肿瘤防治研究  2014, Vol.41 Issue (4): 320-323.   PDF    
二氢青蒿素对卵巢癌SKOV3细胞的抑制作用
杜玉丹1,余立群2,罗 瑾1    
1.330006 南昌,南昌大学研究生院;
2.航空总医院妇科
摘要目的研究二氢青蒿素(dihydroartemisinin,DHA)诱导卵巢癌SKOV3细胞凋亡。方法 用 MTT法检测DHA对SKOV3细胞的增殖抑制作用,流式细胞仪(FCM)测其凋亡率,反转录-聚合酶 链反应(RT-PCR)检测Bcl-2、Bax的表达。结果 双氢青蒿素对卵巢癌SKOV3细胞有明显的增殖抑 制效应,呈明显的时间-剂量依赖性。DHA处理SKOV3细胞后,24、28、72 h的IC50值分别为117、 35.677、23.382 μmol/L。二氢青蒿素可以抑制SKOV3细胞增殖,促进其凋亡,下调Bcl-2基因的表 达,增加Bax基因的表达,并有时间、浓度依赖性。结论 二氢青蒿素对人卵巢癌SKOV3细胞有体外 抑制作用, 可能通过下调Bcl-2、增加Bax基因的表达来促进细胞的凋亡。
关键词: 二氢青蒿素     卵巢癌SKOV3     细胞凋亡    
Inhibition of Dihydroartemisinin on Ovarian Cancer Cell SKOV3
DU Yudan1,YU Liqun2,LUO Jin1     
1.The Graduate School of Nanchang University,Nanchang 330006, China;
2.Department of Gynaecology, Aviation General Hospital
AbstractObjective To investigate the effects of Dihydroartemisinin (DHA) on inducing the apoptosis of human ovarian cancer cell SKOV3. Methods The inhibition of DHA on SKOV3 proliferation was detected by MTT. Apoptosis rate was evaluated by flow cytometry assay. mRNA expression of Bcl-2 and Bax was analyzed by RT-PCR assay. Results DHA significantly inhibited the proliferation and induced the apoptosis of SKOV3 cells in a time and dose dependent manner. After SKOV3 cells treated with DHA, the IC50value of 24, 28 and 72 h was 117, 35.677 and 23.382 μmol/L respectively. DHA could inhibit the proliferation and induce the apoptosis of ovarian cancer SKOV3 cells, reduce the expression of Bcl-2 and increase the expression of Bax, in a dose- and time-dependent manner.Conclusion Dihydroartemisinin could be a suppressor for ovarian cancer SKOV3 cells in vitro. DHA could induce the apoptosis of SKOV3 cells by upregulating Bax protein expression and downregulating Bcl-2 gene. Key words:Dihydroartemisinin;Human ovarian cancer cell SKOV3;Apoptosis
Key words: Dihydroartemisinin     Human ovarian cancer cell SKOV3     Apoptosis    
0 引言

上皮性卵巢癌发病隐匿,发现时多为晚期,而 且治疗效果差,63%的患者确诊已为晚期(Ⅲ~Ⅳ 期),75%的患者在初治后的两年内易复发[1],广 泛性肿瘤细胞减灭术和多疗程化疗是卵巢上皮癌 的基本治疗原则。其中以铂类为基础的联合化疗 是卵巢癌治疗的重要组成部分,而肿瘤细胞多药 耐药性和化疗药物的不良反应,常导致化疗的失 败。寻找新的、低毒性的、有效杀灭肿瘤细胞并对 基础化疗药有增敏的药物迫在眉睫。二氢青蒿素 (dihydroartemisinin,DHA)是一种青蒿素类药物中 活性较强的衍生物,是青蒿素类药物在体内的主要 活性代谢产物。近年来研究发现,DHA除可抗疟疾 外,在体内、外均具有抗肿瘤作用,与其他青蒿素 类衍生物相比具有更强的抗肿瘤活性[2]。本研究以 人卵巢癌SKOV3细胞为对象,观察二氢青蒿素对该 细胞系的体外抑制作用。 1材料与方法 1.1 材料与仪器

人卵巢癌SKOV3细胞,购于中国医学科学院 肿瘤细胞库。DHA购自中国药品生物制品检定所 (以DMSO助融)。RPMI1640培养液和DMSO购自 Salarbio公司;胎牛血清购自北京全世金生物技术有 限公司;MTT购自美国Sigma公司;流式凋亡试剂盒 购自KeyGEN 公司;反转录试剂盒购自康为试剂有限 公司;Bcl-2、Bax引物购自南京金斯瑞生物科技有限 公司。流式细胞仪购自BD FACSCalibur;酶标仪购 自美国Beckman公司;CO2 培养箱购自美国Thermo公司;PCR 仪购自美国Bio-RAD 公司。 1.2 方法 1.2.1 药物配置

二氢青蒿素用DMSO溶解配制 成100 mmol/L的母液,使DMSO终浓度<0.1%,过 滤,-20℃保存,用之前均用RPMI1640配成终浓度。 1.2.2 细胞培养

将人卵巢癌SKOV3细胞培养在含 100 u/ml青霉素、100μg/ml链霉素的10%胎牛血清的 RPMI1640培养液中,37℃、5% CO2饱和湿度条件 下培养,当细胞长至80%~90%,用0.25%胰蛋白酶 消化传代,取对数生长期细胞进行实验。 1.2.3 细胞增殖抑制试验(MTT法)

取对数生长 期的细胞接种于96孔板,将细胞浓度调为1×10 5个/毫升,每孔200 μl细胞数1×104个细胞培养24 h贴壁 后加入适当浓度药物,药物浓度组为二氢青蒿素 (5、10、20、40、80 μmol/L),各浓度各设计5个 复孔,空白对照组加入等体积含0.1%DMSO的培养 液,37℃、5% CO2饱和湿度下培养24、48、72 h, 弃上清液,每孔中加入MTT溶液(5 mg/ml) 20 μl继 续避光孵育4 h,终止培养。加样器小心吸去上清 液,每孔加DMSO 150 μl,震荡10 min。在酶标仪上 测490 nm处吸光值(OD值),记录结果。抑制率 =(1-OD实验组/1-OD对照组)×100% 。采用SPSS16.0 统计软件计算药物的半数抑制浓度( IC50值)。重复 实验3次,取其平均值。 1.2.4 Annexin V/PI双染色法流式细胞仪检测细胞凋 亡率

取不同浓度组的DHA(空白对照组0 μmol/L、 低浓度组5 μmol/L、中浓度组20 μmol/L、高浓度组 80 μmol/L)对数生长期的细胞,以每孔(1~5)×10 6 密度种植于6孔板。细胞贴壁后,吸弃上清液,对照 组和加药组处理24、48、72 h后收集所有悬浮及贴 壁细胞,每样本细胞数约为1×10 6个,1 000 r/min离 心5 min,弃去培养液。加入冷的PBS洗涤两次,2 000 r/min离心5 min。用500 μl Binding Buffer重悬细 胞,然后用5 μl标记溶液(FITC-Annexin V和PI加入 到Binding Buffer中,终浓度均为1 μg/ml),室温下避 光孵育10~15 min。在流式细胞仪上测定检测凋亡率 (早期凋亡、晚期凋亡及坏死)。实验重复3次。 1.2.5 反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)

按实 验室常规操作提取细胞总RNA,并制备cDNA。 在Taq酶的作用下,进行扩增。扩增程序为94℃变 性30 s,54.5℃,退火30 s,72℃延伸1 min,35个 循环。所得的扩增产物进行1%的琼脂糖凝胶电泳 (120 V,30 min),凝胶成像系统(Bio-Rad公司)成 像,用Band Leader软件定量分析产物条带的吸光 度值。实验用的引物:Bcl-2引物序列为5'-ATCC ATTATAAGCTGTCGCA-3'(正向引物)和5'-CG GTTCAGGTACTCAGTCAT-3'(反向引物);Bax 引物序列为5'-GCTCTGAGCAGATCATGAAGA-3 (正向引物)5'-CCATGTTACTGTCCAGTTCGT-3'(reverse primer);内参(h-actin)引物序列为5'- CGGGAAATCGTGCGTGAC -3'(正向引物)和5'- TGGAAGGTGGACAGCGAGG -3' (反向引物)。 所有实验都重复3次。 1.3 统计学方法

实验数据均以x±s表示。采用SPSS 16.0统计程 序,以t检验分析样本均数间的差异,以P<0.05为差 异有统计学意义。 2 结果

2.1 DHA对人卵巢癌SKOV3细胞增殖抑制的作用

不同浓度及时间的DHA作用于卵巢癌SKOV3 细胞后,细胞生长速度呈下降趋势,并且呈现较明 显的时间及浓度依赖性。其中在较低浓度组(5、10 μmol/L)的48 h内对比中,抑制率生长稍微缓慢,抑 制率上升空间为4.3%、6.9%,在其72 h起抑制率上 升幅度为14.6%及9.2%,且其48~72 h的上升幅度明 显高于24~48 h上升幅度(6.8%、6%)。而同一时间 的中、高浓度组(20、40、80 μmol/L)抑制率上升 均较快,为10.4%~16%之间,而在此浓度组的不同 时间的抑制率中,24~48 h抑制率上升幅度较48~72 h抑制率上升的幅度有着明显的差异,24~48 h上升 的幅度为17.2%~24.7%,而48~72 h上升的幅度仅为 4.4%~9.7%。同时,在此实验结果中可以看到,各个 时间的浓度组与对照组之间相比差异均具有统计学 意义(F=10.297,P﹤0.05)。不同浓度的DHA(5、 10、20、40、80 μmol/L)作用24、48、72 h后,IC50表1 MTT法检测DHA对SKOV3细胞增殖的抑制作用(n=5,x±s)别为117、35.677、23.382 μmol/L,见表1

表1 MTT法检测DHA对SKOV3细胞增殖的抑制作用(n=5,x±s) Table 1 The inhibition of dihydroartemisinin on proliferation of SKOV3 cells by MTT (n=5,x±s)
2.2 Annexin V/PI双染色法流式细胞仪测DHA对 SKOV3细胞凋亡率的影响

Annexin V/PI双染色法将凋亡早晚期的细胞以 及死细胞区分开来,取不同浓度组的DHA [ 0(对 照组)、5 、20、80 μmol/L] 在不同的时间段(24、 48、72 h)作用于卵巢癌SKOV3细胞后,细胞凋 亡率上升,并且呈现明显的时间及浓度依赖性。 根据统计学数据,除去24 h 5 μmol/L浓度组以外, 各个浓度组与对照组比较差异均有统计学意义 (F=122.232,P﹤0.05),各时间的浓度组与对照 组之间差异有统计学意义,并且各个浓度组在不 同的时间阶段均有统计学意义(5 μmol/L:one-way ANOVA,F=34.056,P=0.001;20 μmol/L one-way ANOVA,F=37.429,P=0.000;80 μmol/L one-way ANOVA,F=45.509,P=0.000),差异具有统计学意 义。5 μmol/L随着时间的延长,其抑制率上升幅度 增大,其48~72 h为24~48 h 的2倍左右,而中、高浓 度组(20、80 μmol/L)时间上抑制率的上升幅度刚 好与低浓度组相反,其24~48 h的上升幅度为48~72 h的2倍左右。同时,流式细胞仪结果显示不同浓 度组(0、5、20、80 μmol/L)作用SKOV3细胞24 h 后,其凋亡率分别为(11.450±1.702)%,(14.383± 1.705)%,(24.827±4.145)%,(48.550±1.654)%, 随浓度的增高而升高,差异有统计学意义(one-way ANOVA; F=132.132,P=0.000),见图1表2

图1 Annexin V/PI双染色法检测不同浓度二氢青蒿素24 h诱导SKOV3细胞凋亡的结果图Figure 1 Assessment of SKOV3 cell apoptosis induced by DHA of different concentrations for 24 h by Annexin V/PINotes:A:control group;B:5 μmol/L;C: 20 μmol/L;D:80 μmol/L

表2 FCM检测DHA诱导SKOV3细胞的凋亡率(n=5,x±s) Table 2 Effects of DHA on the apoptosis rate of SKOV3 cells by FCM (n=5,x±s)
2.3 反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测Bcl-2、Bax的表达

根据Band Leader软件分析,不同浓度组二氢青 蒿素(0、5、20、80 μmol/L)作用于SKOV3细胞,各 DHA浓度组Bcl-2吸光度值与对照组相比较呈下降 趋势,差异具有统计学意义(P﹤0.05),各浓度Bax 吸光度值与对照组相比较明显增高,差异有统计学意 义(P﹤0.05),见图2表3

图2 RT-PCR产物的琼脂糖凝胶电泳结果 Figure 2 Agarose gel electrophoresis of RT-PCR products
A: h-actin, Bcl-2 and Bax level in control group:B:expressions of h-actin, Bcl-2 and Bax after SKOV3 cells treated with Dihydroartemisinin(5 μmol/L);C:expressions of h-actin, Bcl-2 and Bax after SKOV3 cells treated with Dihydroartemisinin(20 μmol/L);D: expressions of h-actin, Bcl-2 and Bax after SKOV3 cells treated with Dihydroartemisinin(80 μmol/L)

表3 二氢青蒿素对SKOV3细胞Bcl-2和Bax表达的影响(x±s,n=3) Table 3 Effects of DHA on gene expression of Bcl-2 and Bax in SKOV3 cells (x±s,n=3)
3 讨论

卵巢癌是女性常见的恶性肿瘤,死亡率居于妇 科恶性肿瘤之首[3]。卵巢癌化疗药物对人体不良反 应较大,且复发率较高,寻求高效低毒的治疗用药 是必经之路。青蒿素(Artemisinin)是我国药学工作者 1971年从菊科植物黄花蒿(Artemisiaannal)叶中提取 分离到的一种具有过氧基因的倍半萜内酯化合物, 具有清热解毒,抗肿瘤、抗菌、抗疟,增强免疫等 药理作用,临床上已用于治疗脑型疟、恶性疟[4, 5], 青蒿素类药物具有较强的抗肿瘤活性作用[2],二氢 青蒿素(DHA)是一种青蒿素类药物中活性较强的衍 生物,是青蒿素类药物在体内的主要活性代谢产 物,近年来各种研究发现,DHA在体内、外具有抗 肿瘤作用,与其他青蒿素类衍生物相比具有更强的 抗肿瘤活性[6]。相关研究表明,二氢青蒿素可以通 过抑制细胞增殖、阻滞细胞周期,诱导肿瘤细胞凋 亡,抑制肿瘤血管生成,Fe2+介导产生氧自由基的 细胞毒作用,耐药性逆转,从而提高肿瘤细胞对放 化疗的敏感度起着抑制肿瘤生长的作用。

本实验结果表明,DHA对SKOV3细胞生长的抑 制随浓度的升高和时间的延长而增强,24、28、72 h的IC50值分别为117、35.677、23.382 μmol/L,提示 DHA一定程度上可抑制SKOV3细胞的生长。一定浓度的DHA可抑制卵巢癌SK0V3细胞增殖,诱导细胞 凋亡,并表现出时间和浓度依赖性。低浓度组及中、 高浓度组对于细胞的抑制率方面又有着一定程度上 的差异性,低浓度组时间依赖性比高浓度组较强, 而高浓度组对于低浓度组而言,随着时间的推移, 其抑制细胞生长的幅度有着较明显的下降趋势,是 由于药物依赖性所致还是药效已经达到饱和值或者 是否已产生耐药性,需要进一步的论证。因此,如何 在这些浓度中寻找到一个较佳值,使其在相对短的 时间促进癌细胞的凋亡,需要进一步的实验论证。

卵巢癌的发生发展不仅是细胞增殖异常的结 果,也可能与细胞凋亡失衡有关。本研究通过流式 细胞仪检测可以看出,不同浓度的DHA在不同的时 间段作用于卵巢癌SKOV3细胞后,细胞凋亡率有一 定程度的上升,并表现出一定的量效和时效关系。 同时,低浓度组较高浓度组的时间依赖性更明显,这 一结果可以表明,高浓度组可能在较短的时间内抑 制细胞的增殖,细胞抑制之后的维持期是否继续使 用此药物维持高浓度来抑制细胞的增殖,是否可以在中、高浓度组作用于细胞24或48 h后,采用低浓度 组维持药物作用,其抑制率是否相同,单一药物是 否具有一定程度的耐药性,都有待进一步的研究。 线粒体参与细胞凋亡的发生、发展及调控过 程。有研究表明,线粒体膜上Bcl-2表达水平的增高 抑制线粒体中细胞色素c的释放,从而抑制肿瘤细 胞凋亡。Bax可直接结合Bcl-2抑制其抗凋亡作用, DHA能有效升高细胞内促凋亡蛋白Bax,同时下调 抗凋亡蛋白Bcl-2 [7, 8, 9, 10]。同时,研究表明 [11],内质网 应激可参与细胞凋亡,本实验也表明,DHA可以通 过下调Bcl-2基因表达,上调Bax基因的表达来促进 细胞的凋亡。而DHA在线粒体通路与内质网应激中 是否存在相关性以及相关网,我们将进一步研究。

综上所述,二氢青蒿素作为一种中药成分,一 定程度上能抑制肿瘤细胞增殖,有可能成为新型辅 助化疗药物。在卵巢癌方面,二氢青蒿素一定程度 上可以降低卵巢癌细胞的凋亡率,但其在体内实验 中是否同样可以降低肿瘤的生长或者抑制肿瘤的生 长,有待进一步考证。在卵巢癌基础抗肿瘤药物联 合使用时,对于二氢青蒿素对抗癌药是否有协同增 敏作用,成为化疗药物增敏剂;能否提高基础化疗 药物顺铂、卡铂的疗效以及有效率,抑或逆转肿瘤 细胞的耐药性方面,也有待进一步研究。

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