全 文 :InhibitoryefectsandmechanismoftanshinoneⅡAonproliferationof
rataorticsmoothmusclecels
LIXin1,2,DUJunrong2,BAIBo2,YUYan2,ZHENGXiaoyuan2,YANGFang2,ZHENGHu2
(1BasicMedicalSchool,TianjinMedicalUniversity,Tianjin300070,China;
2SchoolofHuaxiPharmacy,SichuanUniversity,Chengdu610041,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsoftanshinoneⅡA(TA,oneoftheactivecomponentsofSalviamiltiorhiza
Bge),ontheproliferationofculturedratvascularsmoothmusclecels(VSMC),andtoclaritytheprobablemechanismMethod:
Celculturetechniquewasusedinvitroandtreatedwithorwithout10% FBSTheinhibitoryefectofTAonproliferationofVSMCwas
observedbycelcount,MTTmetabolismmeasuringandBrdUincorporationassayFlowcytometrywasperformedtotrackcelcycle
progressionWesternboltswereperformedtoevaluateERK1/2activityTheexpressionofcfoswasexaminedbyRTPCRResult:
Theresultsofcelnumber,MTTassayandBrdUincorporationshowedthatTAcoundsignificantlyinhibit10% FBSinducedprolifera
tioninadosedependentmannerFlowcytometry(FCM)analysisindicatedthattheG0/G1phasefractionratioofTAgroupwashigher
thanthatof10% FBSgroup,whiletheSphasefractionratiowaslowerthanthatof10% FBSgroupWesternblot'sresultsdisplayed
thatTAinhibitedthephosphorylationofERK1/2,andinaccordancewiththisfindingsTAcoulddecreasetheearlyelevationofcfos
expressionConclusion:TheseresultssuggestthatTAcaninhibit10% FBSinducedtheproliferationofVSMCThisefectmaybere
latedtoitsblockingVSMCscelcycleinG0/G1phase,inhibitingoftheERK1/2activity,anddecreasingtheexpressionofcfos
[Keywords] tanshinoneⅡA;vascularsmoothmusclecels;celcycle;MAPK;cfos [责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20070920
[通讯作者] 夏之柏,Tel:(020)877557668215,Email:
xzb1234321@sohucom
三氧化二砷治疗大鼠 C6脑胶质瘤的研究
夏之柏,吴新建,齐铁伟,黄正松
(中山大学 附属第一医院 神经外科,广东 广州 510080)
[摘要] 目的:研究三氧化二砷(As2O3)体内外抑制脑胶质瘤生长的作用。方法:将不同浓度 As2O3(1,2,4,
6,8μmol·L-1)加入体外培养的C6脑胶质瘤,MTT法检测体外细胞增殖率,PCNA染色检测细胞增殖活性、TUNEL
法检测原位细胞凋亡和Western印迹检测Bc12蛋白表达水平。另将大鼠 C6胶质瘤细胞(5×105个/15μL)种植
于雄性SD大鼠右侧尾状核(模型组、治疗组各10只),治疗组荷载 C6脑胶质瘤鼠用前面筛选的浓度(1mmol·
L-1)实施肿瘤原位治疗,对照组仅注入生理盐水,观察动物一般情况、生存期、MRI动态变化及病理改变。结果:与
模型组和低浓度组相比,中、高浓度治疗组 C6细胞增殖明显下降(P<001),TUNEL法表明细胞凋亡指数上升
(P<001);Western印迹显示凋亡相关基因Bcl2蛋白表达水平呈下降趋势。模型组动物均于3周内死亡(178±
092)d;治疗组8只动物死于24~36(321±135)d;余2只第120天时处死。治疗组MRI检查:4周时扫描的4
只动物,1只瘤体有缩小,另3只瘤体变化不大;8~12周时,残存2只动物,1只瘤灶基本消失,1只残存小瘤灶。结
论:As2O3具有体内外抑制脑恶性胶质瘤生长的作用,有可能成为临床治疗胶质瘤的候选化疗药物之一。
[关键词] 三氧化二砷;C6鼠脑胶质瘤;细胞凋亡;Bcl2蛋白
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)17215004
20世纪90年代,我国学者应用以三氧化二砷
(arsenictrioxide,As2O3)为主要成分的“癌灵1号”
治疗急性早幼粒细胞性白血病(acutepromylocytic
·0512·
第33卷第17期
2008年9月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 17
September,2008
lrukemia,APL),取得了显著的临床疗效[1]。业已
发现As2O3不仅对急性早幼粒细胞性白血病治疗有
效,而且对多种实体性肿瘤如胃癌、食管癌和头颈恶
性肿瘤等也有良好的效果[24]。笔者先前的研究证
明,As2O3可体外抑制人胶质瘤细胞生长
[5],现进一
步研究了 As2O3对 C6细胞体外生长及荷载脑胶质
瘤鼠的直接治疗作用,为临床应用奠定基础。
1 材料
11 动物 二级雄性 SD大鼠 20只,体重 250~
300g,由中国药品生物制品检定所繁育场提供,其
特征已经鉴定。
12 药物和试剂 纯As2O3试剂购自美国Sigma公
司,配成1mmol·L-1,溶于PBS液,冻存;氮蓝四唑
盐 (MTT,美国 Sigma公司);10%胎牛血清 DMEM
(GIBCO,美国)。原位细胞凋亡检测试剂盒(Boe
hringerMannheim,德国)。
2 方法
21 细胞培养及体外治疗 大鼠 C6胶质瘤细胞
接种于35mm培养皿,加入含10%胎牛血清DMEM
培养液,在5%CO2,37℃条件下培养至细胞接近长
满,进行体外抑瘤实验。实验分6组,即对照组和5
个治疗组。5个治疗组的As2O3液浓度分别为1,2,
4,6,8μmol·L-1[6]。
22 动物模型建立 模型建立参阅文献[7]进行,
大鼠经10%水合氯醛(300mg·kg-1体重)腹腔注
射麻醉后,固定于江湾Ⅰ型脑立体定向仪上,在前囟
位置,右矢状缝旁开30~35mm处用牙钻钻孔,
孔径12mm,用微量注射器将细胞悬液缓慢注入大
鼠右侧尾状核,缝合皮肤。每只动物注入的 C6胶
质瘤细胞数5×105个/15μL。
23 分组及给药 将动物分为模型组和治疗组,每
组10只,接种C6鼠胶质瘤细胞5d后,经核磁共振
成像(MRI)证实有肿瘤形成,于第6天按22项下
方法麻醉、固定动物,在接种相同部位(大鼠右侧尾
状核)注入20μL生理盐水(模型组)或1mmol·
L-1As2O3(治疗组),仅用1次。
24 细胞生长率测定 细胞接种于96孔板,按细
胞密度4000个/孔,分别于接种后1,2,3,4,5,6d
用噻唑蓝比色分析(MTT)法检测。每孔中加入5g
·L-1MTT20μL(1/10培养液),37℃条件下再培
养4h,弃上清,每孔加二甲基亚砜200μL,振摇10
min,紫外分光光度计570nm波长测定各孔吸光度
(A),取每组6孔吸光度的均值。肿瘤细胞存活率
(%)=实验组A/对照组A×100%。
25 Western杂交检测Bcl2蛋白表达 Bcl2单克
隆抗体(抗体稀释液)的Western杂交具体步骤参阅
文献[8]进行,以鼠肌动蛋白单抗检测作为各自的
内对照。
结果判定以不同的蛋白相对分子质量标准电泳
带依其距点样孔的距离作一标准曲线,再以杂交条
带距点样孔的距离与之相对照确定检测蛋白的相对
分子质量大小。用图像分析仪扫描所检测的杂交图
像,得出杂交图像的峰面积值,同时扫描 βactin。
Bcl2和其自身 βactin峰面积值比值代表 Bcl2蛋
白的表达量。
26 免疫组化染色 免疫组化染色参阅文献[8]
进行,即已固定的组织和细胞盖玻片加入稀释的
PCNA(1∶50)单抗,进行免疫组化染色,以细胞膜
和/或细胞浆出现棕黄染色者为 PCNA表达阳性细
胞,计算PCNA标记指数。
27 细胞凋亡检测 按原位细胞凋亡检测试剂盒
说明书进行,将生长有细胞的盖玻片用新鲜配制的
4%多聚甲醛室温固定20min,浸浴后标记再浸浴;
加TUNEL标记反应混合物20~25μL,37℃孵育,
轻摇洗;信号显示和分析:加50μLconverterAP,37
℃孵育,最后加底物显色液100μL,显微镜下控制
显色至满意。光镜下观察细胞核染色情况,阳性凋
亡细胞核显蓝色,阴性细胞不着色。
28 一般观察 各组动物一般状况与生存期,观察
动物觅食、饮水及肢体运动,计算平均生存期。
29 肿瘤MRI动态监测及病理组织学检查 以动
物接种瘤细胞后5~7,14,28,56,84,112d为时限,
用高分辨率 MRI动态监测脑肿瘤体积变化。自然
死亡或处死动物均作肿瘤病理组织学检查。
210 统计方法 采用 SPSS100软件包进行,数
据以 珋x±s表示,多组间分析用 F检验,二组间分析
用t检验。
3 结果
31 体外细胞增殖率测定 与对照组比较,As2O3
处理后,C6细胞存活率均明显下降,且不同浓度组
之间存活率也有明显差异(P<001),提示随着
As2O3浓度增高及作用时间的延长,其抑制肿瘤细胞
增殖的作用渐强(表1)。
32 PCNA染色 As2O3处理组的 C6细胞增殖指
·1512·
第33卷第17期
2008年9月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 17
September,2008
表1 5种浓度As2O3治疗后不同时间C6鼠胶质瘤细胞生长率测定结果(珋x±s,n=6) %
组别 剂量/μmol·L-1 1d 2d 3d 4d 5d 6d
对照 - 10000±129 10000±351 10000±295 10000±481 10000±219 10000±421
As2O3 1 9875±368 9647±325 9499±208 9408±313 9101±521 8955±428
2 9788±156 9641±253 9428±166 9377±478 9007±276 8805±125
4 9631±2611) 8902±1211,2)8451±9081) 8257±10351) 7347±1111) 6994±1801)
6 9608±2841) 9092±3581) 8411±10151) 7281±2861,2) 6566±5321,2) 6398±2071,2)
8 9579±3991) 9001±2361) 7263±1831,2) 6736±3691,2) 6037±3921,2) 5845±2421,2)
注:与对照和1,2μmol·L-1组相比1)P<001;与4μmol·L-1组相比2)P<005
数随药物浓度升高而下降,即对照和低浓度 As2O3
(1,2μmol·L-1)与中、高浓度As2O3(4~8μmol·
L-1)相比P<001;中浓度As2O3(4μmol·L
-1)与
高浓度As2O3(6,8μmol·L
-1)相比P<005。
33 细胞凋亡检测 对照组大鼠 C6胶质瘤细胞
凋亡罕见;中、高浓度As2O3(4~8μmol·L
-1)治疗
的C6细胞凋亡指数明显高于对照和低浓度 As2O3
组(1,2μmol·L-1)(P<001)。
34 As2O3治疗前后 C6细胞 Bcl2蛋白表达 As2
O3处理组的 C6细胞 Bcl2蛋白表达随药物浓度升
高而呈下降趋势(图1)。
A对照组;B-FAS2O31~8μmol·L-1浓度组
图1 对照组和不同浓度As2O3治疗后Bcl2表达
35 动物一般状况和生存期 接种 C6胶质瘤细
胞1周后,对照组大鼠自行觅食水明显减少,继尔出
现进行性左侧偏瘫,3周内死亡(178±092)d;治
疗组8只动物死于24~36(321±135)d;余2只
第120天时处死。
36 MRI监测肿瘤大小及病理检查 对照组接种
细胞1周后有瘤灶形成,MRI呈长 T1长 T2信号,均
匀强化或混杂密度。2周时肿瘤已显著生长,中线
结构移位,同侧侧脑室受压,2周时瘤灶体积为
(1816±886)mm3。治疗组10只大鼠的肿瘤体
积在2周时病灶体积(17713±757)mm3;4周时,
扫描的4只动物,1只瘤体有缩小,另3只瘤体变化
不大,病灶体积(17228±822)mm3;8~12周时,
残存2只动物,1只瘤灶基本消失,1只残存小瘤灶。
2组动物肿瘤组织中可见大量神经胶质来源的
肿瘤细胞,S100与 GFAP呈阳性表达,提示成功地
建立了鼠胶质瘤动物模型。
治疗组观察期间死亡的8只动物瘤体与对照组
相当。
4 讨论
恶性脑胶质瘤是临床上最难治性的肿瘤之一,
积极探索新的治疗方法具有明显的临床实际意义。
笔者先前的研究[5]结果以及 Zhu等[9]和 Kanzawa
等[10]的结果均不同程度地证实 As2O3具有体外抑
制人脑胶质瘤作用,但尚缺乏动物体内进一步验证。
本研究结果显示 As2O3处理后的大鼠 C6胶质
瘤细胞体外生长受到明显抑制,失去指数生长特性,
抑制程度不但随时间延长而加强,而且在一定范围
内也随使用剂量的加大而加强,呈现出剂量依赖关
系,在第6天达最大,抑瘤率5845%。另一方面,
相对高浓度的 As2O3治疗后,肿瘤细胞的增殖活性
明显下降,表明As2O3可以抑制体外培养的大鼠 C6
胶质瘤细胞的生长。进一步证明三氧化二砷对不同
类型的恶性胶质瘤细胞的体外生长具有抑制作用。
目前研究认为,As2O3抗肿瘤作用是多途径的、多靶
点的复杂过程。本组工作发现,与对照组细胞凋亡
罕见相比,As2O3治疗组细胞凋亡明显增加,Western
印迹进一步发现 As2O3处理组细胞 Bc12蛋白表达
水平也相应下降。As2O3诱导人肝细胞 QGY7701
和QGY7703凋亡后,观察到 Bc12基因表达下调,
同时Bax和 Fas基因上调[11]。在诱导头颈部鳞状
细胞癌 PCI1细胞的凋亡中,发现 Bax基因表达上
调,而Bc12基因表达无变化[3],说明 As2O3诱导某
些肿瘤细胞凋亡至少部分是通过改变Bc12家族来
实现,但不同类型的肿瘤细胞,其表达方式改变不
同,相关机制尚待深入研究。
基于体外研究,笔者选择治疗效果最佳的一个
浓度进行体内实验。结果显示,原位注射 As2O3的
10只荷瘤鼠中,其生存时间均有不同程度的延长,
其中2只更获得较长时间的生存,并有1只瘤体在
影像学上消失。表明类似于临床治疗方法的肿瘤原
·2512·
第33卷第17期
2008年9月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 17
September,2008
位治疗也初步证实 As2O3对脑胶质瘤的抑制作用。
孙鸿德等[1]曾报道用“癌灵Ⅰ号”治疗的32例 APL
患者,长期生存者未出现脑膜白血病,认为As2O3可
通过血脑屏障,至今相关验证研究不多。砷剂的毒
性作用主要是通过口服经肠道吸收后,在肝脏内经
酶作用后产生剧毒性,静脉等其他途径给药并无剧
毒性,因此,本组体内研究采用了先前相关研究中使
用、并证明是一种有效途径的瘤内直接注射法,但该
法也存在着瘤内药物分布不均和实施较繁琐等不
足[7]。因此,静脉和鞘内等常规途径给药后致
As2O3体内分布状况有待进一步研究。
[参考文献]
[1] 孙鸿德,马 玲,胡晓晨,等癌灵Ⅰ号结合中医辩证治疗急
性早粒细胞白血病32例[J]中国中西医结合杂志,1992
(12):170
[2] JiangXH,WongBC,YuenST,etalArsenictrioxideinduce
apoptosisinhumangastriccancercelsthroughupregulationof
p53andactivationofcaspase3[J]IntJCancer,2001,91:173
[3] SeolJG,ParkWH,KimES,etalPotentialroleofcaspase3
and9inarsenictrioxidemediatedapoptosisinPCI1headand
neckcancercels[J]IntJOncol,2001,18:249
[4] ShenZY,ShenJ,LiQS,etalMorphologicalandfunctional
changesofmitochondriainapoptoticesophagealcarcinomacels
inducedbyarsenictrioxide[J]WorldJGastroenterol,2002,8:
31
[5] 夏之柏,齐铁伟,陈晓雷,等三氧化二砷对人脑胶质瘤生长
的抑制作用[J]中华实验外科杂志,2005,22(10):1252
[6] ShenZX,ChenGQ,TangW,etalUseofarsenictrioxidein
thetreatmentofacutepromyelocyticleukemia:Ⅱ eficacyand
pharmacokineticsinrelapsedpatients[J]Blood,1997,89:
3954
[7] 夏之柏,浦佩玉,黄 强,等连接蛋白43基因治疗鼠C6脑
胶质瘤的体内实验研究[J]中华肿瘤杂志,2002,24(3):
212
[8] 夏之柏,浦佩玉,黄 强,等连接蛋白基因 Cx43抑制胶质
瘤细胞增殖及其机理的初步探讨[J]中华肿瘤杂志,2003,
25(1):4
[9] ZhuJ,KooenM,Quignon,etalArsenicinducedPMLtargeting
ontonuclearbodies:implicationforthetreatmentofacutepromy
elocyticleukemia[J]ProcNatlCancerSci,1997,94:3978
[10] KanzawaT,KondoY,ItoH,etalInductionofautophagiccel
deathinmalignantgliomacelsbyarsenictrioxide[J]Cancer
Res,2003,63:2103
[11] LiangY,YanC,SchorNF,etalApoptosisintheabsenceof
caspase3[J]Oncogene,2001,20:6570
Studyoninhibitoryefectofarsenictrioxideongrowthof
ratC6gliomacels
XIAZhibai,WUXinjian,QITiewei,HUANGZhengsong
(DepartmentofNeurosurgery,FirstAfiliatedHospital,SunYatsenUniversity,Guangzhou510080,China)
[Abstract] Objective:Toexploretheinhibitoryefectofarsenictrioxide(As2O3)onthegrowthofratC6gliomacels(C6
cels)aswelasfindingoutthefeasibilityofusingAs2O3aschemotherapyofgliomasMethod:C6celsweretreatedbydiferentdose
ofAs2O3(1,2,4,6and8μmol·L
-1)MTTassayandstainingforPCNAwereusedforcelproliferationCelapoptosiswasdeter
minedbyTUNELmethodandBcl2expressionwasstudiedbyWesternblotParentalratC6cels(5×105/15μL)wereimplantedin
torightcaudatenucleusofmaleSDratsascontrolgroupRatsbearingcerebralC6gliomasastreatedgroupweretreatedwith1mmol
·L-1As2O3Thegeneralmanifestation,survivaltime,MRIdynamicscanningandhistopathologicalchangesofalratswereobserved
Result:AlthetreatedcelsshoweddecreasedproliferationinvitroasdetectedbyMTTmethod(P<001)andstainingforPCNAIn
situlabelingapoptoticDNAfragmentofthetreatedcelsdemonatratedthatthecelapoptosissignificantlyincreasedfolowingtreatment
withAs2O3(P<001)WesternblotshowedthattheexpressionofBcl2proteinwasdecreasedAlratsincontrolgroupdiedofcere
bralgliomaswithin3weeksafterimplantationofC6cels(178±092)dEightoutof10ratsintreatedgroupdiedwithin24-36
days(321±135)dandother2oneskeptalivebeyond120dayswithonetreatedratbeingtotalydisappearofthetumorfociandan
otherhavingalitleresidueoftumorConclusion:TheresultdemonstratesthepotentialeficacyofAs2O3inthetreatmentofgliomas
ItalsosuggeststhatAs2O3maybeagoodcandidateforchemotherapyofhumangliomas
[Keywords] arsenictrioxide;ratC6gliomacels;apoptosis;Bcl2expression
[责任编辑 古云侠]
·3512·
第33卷第17期
2008年9月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 17
September,2008