全 文 :·1018· 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 7 期 2015 年 4 月
蝎毒多肽对卵巢癌抑制作用机制研究
刘春花 1, 2,隋文文 1, 3#,王兆朋 1,张月英 1,张维东 1*
1. 山东省医学科学院基础医学研究所 病理室,山东 济南 250062
2. 青岛市胶州中心医院 产科,山东 青岛 266300
3. 济南市第二人民医院 病理科,山东 济南 250062
摘 要:目的 研究蝎毒多肽抑制卵巢癌裸鼠肿瘤生长的作用机制,为恶性肿瘤临床治疗提供理论依据。方法 制备人
SKOV3 裸鼠异种移植瘤模型,蝎毒多肽高、低剂量(20、10 mg/kg)ig 给药 2 周,绘制肿瘤体积增长曲线,并计算抑瘤率;
HE 染色法观察各组肿瘤组织病理变化;免疫组化法检测肿瘤组织中 PTEN、PI3K、p-Akt 的表达水平;ELISA 法检测各组
裸鼠血清中 PTEN、PI3K、p-Akt 水平。结果 蝎毒多肽高、低剂量组的抑瘤率分别为 50.8%和 31.5%。与对照组相比,蝎
毒多肽高、低剂量组裸鼠肿瘤组织中 PI3K 和 p-Akt 的表达明显下调(P<0.05、0.01),PTEN 的表达明显上调(P<0.05、
0.01);血清中各因子的变化与免疫组化结果一致。结论 蝎毒多肽可抑制卵巢癌肿瘤的生长,其机制可能与抑制肿瘤微环
境中 PI3K、p-Akt 的表达,上调 PTEN 的表达有关。
关键词:蝎毒多肽;PI3K/Akt 信号转导通路;卵巢癌;PTEN;肿瘤微环境
中图分类号:R285.5 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2015)07 - 1018 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2015.07.015
Study on inhibitory mechanism of polypeptide extract from scorpion venom on
ovarian cancer
LIU Chun-hua1, 2, SUI Wen-wen1, 3, WANG Zhao-peng1, ZHANG Yue-ying1, ZHANG Wei-dong1
1. Department of Pathology, Institute of Basic Medicine, Shandong Academy of Medical Sciences, Ji’nan 250062, China
2. Department of Obstetrics, Jiaozhou Central Hospital of Qingdao, Qingdao 266300, China
3. Department of Pathology, Jinan Second People’s Hospital, Ji’nan 250062, China
Abstract: Objective To research the inhibitory mechanism of the polypeptide extract from scorpion venom (polypeptide extract from
scorpion venom, PESV) on tumor growth, which would provides the theory basis for clinic treatment of malignant tumor. Methods
SKOV3 xenograft models were established, and tumors were excised after administration to observe the inhibitory effect of PESV. The
effect of PESV on the tumor growth was observed by recording tumor growth curve and calculating the inhibitory rate;
Immunohistochemistry and ELISA were applied to detect the levels of PTEN, PI3K, and P-Akt. Results The inhibitory rates of the
high-dose (20 mg/kg) and low-dose (10 mg/kg) PESV groups were 50.8% and 31.5%. Compared with the control group, the protein
expressions of PI3K and P-Akt significantly decreased (P < 0.05 or 0.01) and the protein expressions of PTEN significantly increased (P <
0.05 or 0.01) in the high- and low-dose PESV groups. Conclusion PESV could inhibit the growth of ovarian cancer. Its mechanisms
might be associated with inhibiting the expressions of PI3K and P-Akt and increasing PTEN in the microenvironment of tumors.
Key words: polypeptide extract from scorpion venom; PI3K/Akt signaling pathway; ovarian cancer; PTEN; microenvironment of tumors
磷脂酰肌醇 3-激酶(PI3K)/蛋白激酶 B(PKB/
Akt)通路是一个经典的抗凋亡、促存活的信号转导
途径,在肿瘤发生、增殖、侵袭、转移及放化疗抵
抗中发挥重要作用。PI3K/Akt 通路异常与卵巢癌的
发生、发展有关。人体多种肿瘤中已发现张力蛋白
同源的第 10 染色体丢失的磷酸酶基因(phosphatase
and tensin homologue deleted onchromosome 10,
PTEN)的突变,野生型 PTEN 通过 PI3K/PIP3/Akt
收稿日期:2014-07-29
基金项目:国家自然科学基金资助项目(81073102,30873408)
作者简介:刘春花(1976—),女,主治医师,研究方向为妇科肿瘤。Tel: 13705422182 E-mail: jzhliuchh@sina.com
隋文文(1986—),女,医师,研究方向为肿瘤病理。Tel: (0531)82919939 E-mail: suiwenwenabc@163.com
*通信作者 张维东,女,研究员,硕士生导师,主要从事肿瘤病理学的研究。Tel: (0531)82919939 E-mail: zhangweidongkui@163.com
#共同第一作者
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 7 期 2015 年 4 月 ·1019·
通路抑制细胞增殖,促进其凋亡。近年来的研究已经
证明,蝎毒多肽(polypeptide extract from scorpion
venom,PESV)在体内外具有显著的抗肿瘤作用[1-2],
但其防治肿瘤的机制还未完全阐明。本研究检测蝎毒
多肽干预后卵巢癌组织中 PI3K、p-Akt 和 PTEN 蛋白
表达的变化,探讨蝎毒多肽抑制卵巢癌生长的机制。
1 材料
1.1 细胞株
人卵巢癌 SKOV3 细胞株,山东省医学科学院基
础医学研究所冻存,常规复苏放入含 10%小牛血清
的 RPMI 1640 培养液中,置于 37 ℃、5% CO2饱和
湿度培养箱培养,用 0.25%胰蛋白酶消化、传代。
1.2 药品、试剂与仪器
蝎毒多肽按照文献方法[1]提取,蛋白质量分数≥
80%,水分 2.0%~2.5%,聚丙烯酰胺电泳呈现 17
条蛋白条带,HPLC 法检测可见 30 多个分离峰。
PI3K、p-Akt 一抗及 β-actin 单克隆抗体,美国 Cell
Signaling 公司。PTEN 一抗,北京博奥森生物技术
有限公司。山羊抗兔 IgG/辣根酶标记二抗和 DAB
二氨基联苯胺显色试剂盒购自北京中杉金桥生物
技术有限公司。ELISA 试剂盒购自上海蓝基生物科
技有限公司。美国 Specltramax 酶标仪,德国 Leica
倒置显微镜,德国 Leica DM4000B 光学显微镜。
1.3 实验动物
Balb/c(nu/nu)裸鼠,雌性,6~8 周龄,体质
量 20~22 g,购自北京维通利华实验动物技术有限
公司,实验动物合格证号为 SCXK(京)20120001,
在恒温(24~26 ℃)IVC 笼具内饲养。
2 方法
2.1 动物模型的制备、分组及给药
取对数生长期的 SKOV3 细胞,经消化、离心
收集后,重悬于无血清 RPMI 1640 培养基,调整细
胞密度为 2×107/mL,取 2 只裸鼠于腋部皮下接种,
每侧 0.2 mL,4 d 后,剥离肿瘤组织,切成约 1.5 mm3
的瘤块,转种于 30 只裸鼠左侧腋下。当肿瘤生长
至约 80 mm3 时,按瘤体积均衡的原则将裸鼠随机
分为对照组、蝎毒多肽低剂量组(10 mg/kg)、蝎毒
多肽高剂量组(20 mg/kg)[3],每组 10 只。各组均
ig 给药,给药体积 0.5 mL/20 g,1 次/d,对照组给
予等量生理盐水,连续给药 2 周。
2.2 描绘肿瘤体积增长曲线并计算抑瘤率
从用药当天开始,隔日用游标卡尺测量肿瘤长
径(A)和垂直短径(B),按照公式计算肿瘤体积
(V=A×B2/2),描绘肿瘤体积增长曲线。末次给药
24 h 后,脱臼处死裸鼠,完整剥离肿瘤组织,称质
量,并计算抑瘤率。将剥取的移植瘤浸泡在中性福
尔马林溶液中,用于免疫组化法检测。
抑瘤率=(对照组平均瘤质量-给药组平均瘤质量)/对
照组平均瘤质量
2.3 HE 染色法观察卵巢癌组织形态学改变
肿瘤组织置于中性甲醛中固定 24 h,石蜡包埋切
片,脱蜡至水,HE 染色 5 min,盐酸酒精分化,反蓝,
然后伊红染色 5 min,脱水,透明,中性树胶封片。
2.4 免疫组化法检测卵巢癌组织中 PTEN、PI3K
和 p-Akt 的变化
肿瘤组织以中性福尔马林固定,石蜡包埋切片,
采用免疫组化 SP 法检测。严格按照试剂盒说明书操
作,DAB 显色。显微镜下观察结果。PTEN、PI3K、
p-Akt 阳性结果均为细胞质或细胞膜着色,胞浆内出
现明显的棕褐色或棕黄色颗粒。用显微镜图像采集
系统采集图像,利用双盲法检测PTEN、PI3K和p-Akt
的染色强度,每张切片随机选取 5 个视野(×200)
阳性着色区域,并用 LeicaQwinV3 图像分析软件进
行灰度值的半定量分析,数值范围:0~255,取其
平均值即为该例灰度值。蛋白表达量与灰度值呈负
相关,即灰度值越高,蛋白表达越低。
2.5 ELISA 法检测荷瘤裸鼠血清中 PTEN、PI3K
和 p-Akt 水平
采用 ELISA 双抗体夹心法检测各组裸鼠血清
中 PTEN、p-Akt 水平,采用竞争法检测各组小鼠血
清中 PI3K 水平。严格按照 ELISA 试剂盒说明书操
作,待显色终止后立即测量吸光度(A)值,绘制
标准曲线,计算各指标血清浓度。
2.6 统计学处理
采用 SPSS 17.0 软件进行数据处理。所有计量
数据均以 ±x s 表示,组间数据的比较采用单因素方
差分析(One-way ANOVA)。
3 结果
3.1 对肿瘤生长的影响
与对照组比较,蝎毒多肽高、低剂量组裸鼠瘤质
量明显减轻(P<0.05、0.01),且蝎毒多肽高剂量组
抑瘤率显著高于其低剂量组抑瘤率(P<0.01),结果
见表 1。肿瘤体积增长曲线看出,随着时间的延长,
肿瘤体积逐渐增加,与对照组比较,蝎毒多肽高、低
剂量组裸鼠肿瘤体积显著减小(P<0.05、0.01),见
图 1。
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表 1 蝎毒多肽对 SKOV3 荷瘤裸鼠肿瘤质量的影响
( ± = 10x s , n )
Table 1 Effect of PESV on tumor weight of SKOV3-bearing
nude mice ( ± = 10x s , n )
组别 剂量/(mg·kg−1) 肿瘤质量/g 抑瘤率/%
对照 — 1.810±0.085 —
蝎毒多肽 10 1.240±0.052* 31.5
20 0.890±0.078**## 50.8
与对照组比较:*P<0.05 **P<0.01;与蝎毒多肽低剂量组比较:
##P<0.01,下同
*P < 0.05 **P < 0.01 vs control group; ##P < 0.01 vs PESV low-dose
group, same as below
*
*
**
对照组
PESV低剂量组
PESV高剂量组
图 1 各组裸鼠肿瘤体积增长曲线 ( ± = 10x s , n )
Fig. 1 Tumor growth curve of nude mice in each group
( ± = 10x s , n )
3.2 对荷瘤裸鼠卵巢癌组织的影响
HE 染色后光镜下观察,可见肿瘤组织呈片状不
规则生长。对照组肿瘤细胞核大深染浸润到肌层;
蝎毒多肽低剂量组肿瘤组织内可见小片状坏死,仅
残存部分肿瘤细胞;蝎毒多肽高剂量组肿瘤组织内
可见片状坏死,残存小巢状肿瘤细胞。见图 2。
3.3 对荷瘤裸鼠肿瘤组织中 PTEN、PI3K 和 p-Akt
蛋白表达的影响
免疫组化结果(图 3 和表 2)显示,蝎毒多肽高剂
量组PTEN蛋白表达明显高于对照组(P<0.01),PI3K、
p-Akt 蛋白表达明显低于对照组(P<0.01);与对照组
比较,蝎毒多肽低剂量组 PTEN 蛋白表达升高
(P<0.05),PI3K、p-Akt 蛋白表达降低(P<0.05)。
对照 蝎毒多肽低剂量 蝎毒多肽高剂量
图 2 蝎毒多肽对裸鼠卵巢癌组织的影响
Fig. 2 Effect of PESV on ovarian cancer tissue in nude mice
对照 蝎毒多肽低剂量 蝎毒多肽高剂量
图 3 蝎毒多肽对 SKOV3 荷瘤裸鼠卵巢癌组织 PTEN、
PI3K 和 p-Akt 蛋白表达的影响
Fig. 3 Effect of PESV on protein expression of PTEN, PI3K,
and p-Akt in ovarian tissue of SKOV3-bearing nude mice
3.4 对荷瘤裸鼠血清中 PTEN、PI3K 和 p-Akt 水
平的影响
蝎毒多肽干预后,蝎毒多肽低、高剂量组裸鼠血清
中 PTEN 的量均明显高于对照组(P<0.05、0.01),
蝎毒多肽低、高剂量组裸鼠血清中 PI3K、p-Akt 的
量均明显低于对照组(P<0.05、0.01),见表 3。结
果与免疫组化检测结果一致。
表 2 各组卵巢癌肿瘤组织 PTEN、PI3K、p-Akt 表达的灰度值分析 ( ± = 10x s , n )
Table 2 Grey value analysis on expression of PTEN, PI3K, and P-Akt in tissue of ovarian cancer in each group ( ± = 10x s , n )
组别 剂量/(mg·kg−1) PTEN PI3K p-Akt
对照 — 204.40±9.02 143.00±4.85 140.80±4.44
蝎毒多肽 10 164.80±6.38* 188.40±4.04* 178.60±8.47*
20 131.20±5.85** 222.00±8.43** 222.40±9.86**
蝎毒多肽 10 mg·kg−1
蝎毒多肽 20 mg·kg−1
肿
瘤
体
积
/m
m
3
1 000
800
600
400
200
0
1 3 5 7 9 11 13 15
给药时间/d
PTEN
PI3K
p-Akt
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 46 卷 第 7 期 2015 年 4 月 ·1021·
表 3 蝎毒多肽对 SKOV3 荷瘤裸鼠血清中 PTEN、PI3K 和 p-Akt 水平的影响 ( ± = 10x s , n )
Table 3 Effect of PESV on levels of PTEN, PI3K, and p-Akt in serum of SKOV3-bearing nude mice ( ± = 10x s , n )
组别 剂量/(mg·kg−1) PTEN/(ng·mL−1) PI3K/(ng·mL−1) p-Akt/(ng·mL−1)
对照 — 0.076±0.011 1.602±0.042 4.216±0.063
蝎毒多肽 10 0.352±0.026* 1.114±0.045* 3.486±0.066*
20 0.536±0.021** 0.666±0.037** 2.198±0.041**
4 讨论
卵巢癌(ovarian cancer,OC)是致死率最高的
妇科恶性肿瘤,严重威胁着女性健康和生活质量,
其早期诊断率低、转移率高、预后最差,且缺乏有
效治疗手段,对化疗易产生耐药。因此寻找安全有
效的抗卵巢癌药物成为临床上迫切需要解决的问
题。蝎毒多肽是从东亚钳蝎蝎毒中提取的多肽混合
物,前期研究已证实蝎毒多肽对 Lewis 肺癌、肝癌、
前列腺癌及 S180肉瘤等肿瘤生长有明显抑制作用,
并可以显著抑制肿瘤化疗期间再增殖[4-8]。本研究显
示蝎毒多肽在体内能明显抑制卵巢癌的生长,蝎毒
多肽高、低剂量组的的抑瘤率分别为 50.8%和
31.5%。
PI3K/AKT 信号传导通路参与多种肿瘤的发生
发展[9]。AKT 是位于 PI3K 下游的一个重要激酶,
二者均是促进细胞生存和维持细胞正常功能关键
的信息分子,并且构成细胞对外应激反应过程中促
进细胞生长、抑制细胞凋亡和维持细胞重要功能的
信号传递链。研究显示 PI3K 和 p-Akt 与卵巢癌细
胞的增生、转移、浸润及预后有关,且临床期别越
晚、病理分级越高,蛋白阳性表达率越高[10-11]。研
究提示,抑制 PI3K/AKT 信号传导通路可能对肿瘤
患者具有治疗价值[12-14]。本研究利用免疫组化法检
测肿瘤组织中 PI3K、p-Akt 的表达,结果表明与对
照组比较,蝎毒多肽高、低剂量组均能降低卵巢癌
肿瘤组织中 PI3K、p-Akt 的表达。说明蝎毒多肽较
好地抑制了 PI3K/AKT信号转导途径中 PI3K、p-Akt
信号蛋白的表达,进而抑制肿瘤生长。
PTEN 是迄今发现的唯一具有脂质磷酸酶和蛋
白磷酸酶双重磷酸酶活性的抑癌基因,其表达缺失
可使 PI3K/AKT 信号途径异常活化,从而促进恶性
肿瘤的发生[15]。研究发现,PTEN 功能缺失可导致
PI3K 途径的成分如 AKT 活性增加,而 PTEN 高表
达可通过抑制 AKT 活性使细胞产生调亡[16]。本研
究发现,蝎毒多肽高、低剂量组 PTEN 表达均升高,
提示蝎毒多肽可能是通过调控 PTEN 的表达来抑制
卵巢癌肿瘤生长。
综上所述,蝎毒多肽对裸鼠卵巢癌生长有抑制
作用,能通过减少 PI3K、p-Akt 信号蛋白的产生,
增强 PTEN 蛋白的产生进而抑制肿瘤生长,这可能
是蝎毒多肽抑制肿瘤生长的机制,为蝎毒多肽防治
肿瘤提供了新的实验依据,并为开发新的抗肿瘤药
物提供了新思路。
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