养阴解毒方激活转录因子EGR1诱导肺癌细胞凋亡的分子机制研究

来源 :上海中医药大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:adroithy
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目的养阴解毒方作为临床有效处方金复康优化方,全方共5味药,具有益气养阴、清热解毒之效。前期研究表明,养阴解毒方是一个有效且安全性佳的抗肺癌中药复方,但是其作用于肺癌的深层机制目前尚未清楚,本研究通过应用高通量组学技术从诱导细胞凋亡方面探讨养阴解毒方抑制肿瘤生长的作用机制,丰富“益气养阴法”抗肺癌理论内涵。方法1.体外研究养阴解毒方对肺癌细胞生长的影响。采用CCK-8(Cell Counting Kit8)法,检测不同浓度,不同时间点养阴解毒方对非小细胞肺癌细胞系(A549、NCI-H2228、NCI-H1299、NCI-H1975、NCI-HCC827、Lewis)细胞增殖的影响,计算半数抑制浓度(IC50,Half maximal inhibitory concentration)明确养阴解毒方的敏感细胞株;采用PI(Propidium Iodide)染色、流式细胞术检测不同浓度养阴解毒方对A549、NCI-H2228、NCI-H1299细胞周期的影响;分别采用Hochest 33342染色法及Annexin V-FITC/PI双染检测不同浓度养阴解毒方对A549、NCI-H2228、NCI-H1299细胞凋亡的影响;2.体外研究养阴解毒方干扰A549细胞后基因表达变化。采用转录组测序技术(RNA-seq,RNA Sequencing)检测加入和不加入养阴解毒方对A549细胞基因表达变化的影响;通过DAVID(Database for Annotation,Visualization,and Integrated Discovery)数据库分析差异基因生物学功能;3.研究EGR1(Early growth response protein 1)对养阴解毒方诱导细胞凋亡的影响。应用RNA干扰技术敲减EGR1在A549细胞中的表达,在体外通过CCK-8法,Annexin V-FITC/PI双染法检测沉默EGR1后养阴解毒方的抑制肺癌细胞增殖和诱导细胞凋亡作用;4.体外研究养阴解毒方干扰下全基因组范围内EGR1结合位点。采用免疫共沉淀测序技术(ChIP-seq,Chromatin Immunoprecipitation Followed by High-throughput Sequencing)检测养阴解毒方干预A549细胞后EGR1全基因组结合位点,并与RNA-seq数据共同分析,构建养阴解毒方通过激活EGR1诱导肺癌细胞凋亡的调控网络;5.体内实验通过构建Lewis肺癌皮下移植瘤模型,将C57 BL/6小鼠随机分为生理盐水组、养阴解毒方组、顺铂组、养阴解毒方联合顺铂组,干预14天,测量瘤体生长,干预结束后评价养阴解毒方对肿瘤的生长抑制作用,剥离瘤体进行免疫组化检测养阴解毒方对EGR1及下游KLF11、BCL2L11蛋白表达的影响。6.养阴解毒方药物安全性研究。通过应用养阴解毒方对两种不同品系小鼠进行灌胃,干预30天后取血检测肝肾,取重要脏器(心、肝、脾、肺、肾)称重计算脏器指数,HE染色观察脏器病理形态;结果1.体外研究结果显示,养阴解毒方对多种肺癌细胞(A549、NCI-H2228、NCI-H1299、NCI-H1975、NCI-HCC827、Lewis)有生长抑制作用,且具有时间和浓度依赖性,48h IC50分别为:62.77,55.94,105.40,118.90,116.60,127.70μg/ml;高剂量养阴解毒方能阻滞A549、NCI-H2228、NCI-H1299细胞停滞在G2/M期(*P<0.05),高剂量养阴解毒方组三种细胞的G2/M期的比例分别为:(82.13±1.39)%(81.34±1.58)%(55.28±5.37)%;通过Hochest 33342染色后的发现加入养阴解毒方后肺癌细胞(A549、NCI-H2228、NCI-H1299)细胞核出现凋亡形态;并通过Annexin V-FITC/PI双染进一步证实养阴解毒方可以引起肺癌细胞凋亡,其中A549、NCI-H2228,NCI-H1299细胞总凋亡率分别为:(20.78±0.39)%(15.71±0.38)%,(11.44±0.84)%;2.RNA-seq分析表明,加入养阴解毒方48h前后共有2,178个差异基因(P<0.05),其中上调的基因有1,464个(67.2%),下调的基因有714个(32.8%);GO分析差异基因结果显示多个生物学过程涉及凋亡进程;进一步分析差异基因表明EGR1为变化最明显的基因;Western blot结果表明养阴解毒方可以明显上调A549、NCI-H2228,NCI-H1299细胞中EGR1蛋白的表达;3.敲减EGR1后,养阴解毒方抑制A549细胞增殖作用及诱导A549细胞凋亡的能力明显下降;4.养阴解毒方干扰下的EGR1在A549细胞中共有1,697个结合位点(-5~+2kb);与RNA-seq共同分析后发现275基因为EGR1的靶基因,其中上调基因193个,下调基因82个;将差异基因进行GO分析发现,上调差异基因中有9个基因涉及凋亡进程,分别是:ABR,ING2,CYP1B1,HIP1R,KLF11,VAV2,TGFB1,BCL2L11和DUSP6;5.应用C57 BL/6小鼠Lewis皮下移植瘤模型,与对照组相比,养阴解毒方(18.8 g/kg)能明显抑制瘤体的生长,肿瘤抑制率为38.70%。顺铂组抑瘤率为39.23%,当养阴解毒方与顺铂联合时,抑瘤率为50.20%,联合用药作用强于单用养阴解毒方或顺铂(*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001);瘤体HE染色结果表明养阴解毒方可以有效地诱导肿瘤细胞的死亡;免疫组化结果显示在移植瘤中发现EGR1,KLF11蛋白及促凋亡蛋白BCL2L11表达增加,证明养阴解毒方可能是通过上调EGR1及其下游凋亡相关蛋白(KLF11,BCL2L11)表达发挥诱导细胞凋亡抗肺癌作用;6.体内研究显示养阴解毒方对两种不同品系正常小鼠体重、肝肾功能、脏器指数无明显影响,安全性佳。结论1.本研究通过体内外实验证实具有益气养阴解毒功效的养阴解毒方可以有效地阻止肺癌的生长,诱导肺癌细胞凋亡。2.本研究通过引入高通量组学技术,发现养阴解毒方抗肺癌机制与激活转录因子EGR1及其下游基因诱导细胞凋亡有关,本研究为肺癌的防治提供了微观物质基础丰富了“益气养阴法”治疗肿瘤的理论思想和科学内涵。3.转录组测序与ChIP-seq结合的分析方法,可以用于中药复方靶向转录因子的抗肿瘤的机制分析,为深入阐释复方中药的抗肺癌调控网络提供方法学依据。4.本研究从体内证实养阴解毒方毒性小,安全性好。
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