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Effects of ginsenoside Rh2(GS-Rh2) on cell cycle of Eca-109 esophageal carcinoma cell line

人参皂苷Rh2对食管癌细胞Eca-109细胞周期的影响



全 文 :人参皂苷 Rh2对食管癌细胞 Eca109细胞周期的影响
李 丽,齐凤英,刘俊茹,左连富
(河北医科大学,河北 石家庄 050017)
[摘要] 目的:探讨人参皂苷 Rh2(ginenosideRh2,GSRh2)对人食管癌细胞 Eca109生长抑制及细胞周期的影
响。方法:应用MTT法测定GSRh2对细胞的生长抑制作用,HE染色后光镜观察细胞形态变化,应用免疫细胞化学
和Westernblot检测细胞周期调控因子 cyclinE,CDK2(cyclindependentkinase2),p21WAF1基因蛋白表达,采用半定量
RTPCR检测基因mRNA表达。结果:GSRh2对Eca109细胞生长有抑制作用,并呈剂量、时间依赖性。20μg·mL
-1
GSRh2作用1d后细胞达到半数抑制,作用3d的Eca109细胞较对照细胞数目明显减少,细胞形态向正常细胞方
向逆转。细胞周期分析显示,随着GSRh2药物剂量的增加,G0/G1期细胞数逐渐增加,S和 G2/M期细胞数逐渐减
少,10μg·mL
-1和20μg·mL
-1GSRh2处理组和对照组比较有显著性差异。20μg·mL
-1GSRh2处理细胞后,随着作
用时间延长,cyclinE和CDK2蛋白及其mRNA表达水平逐渐增高,而p21WAF1蛋白及其mRNA表达水平逐渐降低。结
论:GSRh2可以将人食管癌细胞Eca109阻滞于G0/G1期,诱导肿瘤细胞分化,并且通过影响细胞周期调控因子 cy
clinE,CDK2,p21WAF1基因的表达抑制食管癌细胞的增殖。
[关键词] 人参皂苷Rh2;食管癌;细胞周期;cyclinE;CDK2;p21WAF1
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2005)20161705
[收稿日期] 20050110
[基金项目] 河北省自然科学基金(301354)
[通讯作者] 齐凤英,Tel:(0311)86265734,Email:xwdw30@
hotmailcom
人参(Panaxginseng)为五加科草本植物的根,
是我国传统的名贵药材,具有抗肿瘤、抗衰老、抗辐
射等多种生物学效应。研究证明人参抗肿瘤的活性
成分主要是人参皂苷[1],通过对各种人参皂苷抗肿
瘤作用的比较发现,人参皂苷Rh2(GSRh2)抑制癌细
胞增殖作用的能力最强。细胞周期调控的紊乱是肿
瘤细胞异常增殖的重要前提,本研究通过体外培养
食管癌细胞 Eca109,观察 GSRh2对其细胞周期及
细胞周期调控因子 cyclinE,CDK2和 p21WAF1基因表
达的影响,以探讨其抗癌的可能机制。
1 材料和方法
11 材料
人食管癌细胞株 Eca109由第四军医大学实验
中心提供,本实验室传代培养。GSRh2购自吉林大
学基础医学院有机化学教研室。RPMI1640培养基
(Gibco公司),胎牛血清(天津灏洋生物公司)。cy
clinE,CDK2,p21WAF1鼠抗人单克隆抗体(北京中山
生物技术有限公司)。ECL增强化学发光试剂(Santa
Cruz公司),聚偏二氟乙烯膜(PVDF,Milipore公司)。
Trizol试剂(Gibco公司)。RTPCR试剂(Promega公
司)。
12 细胞培养
Eca109细胞用含 10%胎牛血清的 RPMI1640
培养基(含100U·mL-1青霉素和01mg·mL-1链霉
素),于37℃,5%CO2恒温培养箱中培养,细胞呈单
层生长,达 80%左右融合时传代,细胞消化采用
025%的胰酶和002%EDTA混合消化液。
13 MTT法
取对数生长期的 Eca109细胞,用 025% 的胰
酶和002%EDTA混合消化液消化,用含 10%小牛
血清的RPMI1640培养基配成单个细胞悬液,调整
细胞含量为1×104·mL-1后加于96孔板,每孔体积
200μL,每排 6复孔。加盖,在 37℃,5% CO2恒温
培养箱中培养24h,更换培养液,第2排加入01%
溶剂,从第3排起各排加 GSRh2,终含量依次为40,
20,10,5,25μg·mL
-1,继续培养,分别于加药后24,
48,72h进行 MTT测定:每孔加入 5mg·mL-1MTT
溶液20μL,孵育4h后,弃去培养液,每孔加入 200
μL二甲基亚砜,振荡10min后用酶联免检测仪(波
长490nm)测定各孔吸光度值。
14 细胞形态观察
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6孔板中放置盖玻片,培养细胞爬片生长。分
别用5,10,20,40μg·mL
-1的GSRh2处理细胞1,2,3
d,与相应的对照细胞均经 95%乙醇原位固定,HE
染色,光镜下观察细胞形态变化。
15 流式细胞仪检测细胞周期
将GSRh2共设立0,5,10,20,40μg·mL
-15个药
物组和24,48,72h3个药物作用时间组,用1∶1的胰酶
和EDTA混合消化液消化细胞制成细胞悬液,1000r·
min-1离心5min,生理盐水清洗,调整每份样品的细
胞数为1×106·mL-1,70%冷乙醇固定过夜。采用碘
化丙啶(propidiumiodide,PI)一步插入性 DNA荧光染
色方法。每份样品中加入1mL染液(PI50μg·mL
-1,
RNA酶10μg·mL
-1及1% TritonX100),于4℃染色
30min后上机检测,分析细胞周期。
16 免疫细胞化学检测基因蛋白表达
取对数生长期的细胞,用混合消化液消化,制成
单细胞悬液,接种于预先放置了盖玻片的6孔板中,
24h后更换培养液,分组加入不同含量的 GSRh2,
继续培养24,48,72h。取出盖玻片,用001mol·L-1
PBS(pH74)洗 2次后,冷丙酮固定 10min。3%
H2O2去除内源性过氧化物酶,5%羊血清封闭非特
异性抗原,加入小鼠抗人 cyclinE,CDK2和 p21WAF1单
克隆抗体(应用剂量为 1∶50),4℃过夜;加入二抗,
室温30min;加入辣根过氧化物酶标记的链霉亲合
素;DAB反应显色;苏木素复染,中性树胶封片,光
镜观察阳性信号。
17 Westernblot检测基因蛋白表达
接种10mL(1×106·mL-1)生长良好的 Eca109
细胞于培养瓶中,RPMI1640培养基培养过夜,次日
给予终含量为 20μg·mL
-1的 GSRh2,继续培养 24,
48,72h,弃去培养基,01mol·L-1PBS(pH74)冲
洗,加入200μLRIPA细胞裂解液(1%SDS,1%Tri
tonX100,5%脱氧胆酸钠,100mg·L-1苯甲基磺酰
氟等),细胞刮子收集细胞,冰浴 30min,12000r·
min-1,4℃离心20min,吸取上清液,Lowry法测定蛋
白浓度。12%十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电
泳(SDSPAGE)后转移至 PVDF膜。5% 脱脂奶粉封
闭PVDF膜2h,加入 cyclinE,CDK2,p21WAF1一抗(1∶
200稀释),4℃过夜。洗膜后加辣根过氧化物酶标
记的二抗(1∶5000稀释),37℃孵育15h,洗膜后加
ECL(增强化学发光)试剂,将PVDF膜放入X光片暗
盒,压片,显影,定影。应用 LabWorks45分析软件
对Western条带进行定量分析,以βactin作为内对
照,确定杂交条带的相对吸光度值。
18 半定量RTPCR检测基因mRNA的表达
接种10mL(1×106·mL-1)生长良好的 Eca109
细胞于培养瓶中,RPMI1640培养基培养过夜,次日
给予终含量为 20μg·mL
-1的 GSRh2,继续培养 24,
48,72h,弃去培养基,冷01mol·L-1的TBS冲洗,以
Trizol试剂提取总RNA,用紫外分光光度计测定其纯
度(A260/A280≥18)并定量,在 1%琼脂糖凝胶上电
泳验证 RNA完整性。在逆转录酶(AMV)催化下合
成cDNA,以适量cDNA为模板在 TaqDNA聚合酶催
化下进行 PCR扩增。扩增体积 25μL,所用引物均
由上海生工生物公司合成(见表 1),以管家基因磷
酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)扩增产量为内参照。扩增
条件为:95℃ 5min,95℃ 1min,相应温度退火 1
min,72℃1min进行30个循环,72℃延伸10min。
将PCR产物在2%琼脂糖凝胶中电泳,置于凝胶图
像分析系统(UVP公司,美国)进行吸光度扫描,应用
LabWorks45分析软件进行定量分析,用目的基因
的吸光度值与管家基因 GAPDH吸光度的比值代表
目的基因的相对表达含量。
19 统计学处理
应用SPSS110统计软件,与对照组比较采用 t
检验,P<005具有统计学意义。
表1 PCR扩增所用引物
基因 引物序列 退火温度/℃ 产物长度/bp
cyclinE sense 5’ATACAGACCCACAGAGACAG3’ 55 301
antisense 5TGCCATCCACAGAAATACTT3’
CDK2 sense 5’GCTTTCTGCCATTCTCATCG3’ 528 317
antisense 5’GTCCCCAGAGTCCGAAAGAT3’
Cp21WAF1 sense 5’CAGGGGACAGCAGAGGAAGA3’ 58 335
antisense 5’GGGCGGCCAGGGTATGTAC3’
GAPDH sense 5’ACGGATTTGGTCGTATTG3’ 52 414
antisense 5’TGATCTTGAGGCTGTTGTC3’
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2 结果
21 MTT法测定细胞生长抑制(图1)
MTT法测定反映活细胞量。结果显示 GSRh2
对Eca109细胞生长有抑制作用,并呈剂量、时间依
赖性,高剂量组的抑制作用随着时间的积累要大于
低剂量组,溶剂对药物作用没有明显影响。提示
10,20,40μg·mL
-1为有效药物剂量,但 40μg·mL
-1
时已经发生细胞毒作用。按照细胞生长抑制率计算
公式:
生长抑制率(%)=(1-实验组 A/对照组 A)×100%
GSRh2对细胞生长的半数抑制剂量(IC50)为
193μg·mL
-1,故选取20μg·mL
-1(IC50的近似值)分
别处理细胞1,2,3d,进行相关检测。
图1 GSRh2对Eca109细胞的生长抑制作用
22 GSRh2对细胞形态影响
经5,10μg·mL
-1GSRh2处理后,与不加药的对
照组比较,细胞形态变化不明显。20μg·mL
-1GS
Rh2处理3d的Eca109细胞较对照细胞数目明显减
少,细胞成片生长的趋势减弱,互相分散,细胞分裂
相明显减少。部分细胞由原来的多角形转变为长梭
形,细胞轮廓变得清晰,细胞核变小,核仁数目减少,
染色质凝集,胞质浓缩,核质比例降低。而经40μg·
mL-1处理的细胞出现坏死,细胞轮廓消失,核崩解。
23 GSRh2作用后细胞周期变化
GSRh2处理24h后收集细胞,用流式细胞仪检
测各期细胞数。随着药物剂量的增加,Eca109细胞
在细胞周期中的分布发生了明显的变化。G0/G1期
细胞数逐渐增加,S和G2/M期细胞数逐渐减少。但
5μg·mL
-1剂量组与对照组无显著性差异,10,20μg·
mL-1剂量组与对照组比较差异具有统计学意义
(P<001和 P<005)。
24 免疫细胞化学检测结果
20μg·mL
-1GSRh2对 Eca109细胞分别作用
24,48,72h后,观察细胞周期调控因子cyclinE,CDK2
和p21WAF1蛋白表达情况,和不加药对照组进行比
较。结果显示,cyclinE和p21WAF1蛋白阳性表达物质
主要位于细胞核,胞质轻度着色;CDK2蛋白阳性物
质主要位于细胞质,少数有核着色。随着药物作用
时间的延长,蛋白表达变化渐趋明显,尤其在药物作
用72h后,cyclinE和CDK2蛋白表达水平明显降低,
而p21WAF1蛋白表达水平有所增高。
表2 GSRh2对Eca109细胞周期的影响(珋x±s,n=3)
组别
剂量
/μg·mL
-1
G0/G1
/%

/%
G2/M
/%
对照组 4070±090 3648±071 2282±142
GSRh2 5 4227±077 3613±032 2157±102
10 4535±0821) 3550±0412) 1915±1151)
20 5432±1291) 3218±0481) 1367±1391)
注:与对照组比1)P<001,2)P<005
25 Westernblot检测基因蛋白表达(图2)
20μg·mL
-1GSRh2对 Eca109细胞分别作用
24,48,72h后,检测 cyclinE,CDK2,p21WAF1蛋白表达
情况,与不加药的对照组进行比较。结果显示,药物
作用 24h后蛋白表达发生明显变化,cyclinE和
CDK2蛋白表达水平降低(cyclinE变化更为明显),
p21WAF1蛋白表达水平增高,而且随着药物作用时间
的延长,有明显的时效关系。
图2 Westernblot检测20μg·mL
-1GSRh2处理细胞
后cyclinE,CDK2,p21WAF1蛋白表达
26 RTPCR检测基因mRNA表达(图3)
20μg·mL
-1GSRh2处理Eca109细胞24,48,72
h后,分别检测 cyclinE,CDK2,p21WAF1基因 mRNA的
表达情况,与不加药的对照组进行比较。结果显示,
药物作用 24h后 mRNA表达发生了明显变化,cy
clinE和CDK2mRNA表达水平皆降低,p21WAF1mRNA
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图3 半定量RTPCR检测20μg·mL
-1
GSRh2处理后cyclinE,CDK2,p21WAF1mRNA表达
水平增高。药物作用48h和24h差别不显著,但作
用72h后,mRNA表达又进一步发生了变化。
3 讨论
GSRh2是由人参中提取的天然活性成分,属于
二醇组皂苷。各国学者先后通过多种体内外实验证
实,GSRh2可以通过改变细胞周期的时相性分布,
诱导细胞分化或凋亡,从而抑制多种肿瘤细胞的增
殖与生长[28],是一种有应用前景的癌细胞分化诱导
剂。GSRh2在食管癌细胞中的研究还未见报道,本
研究通过体外培养食管癌细胞 Eca109,观察了 GS
Rh2对其细胞周期的影响,以及细胞周期调控因子
cyclinE、CDK2和p21WAF1基因表达水平的变化,以探
讨其抗癌的可能机制。
本研究结果显示,GSRh2能够抑制食管癌细胞
Eca109的增殖,并且有时间和剂量依赖性。20μg·
mL-1GSRh2作用1d时,细胞的生长抑制率可以达
到50%;作用3d后,食管癌细胞生长方式和形态变
化开始明显,癌细胞的恶性表型发生逆转。40μg·
mL-1GSRh2处理后,发生了明显的细胞毒作用,作
用3d后导致细胞死亡。说明 20μg·mL
-1GSRh2
对食管癌细胞Eca109具有诱导分化作用。
GSRh2影响 Eca109细胞周期时相性分布,随
着药物剂量的增加,G0/G1期细胞数逐渐增加,S和
G2/M期细胞数逐渐减少。说明 GSRh2可以使食管
癌细胞阻滞在G0/G1期,不再增殖而进行 DNA修复
和细胞分化,通过阻止受损细胞进入 S期进行 DNA
的合成而抑制癌细胞的过度增殖,诱导其分化。
G1期检查点正负向调控基因的功能异常是肿
瘤细胞发生异常增殖的机制之一。cyclinE是细胞G1
期到S期转换过程中基本的和广泛的调节因子[9],
当细胞受到生长信号的刺激时,cyclinE表达上调,
与CDK2(cyclindependentkinase2)结合形成活化的
cyclinECDK2复合体,导致 pRb(视网膜母细胞瘤基
因蛋白)磷酸化,释放出重要的核转录因子 E2F,从
而引起一系列与 S期有关的靶分子的表达,促使细
胞完成 DNA复制,促进细胞增殖。p21WAF1是 CKIs
(cyclindependentkinaseinhibitors)中的 Cip/Kip家族
成员之一,在正常细胞中,能与cyclin/CDK复合物结
合并抑制其活性。p21WAF1基因表达降低或失活可以
促使细胞发生转化。本研究表明 GSRh2将细胞阻
滞于G0/G1期的同时,还可以影响细胞周期调控因
子的表达,使 G0/G1期正调控基因 cyclinE和 CDK2
表达减少,负调控基因 p21WAF1表达增加,从而抑制
食管癌细胞增殖,诱导其分化。GSRh2可以将 Eca
109细胞阻滞于 G0/G1期,诱导细胞分化,并且影响
细胞周期调控因子的表达,这是其抗肿瘤的可能机
制之一。
[参考文献]
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EfectsofginsenosideRh2(GSRh2)oncelcycleof
Eca109esophagealcarcinomacelline
LILi,QIFengying,LIUJunru,ZUOLianfu
(DepartmentofPathology,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsofginsenosideRh2(GSRh2)ongrowthinhibitionandcelcycleofEca109
esophagealcarcinomacellineincultureMethod:TheefectsofGSRh2oncelgrowthinhibitionwasdetectedbyMTTassayCelcyclewas
analyzedbyflowcytometry(FCM)CelmorphologywasobservedbyalightmicroscopeafterHEstainingTheproteinexpressionofcelcycle
components(cyclinE,CDK2,p21WAF1)wereexaminedbyimmunocytochemistryandWesternblotThemRNAexpressionwereexaminedby
semiquantitativeRTPCRResult:GSRh2inhibitedtheproliferationofEca109celsindoseandtimedependentmannersTheinhibitionrate
wasabout50%after1daytreatmentwith20μg·mL
-1GSRh220μg·mL
-1GSRh2inducedthematurediferentiationandmorphologicalre
versionWithincreasingdoseofGSRh2treatment,thecelnumberofG0/G1phasewasincreased,whereasitdecreasedatSandG2/Mphase
Therewassignificantdiferencebetween10,20μg·mL
-1GSRh2groupsandthecorespondinggroupwithoutGSRh2treatementAftertreat
ingcelsby20μg·mL
-1GSRh2for1,2,3daysindividualy,theproteinandmRNAexpressionofbothcyclinEandCDK2reduced,whilethe
expressionofp21WAF1enhancedgradualyConclusion:GSRh2couldarestEca109celsatG0/G1phaseandinduceceldiferentiationtend
ingtonormalFurthermore,GSRh2hadanefectonexpressionofcelcyclecomponents(cyclinE,CDK2andp21WAF1)toinhibitEca109
celproliferation
[Keywords] ginsenosideRh2;Esophagealcarcinoma;celcycle;cyclinE;CDK2;p21WAF1
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20050222
[通讯作者] 郑树,Tel:(0571)87214404,Fax:(0571)87214404,Email:zhengshu@zjueducn
康莱特注射液对肺癌 A549细胞环氧化酶
作用的研究
董庆华,钟 献,郑 树
(浙江大学 医学院 附属第二医院 肿瘤研究所,浙江 杭州 310009)
[摘要] 目的:研究康莱特注射液对 IL1β刺激后 A549肺癌细胞环氧化酶(COX)表达的抑制作用。方法:用
RTPCR方法检测100~300μL·mL
-1不同含量康莱特注射液作用前后 A549肺癌细胞 COX1,COX2mRNA表达变
化,同时用Westernblot检测COX2蛋白表达变化。结果:A549细胞在康莱特注射液作用前后 COX1的 mRNA表达
无明显变化,但COX2的mRNA和蛋白表达随着药物作用浓度增加而逐渐降低。结论:康莱特注射液能选择性抑
制A549肺癌细胞COX2表达。
[关键词] 康莱特注射液;环氧化酶;肺癌
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