肿瘤防治研究  2014, Vol.41 Issue (5): 353-357.   PDF    
力达霉素联合硼替佐米的抗骨髓瘤作用及对MAPKs表达的影响
甄永占1,纪春梅2,郝晓方1,赵毓芳1,章广玲1,吕翠平1    
1. 063000河北唐山,河北联合大学基础医学院组织学与胚胎学教研室;
2.河北唐山协和医院呼吸内科
摘要目的研究力达霉素(lidamycin, LDM)联合硼替佐米(bortezomib, BZM)的抗骨髓瘤作用及对丝 裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases, MAPKs)的影响,并探讨MAPKs在两药联合抗骨 髓瘤中的作用。方法 选取适当的药物浓度和通路抑制剂浓度,MTS法检测细胞增殖情况;Western blot 检测相关蛋白及蛋白磷酸化水平。结果 BZM能增强LDM对骨髓瘤细胞的增殖抑制作用,LDM 激活c-Jun氨基末端激酶(c-Jun NH2-terminal kinase, JNK)、p38 MAPK的表达和细胞外信号调节激酶 (Extracellular signal regulated rotein kinase, ERK),两药联合后可使JNK和p38 MAPK的激活显著增强, 而ERK的激活显著下降。JNK抑制剂(SP600125)、p38抑制剂(SB203580)和MEK抑制剂(U0126) 3种抑 制剂单独作用对细胞的增殖抑制作用均不明显,但SP600125或SB203580分别与LDM联合BZM合用后 均降低了两药联合对细胞的增殖抑制作用,而U0126与LDM联合BZM合用后提高了两药联合对细胞的 增殖抑制作用。结论 LDM通过进一步激活JNK、p38 MAPK和降低ERK的激活来增强BZM抗骨髓瘤 敏感度。
关键词: 力达霉素     硼替佐米     多发性骨髓瘤     联合用药     丝裂原活化蛋白激酶    
Lidamycin Enhances Sensitivity of Multiple Myeloma to Bortezomid by Modulating Expression of Mitogen-activated Protein Kinases
ZHEN Yongzhan1, JI Chunmei2, HAO Xiaofang1, ZHAO Yufang1,ZHANG Guangling1, LV Cuiping1    
1. Department of Histology and Embryology, College of Basic Medical, Hebei United University, Tangshan 063000, China;
2. Department of Respiratory, Xiehe Hospital
AbstractObjective To investigate the effect of lidamycin (LDM) combined with bortezomid (BZM) against multiple myeloma and the activative role of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) in cell death after the combination treatment. Methods By selecting the appropriate concentrations of drugs and pathway inhibitors, cell proliferation was detected by MTS. The expression of JNK, p38 MAPK and ERK were detected by Western blot. Results LDM synergistically enhanced BZM-induced proliferation inhibition against human myeloma U266 cells. JNK, the expression of p38 MARK and ERK were activated by LDM. The activation of JNK and p38 MAPK were remarkably increased while ERK activation was decreased by the combined LDM and BZM. The inhibitors of JNK, p38 MAPK and MEK had no signifi cant effect on cell proliferation. JNK inhibitor (SP600125) or p38 MAPK inhibitor (SB203580) could reverse LDM plus BZM induced growth inhibition, conversely. MEK inhibitor (U0126) could synergistically enhance LDM plus BZM induced growth inhibition in U266 cells. Conclusion LDM greatly enhanced the sensitivity of multiple myeloma to BZM by further increasing the activation of JNK and p38 MAPK and decreasing the activation of ERK in U266 cells.
Key words: Lidamycin     Bortezomid     Multiple myeloma     Combination therapy     Mitogen-activated protein kinases(MAPKs)    
0 引言

目前多发性骨髓瘤仍然难以治愈。在硼替佐 米(bortezomid,BZM)等新药出现之前,中位生存 期仅3年。但BZM不能根治多发性骨髓瘤,且随 着其临床应用范围的扩大和时间的推移,部分患 者对BZM产生了耐药反应,因此人们寻找新的抗 多发性骨髓瘤药物,或者以BZM为基础的联合治疗方案等,以进一步提高多发性骨髓瘤患者的生 存率和治愈率[ 1, 2 ]。力达霉素(lidamycin,LDM)是 大分子肽类抗肿瘤抗生素,LDM具有较强的抗肿 瘤活性[ 3, 4, 5, 6, 7 ],前期结果证实其具有抗多发性骨髓瘤 作用。我们经过前期实验[ 7 ]的摸索,选取了适当 的LDM、BZM和通路抑制剂浓度,本实验拟研究 LDM联合BZM抗骨髓瘤作用,为今后两药联合在 多发性骨髓治疗中的应用提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 材料

鼠骨髓瘤细胞U266由本室传代保存。用 含10%胎牛血清(Hyclone)的RPMI 1640培养液 (Gibco),于37℃、5% CO2、饱和湿度条件下培 养,2 d传代1次,实验用细胞为对数生长期细胞。 力达霉素由中国医学科学院医药生物技术研究所 甄永苏院士惠赠。主要实验材料还有:蛋白定量 试剂盒(BCATM protein assay kit)(皮尔斯,美 国伊利诺伊州);宽范围蛋白预染Marker(新英 格兰生物公司,美国马萨诸塞州);蛋白质印迹 发光液和PVDF膜(密理博公司,美国马萨诸塞 州);Actin抗体(sc-1616) (圣克鲁斯公司,美国 马萨诸塞州);HRP 标记的羊抗兔、兔抗羊、羊 抗小鼠IgG 抗体(北京中杉金桥有限责任公司, 中国北京);MAPK家族成员抗体试剂盒、磷酸 化MAPK家族成员抗体试剂盒(细胞信号技术公 司,美国马萨诸塞州);JNK抑制剂SP600125、 p38 MAPK抑制剂SB203580和MEK抑制剂U0126 (默克公司,中国北京)。 1.2 方法 1.2.1 细胞增殖活性检测MTS 法测定细

胞存活率,MTS[3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl) -2H-tetrazolium,inner salt]是MTT的一种新型类似 物,化学名为3-(4,5-二甲基噻唑-2-磺)-5- (3-羧甲基 氧苯基)-2-(4-磺苯基)-2氢四唑内盐,简称MTS。 原理是MTS在PMS (phenazine methosulfate) 存在 的情况下可被活细胞内的脱氢酶类还原,转化成 液态可溶的产物,而死细胞无此功能,该水溶物 可用酶标仪在波长490 nm 处检测,测定在490 nm 波长处的吸光度值,该值可间接反映活细胞的数 量和活性。取对数生长期的细胞,轻轻吹打分散 成细胞悬液,计数后以1×104个/孔的密度接种细 胞于96孔细胞培养板中,2 h 后加入不同浓度的药 物处理48 h,每组至少3个平行孔。每孔加入20 μl MTS和PMS混合液(按说明书配制:每2 ml MTS 溶液中加入100 μl PMS,现用现配),37℃继续培 养1~4 h,用酶标仪(Thermo Labsystems,Multiskan MK3) 于490 nm处测定每个孔的吸收度(A490)值。 实验设无药对照孔和无细胞对照孔各3孔,按下 面公式计算细胞的存活率:细胞存活率=(加药 组A490值-空白组A490值)/(对照组A490值-空白 组A490值)×100%。实验重复3次。为了研究JNK、 p38 MAPK和ERK的激活在LDM联合BZM抑制 U266细胞增殖中的作用,分别用相应的抑制剂 (SP600125、SB203580和U0126)预处理U266细 胞2 h,再加入LDM (0.5 nmol/L)和BZM(10 nmol/L) 继续作用48 h后,用MTS法检测细胞增殖抑制状 况。 1.2.2 Western blot分析

收集不同药物作用48 h及 未加药处理的U266细胞,用预冷的1×PBS洗3遍, 加入新鲜配制的细胞裂解液(50 mmol/L Tris-HCl, pH 7.5;1% NP-40; 150 mmol/L NaCl; 1 mmol/L Na3VO4; 1 mmol/L NaF,临用时加入3种蛋白酶抑 制剂:1% 抑蛋白酶肽、10 g/L 亮抑酶肽;1 mmol/ L 苯甲基磺酰氟) 100 μl,细胞与裂解液充分混合, 冰浴20 min。于4℃,13 000 mmol/L 离心15 min, 收集上清液于新的微量离心管中,按照BCA法测 定蛋白含量。取各样品等量总蛋白30 μg加入0.25 倍体积的5×上样缓冲液,煮沸变性5 min后,在 10%十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)胶上进行电泳。然后转移到硝酸纤维 素膜上,1% BSA封闭1 h,一抗4℃孵育过夜后, 加相应二抗孵育2 h,膜上滴加化学发光增强剂 (SC-2048,美国Santa Cruz 生物公司),按照试剂说 明进行操作,通过凝胶成像系统拍照保存结果。 1. 3 统计学方法

计量资料以均值±标准差(x±s)表示,采用 SPSS13.0统计软件进行单因素方差分析比较各组 间的差异,采用 t 检验进行两组之间比较,P<0.05 为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 MTS检测LDM联合BZM对U266细胞增殖的 影响

LDM联合BZM作用U266细胞48 h后,能显著 抑制细胞的增殖,与LDM和BZM单药比较差异有 统计学意义,见图1

Each point represents x±s(n=3), *:P<0.05, the combination versus LDM or BZM;BZM:bortezomib;LDM:lidamycin
图1 LDM联合BZM对U266细胞增殖的影响 Figure 1 Proliferation inhibition of U266 cells by BZM (5 nmol/L), LDM (0.5 nmol/L) and the combination
2.2 Western blot检测LDM联合BZM对MAPKs表达的影响

0.5 nmol/L 的LDM作用U266细胞48 h后,可 激活磷酸化的JNK、p38 MAPK和ERK的表达, LDM与BZM(5 nmol/L)联合用药后,可使JNK 和p38 MAPK的激活显著增强,而ERK的激活显著 下降,见图2

Each point represents x±s(n=3), *: P <0.05, LDM vs.control; #: P<0.05, the combination vs.LDM
图2 Western blot检测LDM联合BZM对U266细胞MAPKs表达的影响 Figure 2 The effects of LDM combined with BZM on MAPKs expression in U266 cells detected by Western blot
2.3 MTS检测LDM联合BZM合用SP600125对 U266细胞增殖的影响

BZM (5 nmol/L)联合LDM (0.5 nmol/L)作用 U266细胞48 h后,能显著抑制细胞的增殖,与 LDM和BZM单药比较差异有统计学意义,但联合 用药合用JNK抑制剂SP600125后,降低了对细胞 的增殖抑制作用,与联合用药比较差异有统计学 意义,见图3

SP:SP600125; each point represents x±s(n=3), *: the combination vs. LDM or BZM, P<0.05; #: the combination plus inhibitor SP600125 vs. the combination, P<0.05
图3 BZM、LDM联合用药及合用SP600125对U266细胞增殖的影响 Figure 3 Anti-proliferation of U266 cells by BZM, LDM, the combination, and the combination plus SP600125
2.4 MTS检测LDM联合BZM合用SB203580对 U266细胞增殖的影响

BZM (5 nmol/L)联合LDM (0.5 nmol/L)作用 U266细胞48 h后,能显著抑制细胞的增殖,与 LDM和BZM单药比较有显著性差异,但联合用药 合用p38 MAPK抑制剂SB203580后,降低了对细胞 的增殖抑制作用,与联合用药比较差异有统计学意义,见图4

SB:SB203580; each point represents x±s(n=3), *: the combination vs.LDM or BZM, P<0.05; #: the combination plus inhibitor vs.the combination, P<0.05
图4 BZM、LDM联合用药及合用SB203580对U266细胞 增殖的影响 Figure 4 Anti-proliferation of U266 cells by LDM, BZM, the combination, and the combination plus SB203580
2.5 MTS检测LDM联合BZM合用U0126对U266细 胞增殖的影响

BZM (5 nmol/L)联合LDM (0.5 nmol/L)作用 U266细胞48 h后,能显著抑制细胞的增殖,与 LDM和BZM单药比较差异有统计学意义,但合用 MEK抑制剂U0126后,增强了对细胞的增殖抑制作 用,与联合用药比较差异有统计学意义,见图5

Each point represents x±s(n=3), *: the combination vs.LDM or BZM, P<0.05; #: the combination plus inhibitor vs.the combination, P<0.05 图5 BZM, LDM联合用药及合用U0126对U266细胞增殖 的影响 Figure 5 Anti-proliferation of U266 cells by LDM, BZM, the combination, and the combination plus U0126
3 讨论

力达霉素属于烯二炔类抗生素,它可诱导DNA 单、双链的断裂。大量研究表明,力达霉素具有 较强的抗肿瘤活性[ 3, 4, 5, 6, 7 ]。前期结果显示,LDM通过 激活JNK和p38 MAPK抑制骨髓瘤细胞增殖,而 LDM作用后ERK的激活有利于细胞生存[ 7 ]。硼替 佐米是首个用于临床的蛋白酶体抑制剂,2003年5 月,美国食品药物管理局(FDA)批准硼替佐米 用于多发性骨髓瘤患者。

本实验结果显示BZM能增强LDM的抗骨髓 瘤作用,LDM激活MAPK家族的三个主要成员: c-Jun氨基末端激酶(c-Jun NH2-terminal kinase, JNK)、p38 MAPK的表达和细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated rotein kinase,ERK), 这一结果和我们前期研究结果吻合,两药联合后 可使JNK和p38 MAPK的激活显著增强,而ERK的 激活显著下降。分别应用JNK抑制剂(SP600125)、 p38抑制剂(SB203580)和MEK抑制剂(U0126)与 LDM联合BZM合用,观察对细胞增殖的影响。结 果显示单独的3种抑制剂对细胞的增殖抑制作用均 不明显,但SP600125或SB203580分别与LDM联合 BZM合用后均降低了两药联合对细胞的增殖抑制 作用,而U0126与LDM联合BZM合用后提高了两 药联合对细胞的增殖抑制作用。

MAPK属于丝/苏氨酸蛋白激酶,广泛存在于 哺乳动物细胞的胞质中,参与调节细胞生长、发 育、分裂、死亡以及细胞间的功能等一系列生命 活动[ 8, 9 ]。研究表明MAPK家族中的这三个主要成 员:JNK、p38 MAPK和ERK均既有抗增殖、促凋 亡作用又有促增殖、抗凋亡作用[ 10, 11, 12, 13 ],这取决于细 胞的类型、死亡刺激的性质及活化的持续时间和 其他信号通路的活性。

MAPK信号转导通路是一个复杂的网络系统, 在哺乳类细胞中各个MAPK信号通路之间通过复 杂的机制既可相互区别,又可相互调节,既有自 身的独立性,相互间又有千丝万缕的联系。JNK、 p38 MAPK和ERK三条通路,或是在上游蛋白激 酶,或是在下游作用底物处,总是有其通路的交 汇。这种复杂的、多联系的网络系统是确保细胞 反应精确性和准确性的关键,细胞对外界刺激的 反应是综合了各个信号通路之间的激活和(或) 抑制效应而产生的。

综上所述,BZM能增强LDM的抗骨髓瘤作 用,这种增强作用是通过进一步激活JNK、p38 MAPK和降低ERK的激活来实现的。本实验为 LDM联合BZM抗多发性骨髓瘤的体内实验和临床 试验研究提供了理论依据。

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