地诱导
RPMI8226细胞凋亡,验证了 TUNEL法检测结果
(图1)。给予Caspase抑制剂Z-VAD-FMK预作用
30min后,发现细胞凋亡受到明显抑制,提示蜂斗菜
素诱导的RPMI 8226细胞凋亡可能是通过Caspase
激活来介导的。
图1 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞核形态的影响
Fig.1Effects of petasin on the morphology of RPMI 8226cel nuclei(×200)
A:对照组;B:蜂斗菜素5μmol/L组;C:蜂斗菜素10μmol/L组;D:蜂斗菜素20μmol/L组;E:蜂斗菜素20μmol/L+Caspase inhibitor组。
2.4 蜂斗菜素对RPMI 8226细胞Caspase蛋白和
MEK/ERK、p38MAPK蛋白磷酸化水平的影响 10
~20μmol/L蜂斗菜素作用72h后,与对照组相比,
Caspase-3、8、9蛋白表达显著性增加(P<0.05,P<
0.01,P<0.05),其中低浓度蜂斗菜素(5μmol/L)能
明显增加Caspase-8蛋白的表达(P<0.05),证实蜂
斗菜素诱导的RPM I8226细胞凋亡是通过Caspase
激活来介导的(图2)。10~20μmol/L蜂斗菜素作用
72h后,ERK1/2及 MEK蛋白磷酸化水平显著下降
(P<0.01,P<0.05),p38MAPK蛋白磷酸化水平显
著上升(P<0.01),提示 MAPKs参与了蜂斗菜素诱
导的RPMI 8226细胞凋亡(图3)。
3 讨 论
蜂斗菜素是药食两用植物蜂斗菜的提取物,在抗
炎、抗过敏及治疗偏头痛领域已经进行了一定的研
究[3]。近来研究发现,蜂斗菜酯类提取物具有潜在的
抗癌活性[4-5]。硫蜂斗菜素可诱导前列腺癌细胞凋
亡[6];也有报道显示蜂斗菜素具有显著的抗神经母细
胞瘤细胞增殖作用[2]。本研究结果显示,蜂斗菜素对
骨髓瘤RPMI 8226细胞具有显著的增殖抑制作用,
能够诱导RPMI 8226细胞凋亡;进一步研究发现,蜂
斗菜素能够激活 Caspase蛋白并能够改变 MEK/
ERK及p38MAPK磷酸化水平。
Caspase是半胱氨酸家族蛋白酶,广泛参与细胞
凋亡过程[7]。Caspase的活化是有顺序的多步水解
的过程。基本机制有两种,即同源活化和异源活化。
发生同源活化的Caspase,包括Caspase-8、9、10,开启
细胞内的死亡程序,通过异源活化方式水解下游
Caspase,将凋亡信号放大,同时将死亡信号向下传
递。被异源活化的Caspase,包括Caspase-3、6、7,执
行死亡程序[8-9]。因此,干预Caspase家族促凋亡相关
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图2 蜂斗菜素对Caspase-3、8、9蛋白表达的影响
Fig.2Effects of petasin on Caspase 3,8and 9protein ex-
pressions(珔x±s,n=3)
与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。
图3 蜂斗菜素对 MEK/ERK、p38MAPK蛋白表达的影响
Fig.3Effects of petasin on MEK/ERK and p38MAPK pro-
tein expressions(珔x±s,n=3)
与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。
蛋白可以成为肿瘤治疗的靶点[10]。本研究结果表
明,蜂斗菜素作用后,Caspase-3、8、9蛋白表达显著增
加。为了进一步证实Caspase蛋白参与蜂斗菜素诱
导的RPMI 8226细胞凋亡,本研究采用Caspase抑
制剂Z-VAD-FMK预作用后,发现Z-VAD-FMK能
够明显抑制蜂斗菜素诱导的RPMI 8226细胞存活率
下降,同时细胞凋亡受到明显抑制。这就提示蜂斗菜
素诱导的RPMI 8226细胞凋亡可能是通过Caspase
激活来介导的。
丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径是介导细胞
增殖、分化、凋亡等生理过程的重要信号通路,分为
ERK1/2通路、p38MAPK通路等5个亚家族[11],其
信号转导步骤遵循 MAPKs的三级酶促级联反应,
即Ras/Raf/MEK/ERK途径[12]。大量研究显示,在
MAPK通路中,ERK的磷酸化激活与 MM细胞增殖
有关[13-14]。但是,MAPK通路的p38和JNK通路的
激活则可以促进 MM细胞调亡[15-16]。程月芳等[2]证
明,蜂斗菜素抗神经母细胞瘤细胞增殖的分子机制是
下调ERK1/2蛋白的磷酸化水平。本实验发现,10
~20μmol/L蜂斗菜素72h后,能显著下调ERK1/2
及 MEK蛋白磷酸化水平,同时我们发现蜂斗菜素能
显著上调p38MAPK蛋白磷酸化水平,这与其他人的
报道是一致的。提示蜂斗菜素的作用机制可能是通过
影响 MEK/ERK及p38MAPK信号转导发挥的。
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总之,蜂斗菜素对骨髓瘤RPMI 8226细胞的增殖
具有明显的抑制作用,能够诱导RPMI 8226细胞产生
凋亡,其分子机制可能是通过活化Caspase蛋白从而开
启细胞内的死亡程序,放大凋亡信号,并将死亡信号向
下传递,同时改变 MEK/ERK及p38MAPK磷酸化水
平,影响细胞增殖、分化、凋亡等生理过程,最终导致细
胞凋亡。另外,蜂斗菜素作为来源于蔬菜类的化合物,
其低毒特点更为其应用于临床骨髓瘤的治疗提供了
优势。
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