閆怡軒 李偉忠
[摘要] 目的 研究選擇性環(huán)氧化酶-2(COX-2)抑制劑塞來昔布影響口腔癌耐長(zhǎng)春新堿細(xì)胞株KB/VCR細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)春新堿敏感性的效應(yīng),探討其作用機(jī)制。方法 采用MTT法分別檢測(cè)塞來昔布組、長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+前列腺素E2(PGE2)組對(duì)KB/VCR細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用,用Western印跡法檢測(cè)P-糖蛋白(P-gp)、Bcl-2和Bcl-XL的表達(dá),流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)塞來昔布對(duì)KB/VCR細(xì)胞凋亡的影響。采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果 塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組的細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率高于塞來昔布組、長(zhǎng)春新堿組及塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組(P<0.01)。塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組和塞來昔布組P-gp的表達(dá)顯著低于長(zhǎng)春新堿組及塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組(P<0.01),塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組和塞來昔布組Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)顯著低于長(zhǎng)春新堿組(P<0.01)。塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組細(xì)胞凋亡率均顯著高于長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布
組,塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組細(xì)胞凋亡率顯著低于塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組(P<0.01)。結(jié)論 塞來昔布可以通過下調(diào)P-gp的表達(dá)及促進(jìn)細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)長(zhǎng)春新堿耐藥株KB/VCR細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)春新堿的敏感性。
[關(guān)鍵詞] KB/VCR細(xì)胞; 多藥耐藥; P-糖蛋白; 環(huán)氧化酶-2抑制劑; 細(xì)胞凋亡
[中圖分類號(hào)] R 739.86 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.04.018
口腔癌是常見的口腔頭頸部惡性腫瘤之一,近年來口腔癌的發(fā)病率呈現(xiàn)明顯增高趨勢(shì),已成為威脅人類健康的重要因素之一?;熓强谇话┲匾妮o助治療方法之一,目前化療所面臨的主要問題是癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性下降,導(dǎo)致多藥耐藥(multidrug resistant,MDR)的產(chǎn)生,使癌細(xì)胞產(chǎn)生
抵抗廣譜化療藥物的能力。
近來研究[1-3]發(fā)現(xiàn),選擇性環(huán)氧化酶-2(cycloxy-genase-2,COX-2)抑制劑可抑制許多類型癌細(xì)胞的生長(zhǎng)及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)抗腫瘤藥物對(duì)癌細(xì)胞的毒性作用。COX-2抑制劑的抗腫瘤活性的作用機(jī)制包括抑制細(xì)胞分裂周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤新生血管生成等。此外有研究[4-5]認(rèn)為,COX-2抑制劑可以通過調(diào)節(jié)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)家族中的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性而增強(qiáng)腫瘤對(duì)化療藥物的敏感性。研究[6]發(fā)現(xiàn),在腫瘤組織內(nèi)COX-2與P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)的表達(dá)呈顯著性正相關(guān)。本課題組前期研究[7-8]也證實(shí),選擇性COX-2抑制劑塞來昔布可顯著增強(qiáng)順鉑對(duì)人舌癌細(xì)胞株Tca8113細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用,增加耐長(zhǎng)春新堿細(xì)胞株KB/VCR細(xì)胞內(nèi)化療藥物的蓄積[9]。本實(shí)驗(yàn)研究塞來昔布對(duì)口腔上皮癌耐長(zhǎng)春新堿細(xì)胞株KB/VCR化療敏感性的影響,探討塞來昔布增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感性的作用機(jī)制。
1 材料和方法
1.1 藥物及試劑
長(zhǎng)春新堿(Vincristine,VCR)(Merck公司,德國(guó)),塞來昔布膠囊(Pfizer公司,美國(guó)),MTT、二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)(Sigma公司,美國(guó)),RPMI-1640、胎牛血清(Invitrogen公司,美國(guó)),P-gp、Bcl-2、Bcl-XL及β-肌動(dòng)蛋白鼠抗人單克隆抗體、熒光標(biāo)記的羊抗鼠二抗(Epitomics公司,美國(guó)),人
口腔表皮樣癌耐長(zhǎng)春新堿細(xì)胞株KB/VCR、人口腔表皮樣癌細(xì)胞KB、膜聯(lián)蛋白(annexin)V-異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,F(xiàn)ITC)細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒、Hoechst 33342/PI雙染試劑盒(南京凱基生物
科技發(fā)展有限公司)。
1.2 細(xì)胞培養(yǎng)
KB/VCR細(xì)胞用含有10%胎牛血清和200 nmol·L-1 VCR的RPMI-1640培養(yǎng)基于37 ℃、5%CO2環(huán)境中培養(yǎng),KB細(xì)胞用含有10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基,于37 ℃、5%CO2環(huán)境中培養(yǎng)。
1.3 MTT法檢測(cè)
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的KB/VCR細(xì)胞,以每孔2×103個(gè)細(xì)胞的密度接種于96孔板中,常規(guī)培養(yǎng)24 h,細(xì)胞貼壁后分別加入含10 μmol·L-1塞來昔布(塞來昔布組)、1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿(長(zhǎng)春新堿組)、10 μmol·L-1塞來昔布+1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿(塞來昔布+長(zhǎng)春新堿
組)及10 μmol·L-1塞來昔布+1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿+100 μg·L-1前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)(塞
來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組)的培養(yǎng)基,終液量為每孔200 μL,另外以未添加藥物的RPMI-1640培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。繼續(xù)培養(yǎng)24、48、72 h后,加入終質(zhì)量濃度1 g·L-1的MTT溶液100 μL,繼續(xù)培養(yǎng)4 h,棄上清后每孔加入150 μL DMSO,緩搖15 min,酶標(biāo)儀(EL×800型,BioTek公司,美國(guó))490 nm波長(zhǎng)下檢測(cè)光密度(optical density,OD)值。每孔設(shè)4個(gè)復(fù)孔,取其平均值,重復(fù)3次。按下述公式計(jì)算細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率:細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率=1-(實(shí)驗(yàn)組OD值/對(duì)照組OD值)×100%。用金正均法計(jì)算塞來昔布與長(zhǎng)春新堿兩藥聯(lián)用后的合并效應(yīng)(q值):q=EA+B /(EA+EB-EA·EB )。其中EA代
表A藥單獨(dú)給藥時(shí)的效應(yīng),EB代表B藥單獨(dú)給藥時(shí)的效應(yīng),EA+B代表A、B兩藥合并給藥后的效應(yīng),0.85≤q≤1.15為相加作用,q>1.15為協(xié)同作用,q<0.85為拮抗作用。
1.4 Western印跡法檢測(cè)細(xì)胞P-gp、Bcl-2、Bcl-XL
的表達(dá)
將KB/VCR細(xì)胞分別用含10 μmol·L-1塞來昔布(塞來昔布組)、1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿(長(zhǎng)春新堿組)、
10 μmol·L-1塞來昔布+1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿(塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組)及10 μmol·L-1塞來昔布+1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿+100 μg·L-1 PGE2(塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+
PGE2組)的培養(yǎng)基,于37 ℃、5%CO2條件下培養(yǎng)48 h。然后收集細(xì)胞并用冰PBS液洗滌3次。用含1%Triton X-100的細(xì)胞裂解液裂解細(xì)胞。收取總蛋白,按照常規(guī)的方法進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dod-
cyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)、轉(zhuǎn)膜。一抗為鼠抗人P-gp單克隆抗體(1∶
1 000)、鼠抗人Bcl-2單克隆抗體(1∶400)、鼠抗人Bcl-XL單克隆抗體(1∶400)、鼠抗人β-肌動(dòng)蛋白單克隆抗
體(1∶2 000),二抗為熒光標(biāo)記的羊抗鼠抗體(1∶300),進(jìn)行抗原抗體反應(yīng),然后進(jìn)行熒光顯色并測(cè)定反應(yīng)條帶灰度值,以β-肌動(dòng)蛋白作為內(nèi)參,計(jì)算相對(duì)灰度值,重復(fù)3次。
收集相同數(shù)量的KB和KB/VCR細(xì)胞,提取總蛋白質(zhì),按常規(guī)方法進(jìn)行SDS-PAGE、轉(zhuǎn)膜。一抗為鼠抗人P-gp單克隆抗體(1∶1 000)、鼠抗人β-肌動(dòng)蛋白單克隆抗體(1∶2 000),二抗為熒光標(biāo)記的羊抗鼠抗體(1∶300),進(jìn)行抗原抗體反應(yīng),然后進(jìn)行熒光顯色并測(cè)定反應(yīng)條帶灰度值,以β-肌動(dòng)蛋白作為內(nèi)參,計(jì)算相對(duì)灰度值,重復(fù)3次。
1.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡
取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的KB/VCR細(xì)胞按每毫升1×106個(gè)接種于6孔板中,細(xì)胞貼壁后,分別加入含10 μmol·L-1塞來昔布(塞來昔布組)、1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿(長(zhǎng)春新堿組)、10 μmol·L-1塞來昔布+1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿(塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組)及10 μmol·L-1塞來昔布+1.5 μmol·L-1長(zhǎng)春新堿+100 μg·L-1 PGE2(塞來昔布+
長(zhǎng)春新堿+PGE2組)的培養(yǎng)基10 μmol·L-1,繼續(xù)培養(yǎng)48 h。收集細(xì)胞后加入500 μL結(jié)合緩沖液(Binding Buffer)懸浮細(xì)胞,加入5 μL FITC標(biāo)記的膜聯(lián)蛋白V
熒光探針混勻,再加入5 μL碘化丙啶混勻,室溫下避光反應(yīng)10 min,流式細(xì)胞儀檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,取平均值。
1.6 統(tǒng)計(jì)分析
采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,多樣本均數(shù)比較采用單因素方差分析,組間多重比較用LSD法,方差不齊用Dunnett法,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 塞來昔布聯(lián)合長(zhǎng)春新堿對(duì)KB/VCR細(xì)胞的生長(zhǎng)
抑制作用
MTT法檢測(cè)結(jié)果表明,作用KB/VCR細(xì)胞24、48、72 h后,塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組的細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率高于塞來昔布組、長(zhǎng)春新堿組及塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組(P<0.01)(表1)。塞來昔布與長(zhǎng)春新堿聯(lián)用在24、48、72 h時(shí)的q值分別為1.160、1.282、1.287,均為協(xié)同作用。這表明,塞來昔布聯(lián)合長(zhǎng)春新堿可顯著增強(qiáng)長(zhǎng)春新堿對(duì)KB/VCR的生長(zhǎng)抑制作用。
2.2 P-gp、Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)
Western印跡檢測(cè)結(jié)果表明:1)塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組和塞來昔布組P-gp的表達(dá)顯著低于長(zhǎng)春新堿組、對(duì)照組及塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組,塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組P-gp的表達(dá)顯著低于長(zhǎng)春新堿組和對(duì)照組(P<0.01)(圖1);塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組和塞來昔布組Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)都顯著低于長(zhǎng)春新堿組和對(duì)照組(P<0.01),塞
來昔布+長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組和塞來昔布組之間Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)則無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(圖2)。2)KB/VCR細(xì)胞P-gp的表達(dá)高于
KB細(xì)胞(P<0.01)(圖3)。
1:對(duì)照組;2:長(zhǎng)春新堿組;3:塞來昔布組;4:塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組;5:塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組。
2.3 塞來昔布對(duì)KB/VCR細(xì)胞凋亡的影響
流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)表明:對(duì)照組、長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組和塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組的細(xì)胞凋亡率分別為3.84%±1.52%、13.61%±1.45%、24.73%±2.64%、58.07%±5.36%和41.74%±3.17%。塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組細(xì)胞凋亡率均顯著高于對(duì)照組、長(zhǎng)春新堿組、塞來昔布組(P<0.01);塞來昔布+長(zhǎng)春新堿+PGE2組細(xì)胞凋亡率顯著低于塞來昔布+長(zhǎng)春新堿組(P<0.01)。
3 討論
化療是口腔癌的重要輔助治療方法之一,但是長(zhǎng)期化療所導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生已經(jīng)成為癌癥治療的主要障礙之一。癌細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生可能與外排泵的活性增加、藥物的吸收減少、解毒酶的激活、藥物作用靶點(diǎn)的改變以及細(xì)胞凋亡減少等有關(guān)[10]。
在人惡性腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn),P-gp的表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞對(duì)抗腫瘤藥物的敏感性以及腫瘤患者的生存率成負(fù)相關(guān)。近年來研究發(fā)現(xiàn),在腫瘤組織內(nèi)COX-2與P-gp的表達(dá)呈顯著性正相關(guān)。Nardone等[11]采用免疫組織化學(xué)方法在幽門螺桿菌陽性的胃癌患者中發(fā)現(xiàn)COX-2與P-gp表達(dá)顯著相關(guān)。Lee等[12]研究發(fā)現(xiàn)犬移行細(xì)胞癌中P-gp與COX-2的表達(dá)成正相關(guān)。Fantappiè等[13]也證實(shí)了COX-2與P-gp的表達(dá)存在相
關(guān)性,在多藥耐藥腫瘤細(xì)胞中兩者的表達(dá)都顯著增加。這些研究均證明,在多藥耐藥腫瘤組織中COX-2與P-gp的表達(dá)都顯著增強(qiáng)。本研究也證實(shí),耐長(zhǎng)春新堿細(xì)胞株KB/VCR細(xì)胞P-gp的表達(dá)顯著高于非耐藥細(xì)胞株KB細(xì)胞,這表明P-gp表達(dá)量的高低與細(xì)胞敏感性的產(chǎn)生具有正相關(guān)關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究能否通過調(diào)控腫瘤組織中COX-2酶的活性進(jìn)而調(diào)控P-gp的表達(dá),從而影響腫瘤細(xì)胞對(duì)抗腫瘤藥物的敏感性。
本研究證實(shí),低濃度COX-2抑制劑10 μmol·L-1塞來昔布可明顯增強(qiáng)長(zhǎng)春新堿對(duì)KB/VCR細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用,經(jīng)塞來昔布處理后的KB/VCR細(xì)胞與未經(jīng)塞來昔布處理的相比,P-gp的表達(dá)量明顯降低。這提示COX-2抑制劑塞來昔布對(duì)KB/VCR細(xì)胞P-gp的表達(dá)具有明顯的抑制作用。經(jīng)過加入外源性的PGE2后,P-gp的表達(dá)量增加。因此,塞來昔布能通過抑制P-gp的表達(dá)使細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)春新堿蓄積增多、細(xì)胞內(nèi)藥物濃度增加,進(jìn)而增加長(zhǎng)春新堿對(duì)KB/VCR的細(xì)胞毒性作用,而塞來昔布抑制P-gp表達(dá)的途徑在一定程度上是通過PGE2途徑實(shí)現(xiàn)的。有關(guān)COX-2抑制劑調(diào)節(jié)P-gp表達(dá)的機(jī)制尚需進(jìn)一步的研究。目前認(rèn)為MDR-1基因啟動(dòng)子可能含有激活蛋白1(activator pro-tein-1,AP-1)和核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)結(jié)合位點(diǎn),這可能與MDR-1基因的表達(dá)有關(guān)。
Tegeder等[14]研究證實(shí),非類固醇抗炎藥(nonsteroidal anti-inflammatory drags,NSAIDS)如布洛芬可通過
COX-2依賴途徑直接抑制轉(zhuǎn)錄因子AP-1和NF-κB,下調(diào)相關(guān)基因如COX-2或腫瘤壞死因子(tumor ne-
crosis factor,TNF-α)等的表達(dá)來抑制炎癥過程。另外有研究[15]發(fā)現(xiàn),塞來昔布可以通過抑制轉(zhuǎn)錄因子
AP-1和NF-κB的表達(dá),從而抑制乳腺癌細(xì)胞P-gp的表達(dá)。
Bcl-2、Bcl-XL是Bcl-2家族中一類抗凋亡的細(xì)胞死亡負(fù)調(diào)節(jié)因子,在細(xì)胞受到外界刺激時(shí)能保護(hù)細(xì)胞免于凋亡[16-17]。Fantappiè等[13]研究證實(shí),塞來昔布可通過下調(diào)Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)促進(jìn)耐藥肝癌細(xì)胞的凋亡。本研究結(jié)果與之相一致,塞來昔布具有誘導(dǎo)及促進(jìn)長(zhǎng)春新堿誘導(dǎo)KB/VCR細(xì)胞凋亡的作用。塞來昔布聯(lián)合長(zhǎng)春新堿處理細(xì)胞后,KB/VCR細(xì)胞Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)明顯減少。其機(jī)制可能與以下兩方面有關(guān),一是P-gp表達(dá)的降低導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)春新堿的濃度增高,促進(jìn)了長(zhǎng)春新堿對(duì)細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用;二是塞來昔布處理細(xì)胞后抑制了Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá),從而促進(jìn)細(xì)胞的凋亡。但是塞來昔布抑制Bcl-2、Bcl-XL表達(dá)的途徑尚不確定,實(shí)驗(yàn)中加入外源性的PGE2后并不能使Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)增加,因此塞來昔布下調(diào)KB/VCR細(xì)胞Bcl-2、Bcl-XL的表達(dá)可能是通過非PGE2依賴途徑實(shí)現(xiàn)的。
本研究結(jié)果表明,塞來昔布可以增強(qiáng)長(zhǎng)春新堿對(duì)KB/VCR細(xì)胞的毒性作用,這種作用與抑制P-gp的表達(dá)和促進(jìn)細(xì)胞凋亡有關(guān),為進(jìn)一步理解COX-2在腫瘤細(xì)胞多藥耐藥性的產(chǎn)生及其COX-2抑制劑增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞化療敏感性的機(jī)制提供幫助。
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(本文編輯 李彩)