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结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)发病率在恶性肿瘤中居全球第3位,同时也是我国常见恶性肿瘤之一。近年来随着环境日益恶化、不良的生活方式及人口老龄化等因素,其发病率和死亡率逐年趋增。目前结肠癌主要的治疗方案是手术与化疗相结合,但是在治疗过程中,肿瘤的耐药性和药物给机体自身带来的副作用严重阻碍了癌症的治疗。因此,寻找更安全、更有效的抗癌新药物成为肿瘤治疗亟待解决的问题。天然化合物是抗癌新药物的主要来源,川芎是我国传统中药之一,其活性成分欧当归内酯A(Levistolide,LA)是从其根部所提取出来的一种天然化合物。目前关于LA抑癌机理的研究未见报道。为探究LA对肿瘤细胞的作用及机制,本研究结果主要包括以下三个方面:
1.LA抑制多种肿瘤细胞增殖并且诱导结肠癌细胞凋亡。通过MTT实验分别检测LA对HCT116、HCT116p53-/-、HT29,HepG2以及Hela细胞增殖的影响。结果表明,LA能够显著抑制这5种肿瘤细胞的生长,并呈现出时间和剂量依赖效应,其中结肠癌HCT116细胞对LA最为敏感,其半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)为100μM。乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放法检测表明LA处理HCT116细胞24h不会引起细胞坏死。以结肠癌一线化疗药物5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)作为诱导细胞凋亡的阳性对照,LA处理HCT116、HCT116p53-/-细胞,通过流式细胞术检测发现细胞凋亡率呈剂量依赖式增加。为了进一步验证LA诱导细胞凋亡,我们检测了LA处理后Caspase3活性的变化与凋亡相关蛋白Cleaved-PARP的表达,结果显示,LA处理细胞24h后,结肠癌细胞的Caspase3活性与Cleaved-PARP蛋白水平均升高。
2.为了检测活性氧(reactive oxygen species,ROS)是否参与调控LA诱导的细胞凋亡,通过流式细胞术检测细胞内活性氧水平的变化。结果表明,LA处理引起HCT116细胞内ROS水平显著升高;当加入抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)进行干预后,ROS水平被显著抑制,细胞凋亡率下降,细胞活性升高。结果表明,ROS参与了LA诱导的结肠癌细胞凋亡。
3.探究LA诱导HCT116细胞凋亡的分子机制。通过Westernblot实验检测内质网应激相关蛋白,结果显示,LA处理HCT116细胞显著激活了内质网应激,主要通过Bip-eIF2α-CHOP通路激发凋亡。当通过siRNA技术敲低CHOP蛋白的表达时,LA引起的凋亡受到抑制。而加入抗氧化剂NAC进行干预后,内质网应激相关蛋白的表达水平降低。结果表明,LA通过激活ROS介导的内质网应激途径诱导结肠癌细胞凋亡。
综上所述,本研究发现LA显著抑制HCT116、HCT116p53-/-、HT29,HepG2以及Hela细胞增殖并诱导HCT116、HCT116p53-/-细胞凋亡,且LA通过升高HCT116细胞内ROS水平激活内质网应激途径诱导结肠癌细胞凋亡。本研究将为LA开发新型抗结肠癌肿瘤药物提供新思路,有利于进一步提高临床放化疗效果,为逆转肿瘤耐药提供新依据。
1.LA抑制多种肿瘤细胞增殖并且诱导结肠癌细胞凋亡。通过MTT实验分别检测LA对HCT116、HCT116p53-/-、HT29,HepG2以及Hela细胞增殖的影响。结果表明,LA能够显著抑制这5种肿瘤细胞的生长,并呈现出时间和剂量依赖效应,其中结肠癌HCT116细胞对LA最为敏感,其半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)为100μM。乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放法检测表明LA处理HCT116细胞24h不会引起细胞坏死。以结肠癌一线化疗药物5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)作为诱导细胞凋亡的阳性对照,LA处理HCT116、HCT116p53-/-细胞,通过流式细胞术检测发现细胞凋亡率呈剂量依赖式增加。为了进一步验证LA诱导细胞凋亡,我们检测了LA处理后Caspase3活性的变化与凋亡相关蛋白Cleaved-PARP的表达,结果显示,LA处理细胞24h后,结肠癌细胞的Caspase3活性与Cleaved-PARP蛋白水平均升高。
2.为了检测活性氧(reactive oxygen species,ROS)是否参与调控LA诱导的细胞凋亡,通过流式细胞术检测细胞内活性氧水平的变化。结果表明,LA处理引起HCT116细胞内ROS水平显著升高;当加入抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)进行干预后,ROS水平被显著抑制,细胞凋亡率下降,细胞活性升高。结果表明,ROS参与了LA诱导的结肠癌细胞凋亡。
3.探究LA诱导HCT116细胞凋亡的分子机制。通过Westernblot实验检测内质网应激相关蛋白,结果显示,LA处理HCT116细胞显著激活了内质网应激,主要通过Bip-eIF2α-CHOP通路激发凋亡。当通过siRNA技术敲低CHOP蛋白的表达时,LA引起的凋亡受到抑制。而加入抗氧化剂NAC进行干预后,内质网应激相关蛋白的表达水平降低。结果表明,LA通过激活ROS介导的内质网应激途径诱导结肠癌细胞凋亡。
综上所述,本研究发现LA显著抑制HCT116、HCT116p53-/-、HT29,HepG2以及Hela细胞增殖并诱导HCT116、HCT116p53-/-细胞凋亡,且LA通过升高HCT116细胞内ROS水平激活内质网应激途径诱导结肠癌细胞凋亡。本研究将为LA开发新型抗结肠癌肿瘤药物提供新思路,有利于进一步提高临床放化疗效果,为逆转肿瘤耐药提供新依据。