国内外研究表明,烟草中西松烷二萜具有良好的抑菌、抗肿瘤、神经保护活性。肝细胞癌作为死亡率居世界第二的恶性肿瘤,近年来发生率逐步上升。烟草中西松烷二萜抑制肝癌细胞株HepG2、SMMC-7721的研究却鲜有报道。为探索烟草中西松烷二萜的抗肿瘤活性,充分利用烟草资源,本研究以α-2,7,11-西柏三稀-4,6-二醇(α-CBD)为对象,体外作用于肝癌HepG2、SMMC-7721细胞,探究其抗肿瘤活性。1.经不同浓度的α-CBD处理肝癌细胞株HepG2、SMMC-7721、肝细胞株HL-7702 24 h、48h、72 h后,MTT法检测细胞活力,结果显示α-CBD对三种细胞均有活力抑制作用,且呈时间依赖性和浓度依赖性,但对于HL-7702细胞的活力抑制作用,稍弱于HepG2、SMMC-7721细胞。根据MTT结果,选定含有20 mg/Lα-CBD的培养液处理细胞,分别测定在24 h、48 h、72 h作用时间下HepG2、SMMC-7721细胞的克隆形成能力,HepG2细胞克隆形成率分别为80.92%、35.42%、6.10%,SMMC-7721细胞克隆形成率分别为76.63%、56.70%、29.13%,得出α-CBD能降低细胞克隆形成率的结论,说明α-CBD抑制肝癌细胞增殖。2.通过吉姆萨染色在光镜下观察α-CBD处理后的HepG2、SMMC-7721细胞形态学变化,发现实验组细胞皱缩、变圆、体积缩小,从皿壁脱落,悬浮于培养液中,呈现凋亡形态。经AO/EB荧光双染色观察,对照组细胞呈均匀的绿色荧光,而实验组细胞出现不同程度的橙色、橘红色荧光,说明α-CBD改变了肝癌细胞的质膜通透性,可能诱导细胞凋亡。3.通过对20 mg/Lα-CBD作用于HepG2细胞48 h的转录组表达水平研究,发现显著性差异表达基因3068个,其中上调基因1289个,下调基因1779个。差异基因GO富集分析显示,下调基因包括细胞连接、细胞迁移、有丝分裂、细胞周期、DNA复制中的DNA链延伸、生长因子结合等,抑制细胞的存活和增殖。上调基因中包括蛋白质定位、过渡金属离子、细胞死亡、细胞程序性死亡、凋亡进程、凋亡通路、泛素蛋白转移酶活性、内质网信号通路、蛋白质转运等,与促进细胞凋亡相关。差异基因KEGG通路富集分析显示,上调通路中包括NF-k B信号通路、HIF-1信号通路、凋亡、癌症通路、自噬调控通路,下调通路包括粘附连接、柠檬酸循环、p53信号转导通路、AMPK信号通路、TGE-β信号通路、P13K-Akt信号通路、细胞周期。通过凋亡通路基因分析,得出细胞的凋亡可能通过p53-PUMA、PI3K-Akt、IL-1-NFkB-IAP通路实现。4.20 mg/Lα-CBD作用于HepG2细胞24 h、48 h、72 h后,流式细胞分析仪检测到HepG2细胞S期数分别为10.4%、16.9%、22.0%、29.8%,S期细胞数量明显增加,说明α-CBD对肝癌细胞的增殖抑制有赖于将细胞阻滞于S期,验证了转录组关于细胞周期阻滞的基因表达。流式细胞仪对HepG2细胞凋亡时相的检测结果显示,伴随α-CBD作用时间的增加,细胞凋亡率增加。得出α-CBD能够诱导HepG2细胞凋亡。选取六个差异表达的基因进行qRT-PCR验证,基因的表达趋势情况与DGE分析结果相符,说明DGE分析结果可靠。综上所述,α-CBD能够降低肝癌细胞活力,抑制细胞增殖,改变质膜通透性,呈现凋亡形态,细胞周期S期阻滞,通过p53-PUMA、PI3K-Akt、IL-1-NFkB-IAP通路诱导细胞凋亡。