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目的:自然界中的铬有三种不同的化合态:二价、三价和六价,其中六价铬Cr(Ⅵ)是一种公认的致癌物质,其化合物被广泛应用于工业生产。我们前期的研究发现Cr(Ⅵ)通过氧化应激诱导了自噬依赖的糖酵解,从而促进了A549细胞的增殖。姜黄素是从植物姜黄中提取的一种多酚类化合物,具有抗氧化、抗炎、抗凝、降脂、抗动脉粥样硬化、抗衰老以及抑制肿瘤生长等功效。本研究通过观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的自噬、代谢重编程以及细胞增殖和迁移的影响,旨在探讨姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的细胞增殖和迁移的抑制作用及其可能的机制。
方法:本研究以人肺腺癌细胞(A549细胞)和人胚肺成纤维细胞(HELF细胞)作为体外实验模型,采用MTT法检测姜黄素对A549细胞的细胞增殖率的影响及对Cr(Ⅵ)诱导的A549细胞增殖的影响,利用Westernblot观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的A549细胞糖酵解相关蛋白GLUT1、HKⅡ、LDHA和PKM2以及呼吸链相关蛋白COXIV、ND1表达的影响,应用葡萄糖含量测定试剂盒、乳酸含量测定试剂盒测定姜黄素对A549细胞及对CrCr(Ⅵ)诱导的葡萄糖吸收和乳酸释放的影响,运用线粒体荧光探针(Mito-Tracker Green),观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的线粒体质量降低的影响。利用JC-1染色观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的线粒体膜电位下降的影响。细胞划痕实验和Transwell实验检测了姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导A549细胞增殖和迁移的影响,采用Westernblot实验观察自噬相关蛋白,通过转染Atg4B质粒和自噬抑制剂3-MA观察自噬在姜黄素抑制Cr(Ⅵ)诱导的糖酵解中的作用,并采用Westernblot观察姜黄素对mTOR、HMGA2、p-PERK、ATF4等与糖酵解和细胞增殖相关蛋白表达的影响。
结果:MTT实验结果显示,姜黄素对A549细胞增殖的抑制作用呈剂量依赖关系,当姜黄素浓度大于20μM时有显著抑制作用,并且姜黄素能够明显抑制Cr(Ⅵ)诱导的A549和HELF细胞的增殖。Westernblot结果表明,姜黄素显著抑制了Cr(Ⅵ)诱导的糖酵解相关蛋白GLUT1、HKⅡ、LDHA和PKM2表达的升高,对Cr(Ⅵ)降低的氧化呼吸链蛋白COXIV、ND1表达有明显恢复作用(P<0.05),同时姜黄素恢复了Cr(Ⅵ)引起的线粒体质量的下降和线粒体膜电位的降低(P<0.05),表明姜黄素对Cr(Ⅵ)引起的糖酵解升高和有氧磷酸化降低的代谢重编程具有抑制作用。进一步实验表明,姜黄素显著抑制了Cr(Ⅵ)诱导的MMP-2和MMP-9蛋白的增加,细胞划痕和细胞迁移实验表明姜黄素抑制了Cr(Ⅵ)诱导的细胞迁移。姜黄素降低了Cr(Ⅵ)诱导的自噬相关蛋白ATG4B、Beclin1和LC3Ⅱ的表达,同时姜黄素还降低了mTORC1、HMGA2、ERstress相关蛋白p-PERK和ATF4等可能调控Cr(Ⅵ)诱导的代谢重编程蛋白的表达,表明姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的代谢重编程的抑制作用可能与自噬相关的多个分子路径有关。
结论:姜黄素通过抑制代谢重编程而抑制了重铬酸钾诱导的细胞增殖和迁移。
方法:本研究以人肺腺癌细胞(A549细胞)和人胚肺成纤维细胞(HELF细胞)作为体外实验模型,采用MTT法检测姜黄素对A549细胞的细胞增殖率的影响及对Cr(Ⅵ)诱导的A549细胞增殖的影响,利用Westernblot观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的A549细胞糖酵解相关蛋白GLUT1、HKⅡ、LDHA和PKM2以及呼吸链相关蛋白COXIV、ND1表达的影响,应用葡萄糖含量测定试剂盒、乳酸含量测定试剂盒测定姜黄素对A549细胞及对CrCr(Ⅵ)诱导的葡萄糖吸收和乳酸释放的影响,运用线粒体荧光探针(Mito-Tracker Green),观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的线粒体质量降低的影响。利用JC-1染色观察姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的线粒体膜电位下降的影响。细胞划痕实验和Transwell实验检测了姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导A549细胞增殖和迁移的影响,采用Westernblot实验观察自噬相关蛋白,通过转染Atg4B质粒和自噬抑制剂3-MA观察自噬在姜黄素抑制Cr(Ⅵ)诱导的糖酵解中的作用,并采用Westernblot观察姜黄素对mTOR、HMGA2、p-PERK、ATF4等与糖酵解和细胞增殖相关蛋白表达的影响。
结果:MTT实验结果显示,姜黄素对A549细胞增殖的抑制作用呈剂量依赖关系,当姜黄素浓度大于20μM时有显著抑制作用,并且姜黄素能够明显抑制Cr(Ⅵ)诱导的A549和HELF细胞的增殖。Westernblot结果表明,姜黄素显著抑制了Cr(Ⅵ)诱导的糖酵解相关蛋白GLUT1、HKⅡ、LDHA和PKM2表达的升高,对Cr(Ⅵ)降低的氧化呼吸链蛋白COXIV、ND1表达有明显恢复作用(P<0.05),同时姜黄素恢复了Cr(Ⅵ)引起的线粒体质量的下降和线粒体膜电位的降低(P<0.05),表明姜黄素对Cr(Ⅵ)引起的糖酵解升高和有氧磷酸化降低的代谢重编程具有抑制作用。进一步实验表明,姜黄素显著抑制了Cr(Ⅵ)诱导的MMP-2和MMP-9蛋白的增加,细胞划痕和细胞迁移实验表明姜黄素抑制了Cr(Ⅵ)诱导的细胞迁移。姜黄素降低了Cr(Ⅵ)诱导的自噬相关蛋白ATG4B、Beclin1和LC3Ⅱ的表达,同时姜黄素还降低了mTORC1、HMGA2、ERstress相关蛋白p-PERK和ATF4等可能调控Cr(Ⅵ)诱导的代谢重编程蛋白的表达,表明姜黄素对Cr(Ⅵ)诱导的代谢重编程的抑制作用可能与自噬相关的多个分子路径有关。
结论:姜黄素通过抑制代谢重编程而抑制了重铬酸钾诱导的细胞增殖和迁移。