目的:研究雷公藤内酯醇(triptolide,TL)抑制纤维肉瘤HT 1080细胞基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP 9)表达的机制。方法:用终浓度分别为6,12,18 nmol·L-1的TL处理HT 1080细胞72 h,对照组不加药物处理,甲基化特异性PCR检测TL对MMP 9基因启动子甲基化水平的影响,RT PCR检测TL对基质金属蛋白酶组织抑制物(TIMP 1, 2, 3和 4 mRNA表达的影响。结果:与对照组比较,3个TL处理组中仅18 nmol·L-1处理组MMP 9基因甲基化指数明显上调(039±010 vs 061±010,P<005);所有TL处理组TIMP 1, 2, 3和 4的mRNA表达均无明显变化。结论:TL上调HT 1080细胞MMP 9基因甲基化水平,这可能是TL抑制肿瘤MMP 9 表达的一种新机制。[
Objective: The effect of triptolide on the DNA methylation level of MMP 9 gene and the mRNA expression of tissue inhibitors of met alloproteinases (TIMPs) were examined in human fibrosarcoma HT 1080 cells to explore the molecular mechanisms involved in the anticancer activity of triptolide. Method: HT 1080 cells were cultured in MEM containing 10% newborn calf serum and 1% penicillin streptomycin. Triptolide was dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) at a concentration of 1 goL 1 and stored at -20 ℃. Triptolide was freshly diluted with culture medium perior to use and directly added to cell cultures at the indicated concentration, and incubated for 72 hours at 37 ℃ in a humidified atmosphere with 5% CO2, with changes of reagents every 24 hours. Methylation specific PCR (MSP)was applied to assess the methylation status of MMP 9 gene promoter, and semi quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT PCR) was employed to measure the mRNA expression of tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) in human fibrosarcoma HT 1080 cells after 72 hours of treatment with 6 nmol·L-1, 12 nmol·L-1 or 18 nmol·L-1 triptolide, respectively. Results: The methylation index of MMP 9 gene promoter was statistically elevated in HT 1080 cells after 72 hours of treatment with 18 nmol·L-1 triptolide, compared with those in controls(0.61±0.10 vs 0.39±0.10, P<0.05), while no significant difference was noted between 6 nmol·L-1 or 12 nmol·L-1 triptolide treated HT 1080 cells and controls (0.40±0.15 vs 0.39±0.10, 0.46±0.20 vs 0.39±0.10, respectively, both P>0.05). The mRNA expression of TIMP 1, 2, 3 or 4 was not significantly changed in HT 1080 cells after 72 hours of treatment with the indicated concentrations of triptolide, respectively compared with those in controls (all P>0.05). Conclusion: The results demonstrated that triptolide upregulates the methylation level of MMP 9 gene in HT 1080 cells in vitro.
全 文 :雷公藤内酯醇上调纤维肉瘤 HT1080细胞
基质金属蛋白酶9基因甲基化水平
杨盛波1,2,文海泉1,张桂英1,赵 莎1,罗勇奇1,陆前进1
(1.中南大学 湘雅二医院 皮肤性病科,湖南 长沙 410011;
2.中南大学 湘雅三医院 皮肤性病科,湖南 长沙 410013)
[摘要] 目的:研究雷公藤内酯醇(triptolide,TL)抑制纤维肉瘤 HT1080细胞基质金属蛋白酶(matrixmetaloproteinase,
MMP9)表达的机制。方法:用终浓度分别为6,12,18nmol·L-1的TL处理HT1080细胞72h,对照组不加药物处理,甲基化
特异性PCR检测TL对MMP9基因启动子甲基化水平的影响,RTPCR检测TL对基质金属蛋白酶组织抑制物(TIMP1,2,3
和4mRNA表达的影响。结果:与对照组比较,3个 TL处理组中仅18nmol·L-1处理组 MMP9基因甲基化指数明显上调
(039±010vs061±010,P<005);所有 TL处理组 TIMP1,2,3和4的 mRNA表达均无明显变化。结论:TL上调 HT
1080细胞MMP9基因甲基化水平,这可能是TL抑制肿瘤MMP9表达的一种新机制。
[关键词] 雷公藤内酯醇;基质金属蛋白酶;纤维肉瘤;DNA甲基化
[收稿日期] 20080824
[通信作者] 文海泉,Tel:(0731)5295013,Email:wenhaiquan@
yahoo.com.cn
雷公藤内酯醇(TL,亦称雷公藤甲素)是雷公
藤提取物中最主要的单体活性成分之一,具有抗炎、
免疫抑制、抗移植排斥、抗肿瘤和抗生育等活性,其
作用机制尚未完全明了[12]。作者在前期研究中发
现,TL抑制纤维肉瘤HT1080细胞基质金属蛋白酶
(MMP9)的表达及活性[3]。本研究主要从 DNA甲
基化的角度探讨TL抑制MMP9表达的机制。
1 材料
1.1 药物与试剂 TL(美国 Sigma公司,纯度≥
98%,批号048k1186),极限必需培养基(MEM)、新
生小牛血清、TRIzol试剂和引物合成(美国 Invitro
gen公司),逆转录试剂盒(立陶宛 Fermentas公司,
批号00016406),DNA抽提试剂盒(批号 G5402)、
PCR试剂和DNA标准参照物(中国Tiangen公司),
DNA甲基化试剂盒 EZDNAMethylationGoldKitTM
(美国ZYMOResearch公司,批号M06060142ZF)。
1.2 细胞 HT1080细胞购自武汉大学中国典型
物收藏中心。
1.3 仪器 3111型 CO2细胞培养箱(美国 Forma
Scientific公司),Tgradient型 PCR扩增仪(德国
WhatmanBiometra公司),GelDocXR型凝胶成像分
析系统(美国BIORAD公司)。
2 方法
2.1 细胞培养 HT1080细胞采用含10%小牛血
清、100U·mL-1青霉素和链霉素的 MEM培养基,
37℃,5%CO2培养箱中常规培养及传代。传代 4
次后做实验。
2.2 药物处理 TL以二甲亚砜配制成1g·L-1的
储存液,-20℃保存,使用时以培养基稀释并直接
加入培养瓶中。噻唑蓝比色法检测结果显示,TL处
理HT1080细胞72h,半数抑制浓度约为25nmol·
L-1。HT1080细胞按5×105个/瓶接种4瓶,24h
后,换液并加入终浓度分别为6,12,18nmol·L-1的
TL作用72h,对照组不加药物处理;期间每24h换
液1次,并加入新的TL,使用的培养基仅含1%的新
生小牛血清。二甲亚砜在培养基的终浓度不超过
0001%。
2.3 总 RNA和 DNA的提取 用 TRIzol提取细胞
总RNA,试剂盒提取DNA,按各自说明进行;紫外分
光光度计测定浓度及纯度,-70℃储存备用。
2.4 甲基化特异性 PCR (methylationspecific
PCR,MSP)检测 MMP9基因启动子甲基化水平
DNA的重亚硫酸氢盐修饰根据试剂盒说明进行,自
行设计3对引物即甲基化引物(M)、非甲基化引物
(U)及与甲基化无关的引物(BS),序列如下:MMP
9M 上 游 5′GAAGTTCGAAATTAGTTTGGTTAAC
3′,下游 5′TCCCGAATAACTAATATTATAAACGTA
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3′;MMP9U上游5′AGTTTGAAATTAGTTTGGTTA
ATGT3′,下游5′CCTCCCAAATAACTAATATTATA
AACATA3′;MMP9BS上游 5′GGGAGGTTAGGT
GGGTAGATTATT3′, 下 游 5′TCACTCTATCAC
CCAAACTAAAATACA3′。反应体系25μL:2×Hot
StartTaqPCRMasterMix125μL,灭菌双蒸水75
μL,上游引物 10μL,下游引物 10μL,DNA30
μL。反应条件均为94℃ 30s,55℃ 30s,72℃ 30
s,共40个循环。循环开始前的初始变性过程为94
℃5min,循环结束后72℃再延伸8min。所得甲基
化产物(M)和非甲基化产物(U)用与甲基化无关的
BS产物标准化后,计算甲基化指数 M/(M+U),代
表基因甲基化水平。
2.5 RTPCR检测基质金属蛋白酶组织抑制物
(tissueinhibitorsofmetaloproteinases,TIMPs)的
mRNA表达 逆转录反应体系20μL:总 RNA3μg,
随机引物1μL,逆转录5×缓冲液4μL,逆转录酶1
μL,dNTP混合物2μL,RNA酶抑制剂1μL,按试剂
盒说明进行。PCR反应体系25μL:2×PCRMaster
Mix125μL、灭菌双蒸水95μL、上下游引物各1
μL以及 cDNA1μL。引物自行设计或参考文
献[45],并核对Genbank中的原始序列。引物序列、
反应条件及扩增片段见表1。扩增产物于15%的
琼脂糖凝胶中电泳,凝胶影像分析系统观察、拍照和
半定量分析,以目的基因与内对照 β肌动蛋白的灰
度比代表其mRNA表达水平。
表1 RTPCR所用引物序列、PCR反应条件及产物大小
基因 引物序列 反应条件 产物/bp
TIMP1 正义链 5′CTGGCATCCTGTTGTTGCTG3′ 94℃30s,55℃50s 552
反义链 5′GGAAGCCCTTTTCAGAGCCT3′ 72℃60s,30个循环
TIMP2 正义链 5′GGCGTTTTGCAATGCAGATGTAG3′ 94℃30s,55℃50s 497
反义链 5′CACAGGAGCCGTCACTTCTCTTG3′
TIMP3 正义链 5′GCCTTCTGCAACTCCGACATC3′ 94℃30s,56℃60s 246
反义链 5′CGTGTACATCTTGCCATCATA3′ 72℃60s,30个循环
TIMP4 正义链 5′TCTGGACAGACTGGCTGTTG3′ 94℃30s,55℃50s 176
反义链 5′TTGAAGGGATGTGATGGTCA3′
β肌动蛋白 正义链 5′CGCGAGAAGATGACCCAGAT3′ 94℃30s,55℃50s 550
反义链 5′GCACTGTGTTGGCGTACAGG3′
2.6 统计学分析 上述每个实验独立重复3次。
实验数据用 珋x±s表示,采用 SPSS150统计软件进
行OneWayANOVA分析,P<005有统计学意义。
3 结果
3.1 TL对MMP9基因甲基化水平的影响 TL处
理HT1080细胞 72h,随药物浓度的增加,MMP9
基因甲基化水平呈上调趋势;与对照组比较,18
nmol·L-1处理组MMP9基因甲基化水平明显上调
(P<005),见图1,表2。
S.100bpDNA标准参照物;Control.未处理的对照组;
M.甲基化产物;U.非甲基化产物;
BS.与甲基化无关的PCR产物;MSP.甲基化特异性PCR。
图1 雷公藤内酯醇处理HT1080细胞72h对MMP9
基因甲基化水平的影响
表2 TL处理72h后,各组细胞MMP9基因甲基化
水平(珋x±s)
组别
剂量
/nmol·L-1
M U M/(M+U)
对照 - 173±010 276±039 039±010
TL处理 6 209±034 315±100 040±015
12 316±072 377±082 046±020
18 213±010 148±024 061±0101)
注:①M代表甲基化,U代表非甲基化,M/(M+U)为甲基化指
数;②与对照组相比1)P<005
3.2 TL对 TIMPsmRNA表达的影响 不同浓度
TL处理HT1080细胞72h,TIMP1,2,3和4mR
NA的表达均无明显变化,见图2,表3。
4 讨论
文献报道 TL抑制 MMP1,2,3,9和13在成
纤维细胞、关节软骨细胞、大鼠肺组织以及肿瘤细胞
等的表达[3,610]。Lin等认为 TL通过上调 TIMP1
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M.100bpDNA标准参照物;Ctrl.未处理的对照组
图2 雷公藤内酯醇处理HT1080细胞72h对
TIMPsmRNA表达的影响
和2的表达抑制 MMP1和3在 IL1α预处理的人
滑膜成纤维细胞的表达[6]。Sylvestrer等报道雷公
藤提取物通过抑制核转录因子 NFκB及 AP1和靶
DNA的结合下调 MMP3和13在关节软骨细胞的
表达[9]。
新近研究显示,肿瘤是否表达 MMP9与 DNA
甲基化有关。Chicoine等研究了多种淋巴瘤细胞系
MMP9的表达与其基因启动子甲基化水平的关系,
发现二者呈负相关;同时发现,DNA甲基转移酶抑
表3 TL处理72h后,各组细胞TIMPsmRNA的相对含量(珋x±s)
组别 剂量/nmol·L-1 TIMP1 TIMP2 TIMP3 TIMP4
对照 - 135±061 134±026 040±007 051±020
TL处理 6 132±071 144±044 037±011 048±017
12 144±069 122±037 037±007 052±023
18 160±083 148±024 034±009 050±020
制剂5aza2′deoxycytidine(5azaCdR)可诱导多个
淋巴瘤细胞系中原本沉默的 MMP9重新表达[11]。
Sato等在胰腺癌细胞系的研究中也得到类似结
果[12]。本研究采用DNA甲基化特异性分析技术中
常用的一种,甲基化特异性 PCR即 MSP,观察了 TL
对纤维肉瘤 HT1080细胞 MMP9基因启动子甲基
化水平的影响,结果显示:TL作用72h,随药物浓度
的增加,MMP9基因甲基化水平逐渐上调;其中18
nmol·L-1TL处理组该基因甲基化水平明显高于对
照组(P<005)。结合作者前期的研究结果[3],提
示TL可通过上调 DNA甲基化水平抑制基因的表
达。
MMPs的表达和生物活性受基因转录、酶原活
化、酶抑制物(TIMPs)等多个水平的调控。因此,作
者同时检测了TL对TIMPsmRNA表达的影响,发现
不同浓度TL处理HT1080细胞72h,TIMP1,2,3
和4mRNA的表达均无明显变化。此外,作者既往
发现TL上调DNA甲基转移酶1和3AmRNA的表
达,但不影响DNA甲基转移酶3B的表达[13]。上述
研究结果从另一个侧面表明 TL对 HT1080细胞
MMP9表达和活性的抑制可能发生在基因转录水
平,TL可能影响DNA甲基化。
值得注意的是,傅海英等应用甲基化敏感的限
制性内切酶PCR法检测了TL处理前后急性T淋巴
细胞白血病 Molt4细胞系的 p15基因甲基化水平,
认为TL可能通过诱导Molt4细胞异常甲基化的p15
基因去甲基化,从而使 p15基因恢复表达;并推测
TL可能通过选择性地与巯基作用导致DNA甲基转
移酶的活性减低[14]。为什么会出现完全相反的结
果,是否与研究方法或细胞不同有关,有待进一步研
究。
根据结果推测,TL通过上调DNA甲基转移酶1
和3A的表达及活性,进而上调 MMP9基因的甲基
化水平并因此抑制其表达。这可能是 TL抑制肿瘤
浸润、转移的一种新机制。
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TriptolideevaluatesDNAmethylationlevelofmatrixmetaloproteinase
9geneinhumanfibrosarcomaHT1080cels
YANGShengbo1,2,WENHaiquan1,ZHANGGuiying1,ZHAOSha1,LUOYongqi1,LUQianjin1
(1.DepartmentofDermatologyandVenereology,SecondXiangyaHospital,CentralSouthUniversity,Changsha410011,China;
2.DepartmentofDermatologyandVenereology,ThirdXiangyaHospital,CentralSouthUniversity,Changsha410013,China)
[Abstract] Objective:TheefectoftriptolideontheDNAmethylationlevelofMMP9geneandthemRNAexpressionoftissue
inhibitorsofmetaloproteinases(TIMPs)wereexaminedinhumanfibrosarcomaHT1080celstoexplorethemolecularmechanisms
involvedintheanticanceractivityoftriptolide.Method :HT1080celswereculturedinMEMcontaining10% newborncalfserum
and1% penicilinstreptomycin.Triptolidewasdissolvedindimethylsulfoxide(DMSO)ataconcentrationof1goL1andstoredat
-20℃.Triptolidewasfreshlydilutedwithculturemediumperiortouseanddirectlyaddedtocelculturesattheindicatedconcentra
tion,andincubatedfor72hoursat37℃ inahumidifiedatmospherewith5% CO2,withchangesofreagentsevery24hours.Methyla
tionspecificPCR(MSP)wasappliedtoassessthemethylationstatusofMMP9genepromoter,andsemiquantitativereversetranscrip
tionpolymerasechainreaction(RTPCR)wasemployedtomeasurethemRNAexpressionoftissueinhibitorsofmetaloproteinases
(TIMPs)inhumanfibrosarcomaHT1080celsafter72hoursoftreatmentwith6nmol·L-1,12nmol·L-1or18nmol·L-1triptol
ide,respectively.Results:ThemethylationindexofMMP9genepromoterwasstatisticalyelevatedinHT1080celsafter72hoursof
treatmentwith18nmol·L-1triptolide,comparedwiththoseincontrols(0.61±0.10vs0.39±0.10,P<0.05),whilenosignificant
diferencewasnotedbetween6nmol·L-1or12nmol·L-1triptolidetreatedHT1080celsandcontrols(0.40±0.15vs0.39±
0.10,0.46±0.20vs0.39±0.10,respectively,bothP>0.05).ThemRNAexpressionofTIMP1,2,3or4wasnotsignificant
lychangedinHT1080celsafter72hoursoftreatmentwiththeindicatedconcentrationsoftriptolide,respectivelycomparedwiththose
incontrols(alP>0.05).Conclusion:TheresultsdemonstratedthattriptolideupregulatesthemethylationlevelofMMP9genein
HT1080celsinvitro.
[Keywords] triptolide;matrixmetaloproteinase;fibrosarcoma;DNAmethylation
[责任编辑 古云侠]
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