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研究背景:雷公藤甲素(Triptolide)是从传统中药雷公藤中分离提取的天然三环氧二萜。作为高活性成分之一,雷公藤甲素广谱的抗肿瘤作用虽得到一致认同,但有效剂量下导致的毒副作用限制了其在临床中的广泛应用。此外,近年来雷公藤甲素的作用靶标被逐一揭示,进一步确证抗肿瘤领域雷公藤甲素与靶蛋白的相互作用有利于指导其临床应用。目的:寻找雷公藤甲素在不同肿瘤细胞系中的敏感瘤谱,探究其可能的作用机制,并提出安全有效的治疗策略。方法:(1)采用CCK-8和MTT法评价雷公藤甲素对15种选定的血液肿瘤细胞和实体肿瘤细胞的敏感性。(2)通过建立不同异种移植瘤模型考察雷公藤甲素低、中、高剂量的药效水平和毒性情况,并改变相同剂量下MV-4-11荷瘤小鼠的给药周期考察雷公藤甲素的治疗作用;采用H&E染色法考察雷公藤甲素对肿瘤细胞的抑制活性及对肝脏组织的毒性情况;采用IHC染色法检测雷公藤甲素对肿瘤组织的增殖和凋亡情况。(3)通过Western blot试验在敏感瘤株中检测雷公藤甲素靶标蛋白及相关信号通路蛋白分子的影响,并考察其在不同血液肿瘤细胞中的表达差异。(4)使用流式细胞术考察雷公藤甲素是否阻滞细胞周期,促进细胞凋亡。结果:(1)细胞活力测试结果显示,与其他肿瘤细胞株相比,雷公藤甲素作用于急性髓细胞白血病(Acute myeloid leukemia,AML)细胞系(MV-4-11、KG-1、THP-1 和 HL-60)24h、48h和72h后的IC50分别低于30nM、15nM和10nM,且呈时间依赖性。(2)体内药效结果显示,经雷公藤甲素20、50、100μg/kg/d腹腔注射给药的THP-1白血病荷瘤小鼠的瘤重抑瘤率分别为49.34%、94.20%、99.36%;经雷公藤甲素5、15、25 μg/kg/d腹腔注射给药后的MV-4-11白血病荷瘤小鼠的瘤重抑瘤率分别为14.77%、-1.52%、31.67%;经雷公藤甲素100、500 μg/kg/d腹腔注射给药后的MDA-MB-231乳腺癌荷瘤小鼠的瘤重抑瘤率分别为45.06%、96.52%。21天的周期内,MV-4-11荷瘤小鼠1天1次、2天1次、3天1次、4天1次腹腔注射雷公藤甲素500 μg/kg后肿瘤均消失,而7天1次给药几乎没有抗癌作用;1天1次雷公藤甲素低剂量组(50 μg/kg)的药理活性与1天1次、2天1次、3天1次、4天1次雷公藤甲素高剂量给药组(500μg/kg)相同,但肿瘤消失的时间推迟;此外,2天1次给雷公藤甲素50μg/kg的抑瘤活性较1天1次给药弱。(3)H&E染色结果显示高剂量雷公藤甲素(500 μg/kg/d)给药组出现肿瘤细胞病理性核分裂现象,显著降低肿瘤细胞活力。同时严重损伤荷瘤小鼠的肝脏,少量肝细胞出现坏死碎片。此外,4只MDA-MB-231乳腺癌荷瘤小鼠在腹腔注射雷公藤甲素500 μg/kg/d 20天时出现1只死亡。另外,THP-1异种移植瘤小鼠血清中谷丙转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)水平在所有给药组中均上升,分别是对照组的1.6倍和1.5倍。(4)IHC染色结果显示,相比对照组,给药组增殖标记物Ki67减少,凋亡标记物Cleaved Caspase-3增加,且具有剂量依赖性。(5)Western blot试验结果显示,雷公藤甲素以浓度和时间依赖性的方式增加AML细胞中DNA损伤标志物γH2A.X蛋白的表达,并降低p-RPB1、RPB1和H2A.X-p142的蛋白水平,而TAB1和p-P38的蛋白水平没有发生变化。此外,相比其他血液肿瘤细胞,WSTF、RPB1蛋白在敏感瘤株AML细胞中表达水平更低。(6)雷公藤甲素5、10、20、50nM诱导MV-4-11细胞凋亡率分别为4.4%、7.56%、54.70%和98.07%;相同浓度药物刺激下,凋亡的THP-1细胞分别占2.37%、7.52%、43.02%和79.38%。雷公藤甲素0、2、5、10nM作用于MV-4-11细胞48 h后,阻滞细胞周期于G1期,分别占69.40%、73.11%、75.55%和78.55%;相同浓度药物作用下,THP-1细胞的细胞周期也被阻滞在G1期,分别占58.13%、60.75%、60.60%和 66.85%。结论:雷公藤甲素是中药雷公藤中抗肿瘤活性较强的成分之一,AML细胞对雷公藤甲素较敏感,敏感机制可能与WSTF-RPB1的表达相关。雷公藤甲素抗AML的作用机制可能是通过调控WSTF-RPB1信号通路,使细胞阻滞在G1期,影响DNA损伤修复,促进细胞凋亡。研究意义:传统中药雷公藤是一把“双刃剑”。其主要活性成分雷公藤甲素既是药效成分,又是毒性成分,临床治疗窗口较窄。本研究立足于基本的试验现象,经体内与体外试验的验证发现雷公藤甲素的敏感瘤谱,并提出可能的敏感机制,旨在扩宽雷公藤甲素应用的安全窗口,为雷公藤甲素临床适应症的选择提供分子基础。