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土槿皮乙酸通过P53和caspase蛋白抑制人乳腺癌细胞MCF-7生长机制研究



全 文 :土槿皮乙酸通过P53和caspase蛋白抑制
人乳腺癌细胞 MCF-7生长机制研究
田杰1,任配友2,李锐2,刘春禹3
(1.长春医学高等专科学校,吉林长春 130031;2.吉林大学白求恩第一医院甲状腺外科,吉林长春 130000;
3.长春中医药大学附属医院针灸科,吉林长春 130000)
摘要:MCF-7细胞是caspase 3功能缺失的乳腺癌细胞,本研究结果发现土槿皮乙酸(PAB)可激活caspase 3的上游蛋白
caspase 8和caspase 9来诱导细胞凋亡,同时PAB通过P53蛋白诱导人乳腺癌细胞 MCF-7凋亡。本试验结果为进一步阐明
PAB抗乳腺癌奠定了基础。
关键词:土槿皮乙酸;P53蛋白;caspase 8;caspase 9;MCF-7细胞;凋亡
中图分类号:Q344+.14     文献标识码:A     文章编号:1671-7236(2014)05-0155-03
收稿日期:2013-11-04
作者简介:田杰(1969—),女,吉林人,硕士,副教授,研究方向:
天然药物有效成分及作用机理。
通信作者:刘春禹(1978—),男,吉林人,硕士,研究方向:针灸学
和肿瘤分子药理学。E-mail:544125048@qq.com
基金项目:吉林省中医药管理局(2012-030)。
  土槿皮为松科植物金钱松的干燥根皮或近
根树皮,土槿皮乙酸(pseudolaric acid B,PAB)是
从土槿皮中分离得到的新型二萜酸化合物。研
究结果表明PAB具有抗真菌(Li等,1995)、抗肿
瘤(Yu等,2007;于静华等,2011)、抗血管生成
(Tan等,2004)、抗微管(Tong等,2006)等药理作
用。本试验旨在研究 PAB诱导人乳腺癌细胞
MCF-7凋亡的模型中P53蛋白和caspase家族蛋
白的活化,以期为进一步探讨PAB的抗肿瘤作用
机制提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试剂 PAB购于中国药品生物制品检定
所,应用时用二甲基亚砜(DMSO)溶解,并使DM-
SO的终浓度低于0.1%;DMSO 和 P53抑制剂
(pifithrin)均购自Sigma公司;caspase 8和caspase
9抑制剂均购自Calbiochem公司;RPMI 1640培养
基购自Gibco公司;胎牛血清购自北京元亨圣马生
物试剂公司;P53、caspase 8、caspase 9、tubulin抗体
及辣根过氧化物酶标记的二抗均购自Santa Cruz
公司。
1.1.2 细胞 MCF-7细胞购自 American Type
Culture Colection(ATCC)。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养及 MTT分析抑制率 MCF-7细
胞单层接种在含10%胎牛血清、20g/L谷氨酰胺的
RPMI 1640培养液中,在37℃、5%二氧化碳培养
箱中培养。取处于对数生长期的 MCF-7细胞接种
于96孔培养板中,1×104/孔,100μL/孔,培养12h
后,加入1.25、2.5、10μmol/L PAB分别作用12、
24、36、48h后测定其抑制率。每个浓度设3个平
行孔,于37 ℃、5%二氧化碳培养箱中继续培养
36h,每孔加入5g/L MTT 20μL,继续培养3h
后,加入150μL DMSO溶解,于酶标仪492nm处
检测,计算药物的体外生长抑制率。
1.2.2 形态学观察 以每孔1×105 个细胞接种于
6孔板中,培养12h后,6孔分别加入空白培养液、
4μmol/L PAB、1μmol/L P53抑制剂、1μmol/L
P53抑制剂+4μmol/L PAB、20μmol/L caspase 8
抑制剂、20μmol/L caspase 8抑制剂+4μmol/L
PAB、20μmol/L caspase 9 抑制剂、20μmol/L
caspase 9抑制剂+4μmol/L PAB,作用36h后,用
倒置光学显微镜观察并记录形态学变化。
1.2.3 Western blotting分析蛋白表达 收集5×
106 个以上细胞,3000r/min离心10min,PBS洗2
次,80μL 细胞裂解液(50mmol/L HEPES、1%
Triton X-100、100 mmol/L NaF、1mmol/L ED-
TA、1 mmol/L EGTA、2 mmol/L 正 钒 酸 钠、
1mmol/L PMSF、10g/L pepstatin A)于冰上裂解
1h,10000r/min离心5min,收集上清。加入20μL
5×上样缓冲液(250mmol/L Tris-HCl(pH 6.8),
100g/L SDS,50%甘油,5g/L溴酚兰,5%二巯基
乙醇),沸水中煮3min,使蛋白变性。每个点样孔
·551·中国畜牧兽医  2014年第41卷第5期 生理生化
加20μL样品液;12% SDS-聚丙烯酰胺凝胶分离
蛋白;凝胶上的蛋白带转移到硝酸纤维素膜上;封
闭液封闭膜上的蛋白结合位点2h;加入抗P53、
caspase 8和caspase 9的抗体(一抗)及辣根过氧化
物酶标记的二抗;显色。
1.2.4 数据分析 所有试验结果均得自3次独立
试验,数据以平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 PAB对 MCF-7细胞增殖的影响 1.25、2.5
和10μmol/L PAB分别作用12、24、36、48h后,其
抑制率结果见图1。由图1可知,12h不同浓度
PAB的作用效果并不是很明显,但从24h开始,
PAB的抑制率明显增加,并呈时间剂量依赖性。
图1 PAB抑制 MCF-7细胞增殖
 
2.2 P53、caspase 8和caspase 9抑制剂对PAB诱
导的细胞凋亡的影响 4μmol/L PAB作用36h,
细胞浮起变圆,凋亡小体出现。但加入P53抑制剂
及caspase 8和caspase 9抑制剂后,浮起变圆细胞
数目减少(图2)。结果表明PAB激活P53、caspase
8和caspase 9蛋白以诱导细胞凋亡。
图2 P53、caspase 8和caspase 9对PAB诱导的细胞凋亡的影响
注:①A,空白对照;B,PAB;C,P53抑制剂;D,PAB+P53抑制剂;E,caspase 8抑制剂;F,PAB+caspase 8抑制剂;G,caspase 9抑制剂;
H,PAB+caspase 9抑制剂。②箭头表示凋亡小体。
 
2.3 PAB对P53、caspase 8和caspase 9蛋白表达
的调节作用 4μmol/L PAB作用不同时间点后,
细胞内P53蛋白的表达逐渐增加,在36h时细胞内
P53蛋白表达最高,而细胞内caspase 8的前体
(procaspase 8)和caspase 9的前体(procaspase 9)
的表达逐渐减少(图3),结果表明其被裂解为活性
形式。
·651· 生理生化 中国畜牧兽医  2014年第41卷第5期
图3 PAB对P53、caspase 8及caspase 9蛋白的调节
 
3 讨论
PAB诱导多种肿瘤细胞凋亡,其作用机制涉及
到死亡受体途径、线粒体途径及有丝分裂原活化的
蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases)途径。
但 MCF-7细胞是caspase 3功能缺失的细胞(Yu
等,2007),而caspase 3是凋亡的执行蛋白,主要促
进DNA的剪切及DNA片段化,研究结果发现没有
caspase 3的活化细胞不易凋亡(Fu等,2013)。在
本研究中PAB时间剂量依赖的抑制 MCF-7细胞生
长,表明其对caspase 3缺失的乳腺癌细胞具有抗肿
瘤效 果。caspase 的 前 体 procaspase 被 剪 切 为
caspase后执行功 能,caspase 3 的 上 游 蛋 白 是
caspase 8和caspase 9,caspase 8参与死亡受体途
径,而caspase 9参与线粒体途径(Chinnaiyan等,
1995;Wajant,2002;Nagata等,1995),不同的应激
诱导不同通路的激活。尽管前期研究已确定PAB
诱导细胞凋亡,但PAB作用后,其上游蛋白caspase
8和caspase 9是否活化仍未知。本研究结果发现
PAB作用12h后,细胞内 procaspase 8和 pro-
caspase 9表达降低,表明其前体在PAB作用后被
剪切为活性的caspase 8和caspase 9,证明caspase
8和caspase 9参与细胞凋亡,即线粒体途径和死亡
受体途径均参与PAB诱导的细胞凋亡。但caspase
8和caspase 9下游蛋白caspase 3在MCF-7细胞中
是缺失的,说明caspase 8和caspase 9可能绕过
caspase 3直接执行凋亡功能,或通过其他蛋白诱导
细胞凋亡,这需进一步的试验验证。P53是细胞内
的主要蛋白,其参与多种细胞功能,如凋亡和细胞周
期阻滞等(Caroline等,1998;May等,1999)。P53
抑癌基因在许多肿瘤细胞中已确实,本研究结果发
现 MCF-7细胞中有P53蛋白的表达,抑制P53蛋
白后,细胞凋亡减少,而P53蛋白在PAB作用后表
达上调,表明P53参与细胞凋亡。本研究结果为进
一步探讨PAB抗肿瘤机制奠定基础,证明在没有
caspase 3的人乳腺癌细胞中上游蛋白可被活化的
事实,这为开发抗乳腺癌药物奠定基础。
参 考 文 献
1 于静华,张亚宏,刘春禹,等.土槿皮乙酸B增加活性氧水平诱导
人乳腺癌 MCF-7细胞凋亡和衰老的研究[J].中国畜牧兽医,
2011,38(7):63~65.
2 Caroline C R,Philippe R,Elisheva Y R.Mechanisms of p53-in-
duced apoptosis:In search of genes which are regulated during
p53-mediated cel death[J].Toxicol Lett,1998(102~103):
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3 Chinnaiyan A M,O’Rourke K,Tewari M,et al.FADD,a no-
vel death domain-containing protein,interacts with the death do-
main of Fas and initiates apoptosis[J].Cel,1995,81(4):505~
512.
4 Fu Q,Duan X,Yan S,et al.Bioluminescence imaging of
caspase-3activity in mouse liver[J].Apoptosis,2013,18(8):
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optosis,senescence,and mitotic arrest in human breast cancer
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·751·中国畜牧兽医  2014年第41卷第5期 生理生化
牛乳蛋白合成的分子调控机制
林忠荔1,2,江明锋1,2,任洪辉1,2
(1.西南民族大学青藏高原研究院,四川成都 610041;
2.动物遗传育种学国家民委—教育部重点实验室,四川成都 610041)
摘要:乳蛋白是乳汁的主要成分之一,具有极高的营养价值,含有人体所需的必需氨基酸。作者主要介绍了乳蛋白合成
的相关通路:氨基酸转运系统(amino acid transport system)、蛋白酪氨酸激酶-2信号转导子和转录激活子-5(Janus tyrosine ki-
nase 2-signal transducer and activator of transcription 5,Jak2-Stat5)信号转导途径和雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of ra-
pamycin,mTOR)信号通路的调控。氨基酸转运系统为乳蛋白形成提供前体原料,信号转导子和转录激活因子(signal trans-
ducer and activator of transcription,Stat)家族是调控乳蛋白表达的信号传导因子,特别是Stat5对于乳蛋白的合成有重要作
用,而mTOR信号通路整合了催乳素、胰岛素等激素及EIF4E、AKT等细胞因子来调控蛋白相关基因的表达,此外还涉及乳
蛋白合成,对于提高乳汁营养价值具有重要意义。
关键词:氨基酸;信号转导子和转录激活因子(Stat)家族;雷帕霉素靶蛋白(mTOR);胰岛素;乳蛋白
中图分类号:Q51     文献标识码:A     文章编号:1671-7236(2014)05-0158-05
  乳汁是乳腺的分泌物,乳腺是哺乳动物的泌乳
器官。目前,对乳腺的研究主要集中在人、鼠、牛等
物种上。人类乳腺研究主要集中在乳腺癌领域
(Lahlou等,2007;Shakya等,2008;Ayyanan等,
2006),鼠类则偏向于泌乳机制的解析(Hrtig等,
收稿日期:2013-11-12
作者简介:林忠荔(1989—),女,四川人,硕士生,研究方向:遗
传学。
通信作者:江明锋(1971—),男,四川人,教授,博士,主要从事高
原生物生理基因组学及优质基因的开发利用研究。
E-mail:mingfengjiang@vip.sina.com
基金项目:自然科学基金(31172198);教育部科学技术研究重点
项目(210264);2011年度留学人员科技活动项目择
优资助项目;西南民族大学研究生“创新型科研项目”
(CX2014SZ119)。
1993;Chiluiza等,2011),而对牛乳腺的研究则侧重
于乳汁中乳脂、乳蛋白和乳糖的营养价值及其调控
机制的阐释(Volpe等,2010;Bionaz等,2008),作者
主要以牛为例阐明乳蛋白合成及相关基因表达调控
机制。牛通过乳腺上皮细胞分泌牛奶,牛奶富含丰
富的营养,是人们生活中摄取营养物质的重要食品。
在哺乳动物的乳汁中主要含有脂质、蛋白质、非蛋白
含氮化合物、糖类、无机物质、维生素、酶类、激素和
生长因子等(汪玉松等,1995),其中,最有营养价值
的是乳糖、乳脂和乳蛋白。乳糖能为人体的生理活
动提供大量的能量,促进肠道的吸收,乳脂中含有多
种脂肪酸,是乳中最重要的能量物质。乳蛋白的营
养价值则体现在满足机体生长和维持日常生命活动
的需要。
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
牛乳蛋白几乎含有人体所需要的全部必需
Study on Pseudolaric Acid B Inhibited Cel Growth through P53,
Caspase 8and Caspase 9in MCF-7Cels
TIAN Jie1,REN Pei-you2,LI Rui 2,LIU Chun-yu3
(1.Changchun Medical Colege,Changchun 130031,China;2.Department of Thyroid Surgery,
the First Hospital of Jilin University,Changchun 130000,China;3.Acupunture Department,
the Affiliated Hospital to Changchun University of Chinese Medicine,Changchun 130000,China)
Abstract:The assay was aimed to study the inhibitory mechanism of pseudolaric acid B(PAB)in MCF-7cel line.MCF-7
cel was human breast cancer cel lacking of caspase 3function.In this study,it was found that PAB activated caspase 8and
caspase 9to induce cel apoptosis.Meanwhile PAB up-regulated P53protein expression.Therefore PAB induced MCF-7cel
apoptosis through increasing P53protein expression and promoting the activation of caspase 8and caspase 9.
Key words:pseudolaric acid B;P53;caspase 8;caspase 9;MCF-7cel;apoptosis
·851· 生理生化 中国畜牧兽医  2014年第41卷第5期