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背景:胃癌和肝癌是常见的恶性肿瘤,在中国,患这两种癌症的人数逐年增多。2018年新发癌症发病率最高的5种癌症中,胃癌发病率占第五位,胃癌、肝癌死亡率分别占第三、四位。手术切除、化疗等虽然是国际上治疗癌症普遍采用的治疗方式,但是效果不佳,因此,迫切需要找到一种针对性强、疗效好、毒副作用小的治疗药物。斑蝥素(Cantharidin,CTD)是一种生物活性化合物,曾被用来治疗肝癌、结肠癌、胃癌等,治疗效果较为理想,但是毒副作用巨大。甲基斑蝥胺(Methylcantharidimide,MCA)是斑蝥素的一种亚胺类衍生物,初步研究发现其能够抑制多种癌细胞的转移、扩散,治疗作用优于斑蝥素。目的:本研究主要以人正常胃黏膜上皮细胞GES-1、胃癌细胞MKN-45和NCI-N87以及人正常肝细胞L02、肝癌细胞HepG2和Hep3B2.1-7为研究对象,研究甲基斑蝥胺对胃癌细胞和肝癌细胞的毒作用,主要从细胞增殖、凋亡、细胞周期和自噬等方面阐明其对胃癌和肝癌细胞的毒作用机制,为应用甲基斑蝥胺治疗胃癌和肝癌提供实验依据。方法:1.甲基斑蝥胺对胃癌细胞的毒作用研究:(1)用CCK-8法检测甲基斑蝥胺抑制GES-1正常胃黏膜上皮细胞、MKN-45和NCI-N87胃癌细胞增殖的能力。(2)用流式细胞术检测甲基斑蝥胺对NCI-N87和MKN-45胃癌细胞的凋亡诱导作用。(3)用western blot法检测甲基斑蝥胺暴露后NCI-N87胃癌细胞凋亡抑制蛋白Survivin和抑制凋亡的核转录因子NF-κB的表达水平。(4)用流式细胞术检测甲基斑蝥胺对NCI-N87和MKN-45胃癌细胞周期的影响。(5)用western blot法检测甲基斑蝥胺暴露后两种胃癌细胞周期相关蛋白CDC2和CDK4的表达水平。(6)采用细胞迁移实验、划痕实验检测甲基斑蝥胺抑制NCI-N87和MKN-45胃癌细胞体外转移的能力。2.甲基斑蝥胺对肝癌细胞的毒作用研究:检测甲基斑蝥胺抑制L02人正常肝细胞、HepG2和Hep3B2.1-7肝癌细胞增殖的能力;检测甲基斑蝥胺对两种肝癌细胞凋亡率的影响,对HepG2肝癌细胞凋亡相关蛋白cleaved-caspase3和抑制凋亡的核转录因子NF-κB表达水平的影响,对两种肝癌细胞细胞周期和细胞周期相关蛋白表达的影响,分析甲基斑蝥胺影响肝癌细胞体外转移的能力,实验方法同1。3.自噬在甲基斑蝥胺诱导胃癌、肝癌细胞凋亡中的作用研究将NCI-N87胃癌细胞分成4组:对照组、自噬抑制剂组、甲基斑蝥胺组和自噬抑制剂+甲基斑蝥胺组。HepG2肝癌细胞分组同胃癌细胞。(1)用流式细胞术检测各组细胞的凋亡率。(2)用RT-PCR检测各组细胞自噬相关基因LC3-II、Beclin1mRNA以及Survivin、NF-κB mRNA的表达水平。(3)用western blot法检测各组细胞自噬相关蛋白LC3-II、Beclin1以及Survivin、NF-κB蛋白的表达水平。结果:1.甲基斑蝥胺对胃癌细胞的毒作用:(1)甲基斑蝥胺对GES-1、MKN-45和NCI-N87细胞的增殖抑制率随暴露浓度、时间的增加而增加,对MKN-45和NCI-N87胃癌细胞增殖抑制率明显大于GES-1。(2)甲基斑蝥胺能够诱导胃癌细胞凋亡,且凋亡发生率随着甲基斑蝥胺暴露浓度增加而增加,IC30浓度甲基斑蝥胺染毒能够引起胃癌细胞NCI-N87中Survivin和NF-κB蛋白的表达水平明显降低。(3)甲基斑蝥胺暴露后NCI-N87和MKN-45胃癌细胞周期分别阻滞在S期和G0/G1期,周期相关蛋白CDC2表达水平显著升高,CDK4表达水平显著降低。(4)甲基斑蝥胺暴露显著降低胃癌细胞的体外迁移和侵袭能力。2.甲基斑蝥胺对肝癌细胞的毒作用:(1)甲基斑蝥胺对L02人正常肝细胞、HepG2和Hep3B2.1-7肝癌细胞增殖抑制率随暴露浓度、时间的增加而增加,甲基斑蝥胺对HepG2和Hep3B2.1-7肝癌细胞增殖抑制率显著大于L02正常肝细胞。(2)甲基斑蝥胺能够诱导肝癌细胞凋亡,且凋亡发生率随着甲基斑蝥胺暴露浓度增加而增加,IC30浓度甲基斑蝥胺染毒能够引起肝癌细胞HepG2中Cleaved-Caspase-3蛋白表达水平升高,NF-κB蛋白的表达水平降低。(3)甲基斑蝥胺能够将HepG2和Hep3B2.1-7肝癌细胞阻滞在细胞周期的G1/S期,引起周期相关蛋白CDC2表达水平显著升高,CDK4表达水平显著降低。(4)甲基斑蝥胺暴露可以降低肝癌细胞体外迁移和侵袭的能力。3.抑制自噬对于甲基斑蝥胺诱导胃癌、肝癌细胞凋亡的影响:(1)与培养基对照相比,自噬抑制剂3-MA本身没有引起胃癌、肝癌细胞凋亡率的显著增加,但能够显著增强甲基斑蝥胺诱导胃癌细胞NCI-N87和肝癌细胞HepG2凋亡的能力。(2)与对照组相比,3-MA暴露显著降低自噬基因LC3-II和Beclin1的mRNA和蛋白表达水平,并拮抗甲基斑蝥胺诱导LC3-II、Beclin1的mRNA和蛋白表达的能力。(3)与对照组相比,3-MA暴露没有显著降低NF-κB和Survivin的mRNA和蛋白表达水平,但是增强了甲基斑蝥胺抑制NF-κB和Survivin的mRNA和蛋白表达的能力。结论:甲基斑蝥胺能够抑制胃癌和肝癌细胞增殖,诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期以及降低细胞迁移能力。抑制自噬能够显著增强甲基斑蝥胺诱导胃癌和肝癌细胞凋亡的能力。研究结果提示甲基斑蝥胺具有潜在的抗胃癌和肝癌能力。