全 文 :藏花素对膀胱移行细胞癌 T24细胞增殖和凋亡的
影响及作用机制研究
赵 培1,罗春丽1,吴小候2,胡宏波1,吕纯芳1,冀慧莹1
(1.重庆医科大学 医学检验系 临床检验诊断学省部共建教育部重点实验室,重庆 400016;
2.重庆医科大学 附属第一医院 泌尿科,重庆 400016)
[摘要] 目的:研究藏花素(crocin)对膀胱移行细胞癌(TCCB)增殖、凋亡的影响及作用机制。方法:用 crocin
处理后,四甲基偶氮唑盐(MTT)法分析其对T24细胞增殖的影响;流式细胞术检测 T24细胞周期动力学和凋亡诱
导率。建立人膀胱癌T24细胞株裸鼠移植瘤动物模型。随机分为对照组和处理组。50mmol·L-1crocin处理后,
观察其对肿瘤的抑制作用;电镜观察肿瘤组织形态改变;SP免疫组织化学法分析Bcl2,Bax,survivin,CyclinD1蛋白
表达。结果:Crocin能明显抑制人膀胱癌 T24细胞的生长,并使 T24细胞呈明显的 G0/G1期阻滞现象;T24细胞早
期凋亡率随crocin作用时间的延长而逐渐增加。Crocin对人膀胱癌裸鼠移植瘤的生长具有抑制作用,电镜观察可
见细胞凋亡的形态学改变,免疫组化结果显示,经 Crocin处理后 Bcl2,survivin,CyclinD1的表达下调,而 Bax的表
达上调。结论:Crocin对人膀胱癌T24细胞株的体内外增殖均具有良好的抑制作用,其机制可能是改变细胞周期分
布和诱导细胞凋亡,作用机制与下调Bcl2,survivin,CyclinD1基因表达和上调Bax的基因表达有关。
[关键词] 藏花素;膀胱癌;细胞凋亡;细胞周期
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)15186905
[收稿日期] 20070810
[基金项目] 重庆市科委自然科学基金(CSCT2005BB5309)
[通讯作者] 罗春丽,Tel:13101381623,Email:luochunli79@
126.com
膀胱移行细胞癌(transitionalcelcarcinomaof
bladder,TCCB)是泌尿系统最常见的恶性肿瘤,目
前国内外的治疗方法主要为肿瘤手术切除结合膀胱
内化疗药物灌注。由于化疗药毒副作用大,靶向性
差,易出现多药耐药,因此,寻找高效低毒的天然中
草药,并揭示其抗癌机制成为近年来研究的热点。
研究表明,中药藏花素(crocin)具有广谱抗癌活性,
对白血病、卵巢癌、结肠癌、横纹肌肉瘤和软组织肉
瘤等都具有较强的抑制作用,而对正常细胞几乎无
毒性[1],本研究通过观察藏花素对 TCCB增殖和凋
亡的影响,探讨其抑制肿瘤的机制,为抗肿瘤中药的
开发和临床应用提供依据。
1 材料
1.1 动物 BALB/c裸鼠购自中国科学院上海实
验动物中心,合格证号 SCXK(京)20020003,SPF
级,雌性,鼠龄3~4周,体重(10±2)g,喂养于严格
消毒的无菌层流动动物房内,健康状况良好。
1.2 细胞培养 人膀胱移行细胞癌 T24细胞(以
下称T24细胞)购自重庆医科大学病毒性肝炎研究
所,于37℃,5%CO2恒温培养箱中培养,待细胞长
至瓶底80%~90%时用025%的胰酶将贴壁生长
的细胞用直接吹打法传代。
1.3 药物与试剂 藏花素分子式 C44H64O24,相对
分子质量 977.21,为水溶性橙黄色粉末,纯度 >
99%(Sigma公司),无菌条件下用 PBS稀释至 50
mmol·L-1,4℃冰箱保存备用。AnnexinVFITC/PI
试剂盒(美国Bioscience公司)。兔抗人 Bcl2,Bax,
CyclinD1,survivin抗体(武汉博士德生物公司)。
1.4 仪器 BB15二氧化碳培养箱(德国 Herae
us),CKX31A12PHP倒置显微镜(日本,OLYM
PUS),CF16RX低温离心机(日本,HITACHI),sun
riseremotetolechscreen,F039300全自动酶标仪。
2 方法
2.1 四甲基偶氮唑盐(MTT)法 取对数生长期
T24细胞,经025%胰酶消化,以 2×104个/mL密
度接种于96孔培养板中。37℃,5%CO2恒温培养
箱中培养24h后,分别给予1,2,3,4,5mmol·L-1
浓度的藏花素进行处理,每孔设5个复孔。另设对
·9681·
第33卷第15期
2008年8月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 15
August,2008
照(未加藏花素处理)和空白(不含细胞的培养液)。
按常规方法操作后,全自动酶标仪(波长570nm)测
定各孔吸光度(A)。
细胞生长抑制率(%)=[(A对照 -A空白)-(A处理 -
A空白)]/(A对照 -A空白)×100%
2.2 流式细胞仪检测细胞周期和凋亡 将终浓度
为3mmol·L-1的藏花素处理T24细胞0,6,12,24,
36,48h后,收集细胞1~5×105个/mL,1000r·
min-1离心 5min,弃去培养液。乙醇固定后,用 1
mL碘化丙啶(PI)染液4℃避光染色30min,检测细
胞周期变化。同法收集细胞后用 AnnexinVFITC/
PI荧光双染试剂盒检测细胞凋亡。
2.3 裸鼠移植瘤体积变化 取对数生长期 T24细
胞(1×107个/mL),于裸鼠右后腿背侧皮下注射200
μL细胞悬液,建立膀胱癌裸鼠移植瘤动物模型[2]。
28d后12只裸鼠移植瘤体积达100mm3。将12只
建模成功的裸鼠随机平均分为对照组和用药组,每
组6只,于移植瘤局部分别注射给予磷酸盐缓冲液
(PBS)和50mmol·L-1藏花素,每隔2d1次,每次
05mL,共21d。每3d于处理前用游标卡尺测量
裸鼠移植瘤的最大径和最小径,计算瘤体积,绘制移
植瘤生长抑制曲线,计算抑瘤率,同时观察裸鼠的进
食情况,皮肤光泽,精神状态等。
移植瘤体积(V)=1/2×ab2
a.最大径,b.最小径
抑瘤率(%)=(1-处理组瘤体积均值/对照组瘤体积
均值)×100%
2.4 裸鼠移植瘤组织超微结构 末次给药后第2
天脱颈椎处死裸鼠,无菌条件下将每个肿块剥离,立
即切取部分组织制成 1mm3小块 2~3块,置于 4
℃,4%戊二醛中固定,透射电镜观察移植瘤组织超
微结构的变化。
2.5 移植瘤组织Bcl2,Bax,survivin,CyclinD1蛋白
表达 处死裸鼠后取部分肿瘤组织用4%中性甲醛
固定、脱水、常规石蜡包埋,5μm切片,按免疫组化
步骤进行SP法染色。判断标准:采用 RemmeleW.
半定量记数的方法[3],由双盲法在光镜下进行免疫
染色结果判定。具体记数方法如下:IRS=SI×PP。
SI:为染色强度,分为4个等级:0阴性,1弱阳性,2
中度阳性,3强阳性。PP为阳性细胞百分率(连续
观察10个高倍视野,计数每高倍视野100个细胞中
的阳性细胞数,取其平均值)。无阳性染色为0;<
10%为1;10% ~50%为2;51% ~80%为3;>80%
为4。IRS的乘积为0~12,当积分 >2时被判定为
阳性(+),3~6分是中度阳性(),>6为强阳性
染色()。
2.6 统计学处理 所有结果均采用 SPSS100软
件进行单因素方差分析和 t检验。结果以 珋x±s表
示,P<005表示有显著性差异。
3 结果
3.1 对T24细胞的生长抑制作用 研究发现各浓
度组藏花素对T24细胞均有生长抑制作用,各浓度
组对T24细胞的抑制作用与对照组相比均具有显著
性差异(P<005);当药物浓度在1~3mmol·L-1
时,对T24细胞的抑制作用随浓度升高而增加,其差
异具有显著性(P<005),继续提高或降低药物浓
度其抑制率改变不明显;同一浓度组对 T24细胞的
抑制作用在48h内随作用时间的延长而增加(P<
005),再延长作用时间其抑制率变化不明显。根
据药物作用 48h的抑制率,求出半数抑制浓度
(IC50)为230mmol·L
-1。见表1。
3.2 对T24细胞周期和凋亡的影响 流式细胞检
表1 不同浓度不同时间藏花素对膀胱癌T24细胞的生长抑制作用(珋x±s,n=5)
分组
24h
A 抑制率/%
48h
A 抑制率/%
72h
A 抑制率/%
对照组 1416±0239 - 2579±0220 - 2337±082 -
调零组 0136±0010 - 0078±0028 - 0140±003 -
5mmol·L-1 0331±00311,2) 848 0233±00121) 940 0141±00581) 999
4mmol·L-1 0345±01071,2) 837 0241±00141) 940 0208±00151) 969
3mmol·L-1 0603±02571,2) 635 0279±00561) 922 0268±00771) 942
2mmol·L-1 0952±02051,2) 363 1532±00421) 436 1114±02801) 557
1mmol·L-1 1018±01181,2) 310 1692±02601) 374 1161±03001) 535
注:与对照组相比1)P<005;与48h相比2)P<005
测发现藏花素对T24细胞周期的影响随作用时间的 延长而增加。随作用时间的延长,G0/G1期细胞比例
·0781·
第33卷第15期
2008年8月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 15
August,2008
逐渐增加,S期和 G2/M期细胞比例逐渐减少,并在
48h出现了明显的亚二倍体峰(subG1峰)。见表2。
表2 藏花素3mmol·L-1对T24细胞周期分布的
影响(珋x±s,n=5)
作用时间
/h
细胞周期/%
G0/G1 S G2/M
0 6102±590 2802±420 1096±280
12 6894±620 2210±410 896±190
24 7820±6541) 1439±3981) 742±1781)
36 8443±6721) 1026±3841) 530±1671)
48 8626±6891) 980±3271) 394±1201)
注:与0h相比1)P<005
AnnexinVFITC/PI荧光双标流式细胞术检测发
现:藏花素处理后0,6,12,24,36,48h后,早期凋亡率
分别为374%,363%,7%,1326%,14%,1921%,可
见T24细胞的早期凋亡率随时间延长而逐渐增加。
3.3 对裸鼠移植瘤体积的影响 治疗后期实验组
裸鼠肿瘤较对照组生长缓慢,从治疗第12天起对照
组裸鼠移植瘤的平均体积明显大于实验组裸鼠移植
瘤的平均体积,其差异具有显著性(P<005)。治
疗结束后对照组裸鼠移植瘤体积为(60266±
9032)mm3,实验组裸鼠移植瘤体积为(43492±
8215)mm3,计算其抑瘤率为278%。治疗期间裸
鼠进食良好,没有出现死亡。
3.4 对移植瘤组织超微结构的影响 对照组移植
瘤组织细胞呈T24细胞的形态学特征,大小不一,核
浆比例增大,细胞核轮廓清晰,可见明显核仁,细胞
间分界清楚,并可见中性粒细胞浸润。处理组移植
瘤组织细胞可见片状坏死区,并可见各期凋亡的肿
瘤细胞。凋亡细胞体积变小,细胞质浓缩,细胞核内
染色质高度盘绕,出现空泡结构,细胞核染色质高度
凝聚、边缘化;晚期凋亡细胞的细胞核裂解为碎块,
产生凋亡小体。见图1。
A.对照组;B.处理组
图1 藏花素对2组移植瘤组织超微结构的影响
(TEM,×6000)
3.5 对Bcl2,Bax,survivin,CyclinD1蛋白表达的影
响 免疫组化结果显示,Bcl2,Bax,survivin抗原主
要表达于移植瘤细胞胞浆中,阳性细胞胞浆呈棕黄
色。CyclinD1抗原表达于移植瘤细胞胞浆和胞核
中,阳性细胞被染成棕黄色(图2)。对照组和处理
组移植瘤Bcl2,Bax,survivin,CyclinD1免疫组化结
果比较见表3。
A.藏花素处理后Bcl2表达减少;B.藏花素处理后Bax表达增加;C.藏花素处理后survivin表达减少;D.藏花素处理后cyclinD1表达增加
图2 藏花素(50mmol·L-1)处理前后裸鼠T24细胞移植瘤组织Bcl2,Bax,CyclinD1,survivin蛋白表达的变化
结果显示,对照组Bax表达水平低于处理组,其 差异具有显著性(P<005),提示藏花素具有上调
·1781·
第33卷第15期
2008年8月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 15
August,2008
表3 各组裸鼠移植瘤组织免疫组化结果(珋x±s,n=6)
指标 组别 IRS积分 等级
Bcl2 对照 102±119
处理1) 56±08
Bax 对照 48±063
处理1) 88±102
survivin 对照 96±093
处理1) 36±082
CyclinD1 对照 124±127
处理1) 55±091
注:与对照组比1)P<005
Bax表达的作用。对照组 Bcl2,survivin,CyclinD1
表达水平低于实验组,其差异具有显著性(P<
005),提示藏花素具有下调 Bcl2,survivin,Cyclin
D1表达的作用。
4 讨论
肿瘤的发生、发展不仅与肿瘤细胞分化异常、细
胞增殖过度有关,还与细胞凋亡减少有关。若增殖
与凋亡二者之间动态平衡失调,则可导致肿瘤发生。
目前发现临床应用的大多数抗肿瘤药物具有抑
制肿瘤细胞增殖和诱导肿瘤细胞凋亡的作用。本研
究发现藏花素能够抑制T24细胞体内外的增殖并能
够诱导T24细胞的凋亡,为进一步探讨其作用的机
制,作者用免疫组化的方法检测了与增殖和凋亡关
系密切的Bcl2,Bax,survivin,CyclinD1基因的表达。
Bcl2和Bax均是 Bcl2家族成员[4],但对凋亡
的调节作用相反。Bcl2是特异性抑制细胞凋亡的
基因,可以抑制多种形式的细胞凋亡,还可防止线粒
体内Ca2+与细胞色素C的释放,阻止一些与凋亡有
关的基因被激活或抑制这些基因表达。Bax的生物
学作用是拮抗 Bcl2,促进细胞凋亡。Bcl2与 Bax
的比例在凋亡调节过程中起关键作用[5]。本实验
结果显示经藏花素处理后,T24细胞中Bcl2蛋白表
达减少,而 Bax的表达增加,Bcl2/Bax表达的比例
相应减少,使细胞向凋亡的方向发展。
存活素(survivin)是1997年发现的一种细胞凋
亡抑制因子[6],survivin蛋白同时具有调控细胞周期
和细胞凋亡的双重功能。当细胞需要快速增殖时,
激活 survivin蛋白的表达,survivin蛋白与 caspase3
相结合,使细胞凋亡受阻[7];并与 p21结合,使细胞
周期缩短。当细胞不需要快速增殖时,caspase3重
新出现在凋亡途径,凋亡将不受抑制;p21再次阻挡
细胞周期,细胞周期将发生停滞。CyclinD1是 G1期
细胞周期素,可以驱动细胞由 G1期进入 S期,促进
细胞增殖。而当CyclinD1表达失控时,则将引起细
胞增殖周期失调,从而导致肿瘤发生。本研究的结
果显示 survivin主要表达在裸鼠移植瘤细胞胞浆
中,这与Zheng[8]等人的研究结果相一致。crocin处
理后survivin阳性表达率明显降低(P<005),通过
抑制survivin基因的表达,使其丧失对凋亡的抑制,
增加肿瘤的自发性凋亡,并使细胞周期的负向调节
增强,细胞分裂得到抑制。crocin处理后 CyclinD1
的阳性表达率显著减少,其差异具有显著意义(P<
005),提示crocin可以抑制 CyclinD1的表达,使细
胞周期停滞在G1/S节点,从而抑制肿瘤细胞增殖,
与细胞周期检测中得出的crocin能够导致T24细胞
G0/G1期阻滞的现象相符合。
本研究发现 crocin能够通过减少 Bcl2/Bax表
达的比例,抑制 survivin,CyclinD1的表达从而诱导
肿瘤细胞凋亡以及改变T24细胞周期以达到抗肿瘤
的目的,为中草药及其成分应用于临床治疗肿瘤奠
定了一定的基础。
[参考文献]
[1] AbdulaevJafarovaF,CabaleroOrtegaH,RiveronNegreteL,et
al.Invitroevaluationofthechemopreventivepotentialofsafron
[J].RevInvestClin,2002,54(5):430.
[2] 李忠俊,程绍钧.人浸润性膀胱癌裸鼠移植瘤模型的建立及其
VEGF的表达[J].第三军医大学学报,2000,22(11):1062.
[3] RemmeleW,StegnerHE.Recommendationforuniformdefinition
ofanimmunoreactivescore(IRS)forimmunohistochemicalestro
genreceptordetection(ERCIA)inbreastcancertissue[J].Path
ologe,1987,8:138.
[4] GuptaS,AfaqF,MukhtarH.Involvementofnuclearfactorkap
paB,BaxandBcl2ininductionofcelcyclearestandapoptosis
byapigenininhumanprostatecarcinomacels[J].Oncogene,
2002,21(23):3727.
[5] HouQ,CymbalyukE,HsuSC,etal.Apoptosismodulatoryac
tivitiesoftransientlyexpressedBcl2:rolesincytochromeCre
leaseandBaxregulation[J].Apoptosis,2003,8(6),617.
[6] AmbrosiniG,AdidaC,AltieriD.Anovelantiapoptosisgene.
surviving.expressedincancerandlymphoma[J].NatMed,
1997,3(8):917.
[7] TammI,WangY,SausvileE,eta1.IAPfamilyproteinsurvivin
inhibitscaspaseactivityandapeptosisinducedbyFas(CD95),
Bax,casqases,andanticancerdrugs[J].CancerRes,1998,58:
5315.
[8] 郑清友,靳风烁,李增鹏,等.凋亡抑制因子 survivin在膀胱移
行细胞癌中的表达及意义[J].第三军医大学学报,2005,27
(l0):1030.
·2781·
第33卷第15期
2008年8月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 15
August,2008
Proliferationapoptoticinfluenceofcrocinon
humanbladdercancerT24celline
ZHAOPei1,LUOChunli1,WUXiaohou2,HUHongbo1,LVChunfang1,JIHuiying1
(1.KeyLaboratoryofLaboratoryMedicalDiagnostics,MinistryofEducation,ChongqingMedicalUniversity,
Chongqing400016,China;
2.DepartmentofUrology,TheFirstAfiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China)
[Abstract] Objective:Toinvestigatetheproliferation,apoptosisandmechanismsonT24celoftransitionalcelcarcinomaof
bladder(TCCB)bycrocin.Method:MTTassaywasusedtoevaluatetheproliferationofT24cels.Thechangesofcelcycleandcel
apoptoticpercentageweremeasuredbyflowcytometry.T24celswereinoculatedintoBALB/cnudemicetoestablishmodelofcarcino
maofbladder.Themicewererandomlydividedintocontrolgroupandexperimentalgroup.Aftertreatmentwith50mmol·L-1crocin,
theinhibitedgrowthoftumorwasobserved.Electronicmicroscopewasusedtoobservethemorphologicalchanges.Theexpressionsof
Bcl2,Bax,SurvivinandCyclinD1weredetectedbyimmunohistochemistry.Result:ThegrowthofT24celswasremarkablyinhibited
aftertreatmentofcrocin.FlowcytometricprofilesrevealedthatcrocinledtotheincreaseofthecelsinG0/G1phase,thepercentageof
celapoptosiswasalsoincreased.CrocincouldinhibitthegrowthofBALB/cxenografttumor.Themorphologychangesofcelapoptosis
wereobserved.Bcl2,CyclinD1andsurvivinexpressionsdeterminedbyimmunohistochemicalstainingweredownregulatedaftertreat
mentwithBaxexpressionupregulated.Conclusion:CrocinexertsbothinvitroandinvivoanticancerefectonTCCBT24celline
ThemechanismsmaychangetumourcelcycleandinducetumourcelapoptosisbydownregulatingtheexpressionofBcl2,Survivin,
CyclinD1andupregulatingtheexpressionofBax.
[Keywords] crocin;bladdercancer;apoptosis;celcycle
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20070805
[通讯作者] 帕尔哈提·克里木,Tel:(0991)4362413,Email:parhatke@vip.sina.com
草棉花花瓣提取物对大鼠肝损伤的保护作用
巴吐尔·买买提明,程路峰,闫 冬,帕尔哈提·克里木
(新疆医科大学 药学院,新疆 乌鲁木齐 830054)
[摘要] 目的:探讨草棉花花瓣采用不同工艺提取的黄酮类化合物即提取物Ⅰ(FGFⅠ)和提取物Ⅱ(FGF
Ⅱ)对D氨基半乳糖(DGalN)引起的实验性肝损伤的保护作用并比较2种提取物的作用强度,对药物筛选提供依
据。方法:Wistar大鼠随机分为正常组、模型组、阳性对照组(联苯双酯组,150mg·kg-1)、FGFⅠ大、小剂量组
(50,25mg·kg-1)和FGFⅡ大、小剂量组(50,25mg·kg-1)7个组,腹腔注射350mg·kg-1的DGalN造成急性肝
损伤动物模型;观察2种提取物对血清谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST),肝组织匀浆超氧化物歧化酶(SOD)
活性、丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性等的影响。结果:对DGalN引起的肝损伤动物模型
FGFⅠ和FGFⅡ均能降低血清 ALT,AST活性(P<0.01);FGFⅠ大、小剂量组能增加肝组织 SOD活性(P<0.
01),大剂量可以降低 MDA含量(P<005),但是对 GSHPX活性没有影响;FGFⅡ大、小剂量组可以增加肝脏
SOD,GSHPX活性(P<005)并可以降低 MDA含量(P<005)。结论:FGFⅠ和 FGFⅡ均有一定的保肝作用,
FGFⅡ的作用优于FGFⅠ。
·3781·
第33卷第15期
2008年8月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 15
August,2008