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抑制JNK通路對(duì)Genistein誘導(dǎo)結(jié)腸癌SW620細(xì)胞周期阻滯的作用

2019-02-20 14:30郎慧玲劉晟男錢(qián)甜甜曹玓王鈺粟于佳琪趙忠新劉丹
中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)生 2019年34期
關(guān)鍵詞:細(xì)胞周期結(jié)腸癌

郎慧玲 劉晟男 錢(qián)甜甜 曹玓 王鈺粟 于佳琪 趙忠新 劉丹

[摘要] 目的 探討染料木黃酮(Genistein,Gen)阻滯結(jié)腸癌細(xì)胞S期向G2/M期轉(zhuǎn)換與JNK通路的關(guān)系。 方法 以人結(jié)腸癌SW620細(xì)胞為研究對(duì)象,實(shí)驗(yàn)分三個(gè)系列組,第一系列組為對(duì)照組和SP600125組(10 μmol/L、20 μmol/L、30 μmol/L、40 μmol/L),第二系列為對(duì)照組、Gen組(20 μmol/L、40 μmol/L、80 μmol/L)和聯(lián)用組(Gen 40 μmol/L和SP600125 40 μmol/L),第三系列為對(duì)照組、Gen組(40 μmol/L)、SP600125組(40 μmol/L)和聯(lián)用組。蛋白質(zhì)印跡法篩選SP600125的最適工作濃度及Cyclin B1、P-Cdc2和Cdc2蛋白的表達(dá)。MTS法檢測(cè)細(xì)胞增殖。 結(jié)果 SP600125的最適工作濃度為40 μmol/L。藥物組的Cyclin B1(除Gen 20 μmol/L組)、P-Cdc2和Cdc2蛋白表達(dá)均顯著下調(diào)(P<0.01),Cyclin B1蛋白表達(dá)隨Gen劑量的增加而降低(P<0.01),聯(lián)用組Cyclin B1明顯低于Gen 40 μmol/L組(P<0.01),聯(lián)用組P-Cdc2和Cdc2蛋白與Gen 40 μmol/L組的比較雖有降低的趨勢(shì),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。抑制JNK通路可增強(qiáng)Gen抗SW620細(xì)胞增殖的作用。 結(jié)論 抑制JNK通路可通過(guò)減少結(jié)腸癌SW620細(xì)胞Cyclin B1-Cdc2的活化,阻滯細(xì)胞由S期進(jìn)入G2/M期。

[關(guān)鍵詞] 染料木黃酮;JNK;結(jié)腸癌;細(xì)胞周期

[中圖分類(lèi)號(hào)] R329? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701(2019)34-0026-05

Effect of inhibition of JNK pathway on Genistein-induced colon cancer SW620 cell cycle arrest

LANG Huiling1? ?LIU Shengnan1? ?QIAN Tiantian1? ?CAO Di1? ?WANG Yusu2? ?YU Jiaqi1? ZHAO Zhongxin3? ?LIU Dan1

1.Qiqihar Medical University, Qiqihar? ?161006,China;2.Harbin Medical University, Harbin? ?150081,China;3.Department of General Surgery, the First Affiliated Hospital of Qiqihar Medical University, Qiqihar? ?161041,China

[Abstract] Objective To investigate the relationship between genistein(Genstein, Gen)-induced colon cancer cell arrest from S phase into G2/M phase and JNK pathway. Methods Human colon cancer SW620 cells were used as the research object. The cells were divided into three series. The first series were the control group and the SP600125 group (10 μmol/L, 20 μmol/L, 30 μmol/L, 40 μmol/L). The second series were the control group, the Gen group (20 μmol/L, 40 μmol/L, 80 μmol/L) and the combination group(Gen 40 μmol/L and SP600125 40 μmol/L). The third series were the control group, the Gen group (40 μmol/L), the SP600125 group (40 μmol/L) and the combination group. Western blotting was used to screen the optimal working concentration of SP600125 and the expression of Cyclin B1, P-Cdc2 and Cdc2 proteins. Cell proliferation was detected by the MTS method. Results The optimum working concentration of SP600125 was determined as 40 μmol/L. The expression of Cyclin B1(except for Gen 20 μmol/L group), P-Cdc2 and Cdc2 protein in the drug group was significantly reduced(P<0.01). The expression of Cyclin B1 protein was decreased with the increase of Gen dose (P<0.01). The Cyclin B1 of the combination group was significantly lower than that of the Gen 40 μmol/L group (P<0.01). A decreasing trend of P-Cdc2 and Cdc2 proteins was found in the combination group compared with the Gen 40 μmol/L group, but the difference was statistical insignificant (P>0.05). The proliferation of Gen anti-SW620 cells was enhanced by the inhibition of JNK pathway. Conclusion Inhibition of JNK pathway can inhibit the activation of Cyclin B1-Cdc2 in colon cancer SW620 cells, block cells in S phase and prevent cells entering into G2/M phase.

[Key words] Genistein; JNK; Colon cancer; Cell cycle

結(jié)直腸癌(Colorectal cancer,CRC)是人類(lèi)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。在全球惡性腫瘤中,結(jié)直腸癌的發(fā)病率排名第三,死亡率排名第二[1];在中國(guó)惡性腫瘤中,結(jié)直腸癌的發(fā)病率排名第三,死亡率排名第五[2]。因此,結(jié)直腸癌的防治已成為癌癥防治研究的熱點(diǎn)。目前,腫瘤防治研究的方向聚焦于探索細(xì)胞信號(hào)通路與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系。c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)是絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen activated protein kinase,MAPK)信號(hào)通路的一個(gè)重要家族成員,在細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞應(yīng)激等多種生理或病理過(guò)程中擔(dān)任重要角色,在癌癥發(fā)展中同樣起關(guān)鍵的調(diào)控作用。SP600125是一種JNK通路的強(qiáng)效抑制劑,可以抑制JNK活化,即抑制JNK磷酸化,發(fā)揮抑制JNK信號(hào)通路的作用。有研究證實(shí),雌激素治療可降低結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[3-5]。染料木黃酮(Genistein,Gen)是一種具有雌激素活性的天然物質(zhì),具有抗腫瘤功效。課題組前期研究[6]結(jié)果顯示,抑制JNK通路能增強(qiáng)Gen誘導(dǎo)結(jié)腸癌SW620細(xì)胞S期阻滯作用,且S期細(xì)胞的增多主要源于G2/M期細(xì)胞的減少,因此本研究著眼于驅(qū)動(dòng)G2/M期的關(guān)鍵因素——Cyclin B1-Cdc2復(fù)合物的活性,探討上述S期細(xì)胞向G2/M期的轉(zhuǎn)換受阻與該復(fù)合物活性的關(guān)系。現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1材料來(lái)源

人結(jié)腸癌SW620細(xì)胞由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)遺傳學(xué)研究室饋贈(zèng)。Gen(批號(hào):G6649-25 mg)和DMSO(批號(hào):D5879-100 mL)為Sigma公司生產(chǎn)。RPMI 1640培養(yǎng)液(貨號(hào):SH30027.01,批號(hào):AYA52774)為Hyclone公司生產(chǎn)。胎牛血清(貨號(hào):11011-8611, 批號(hào):2017 0713)為杭州四季青公司生產(chǎn)。胰蛋白酶(批號(hào):0458-25g)為Amresco公司生產(chǎn)。MTS(貨號(hào):G3582, 批號(hào):0000044688)為Promega公司生產(chǎn)。SP600125(貨號(hào):sc-200635,批號(hào):A2714)為Santa Cruz公司生產(chǎn)。T-JNK(JNK1/2/3)多克隆抗體(貨號(hào):YT2439,批號(hào):B3901)、P-JNK(T183/Y185)多克隆抗體(貨號(hào):YP0157,批號(hào):B6701)、Cdc2(Y15)多克隆抗體(貨號(hào):YT0789,批號(hào):B8901)、P-Cdc2(T161)多克隆抗體(貨號(hào):YP0053,批號(hào):B5301)和Cyclin B1多克隆抗體(貨號(hào):YT1169,批號(hào):B6901)為Immunoway公司生產(chǎn)。β-actin多克隆抗體(貨號(hào):BA2305,批號(hào):12cm81)為武漢博士德生物公司生產(chǎn)。辣根酶標(biāo)記山羊抗兔IgG(貨號(hào):CW0103,批號(hào):00111408)、哺乳動(dòng)物蛋白抽提試劑盒(貨號(hào):CW08895,批號(hào):50201)和BCA蛋白定量試劑盒(貨號(hào):CW0014,批號(hào):00021303)為北京康為世紀(jì)生物公司生產(chǎn),蛋白Marker(貨號(hào):26616-SM0671)為MBI公司生產(chǎn),ECL超敏發(fā)光液(貨號(hào):P1010,批號(hào):171206)為北京普利萊公司生產(chǎn),NC膜為Pall公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

CO2培養(yǎng)箱(美國(guó)Thermo-311);超凈工作臺(tái);酶標(biāo)儀(美國(guó)BIO-RAD 680);天能數(shù)碼凝膠分析儀(Tanon-5200);電泳儀(北京六一儀器廠,DYY-10C);垂直平板電泳槽(上海天能儀器廠,VE-180A);轉(zhuǎn)印槽(上海天能儀器廠,VE-186)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 細(xì)胞培養(yǎng)? SW620細(xì)胞用含10% FBS的RPMI 1640培養(yǎng)液置于37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),待細(xì)胞貼壁至80%左右時(shí),用胰蛋白酶消化,分瓶傳代。實(shí)驗(yàn)分三個(gè)系列組,第一系列為SP600125(JNK抑制劑)有效劑量篩選組,分對(duì)照組、SP600125 10 μmol/L組、SP600125 20 μmol/L組、SP600125 30 μmol/L組和SP600125 40 μmol/L組;第二系列分對(duì)照組、聯(lián)用組(Gen 40 μmol/L和SP600125 40 μmol/L)、Gen組(20 μmol/L)、Gen組(40 μmol/L)和Gen組(80 μmol/L);第三系列為對(duì)照組、Gen組(40 μmol/L)、SP600125組(40 μmol/L)和聯(lián)用組。取狀態(tài)良好的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.3.2 蛋白質(zhì)印記法篩選JNK抑制劑的最適工作濃度? 細(xì)胞以5×105個(gè)/孔接種于6孔板,培養(yǎng)24 h后,加入第一系列不同處理因素的培養(yǎng)液2 mL,處理6 h后,消化細(xì)胞,預(yù)冷PBS洗滌細(xì)胞2次,于冰上加入400 μL的蛋白抽提試劑,用槍頭輕輕吹打細(xì)胞,將抽提液轉(zhuǎn)移至EP管中,冰上裂解30 min,4℃ 14 000 g 離心10 min,小心轉(zhuǎn)移上清液,并記錄轉(zhuǎn)移體積,此為抽提的細(xì)胞總蛋白。隨后采用BCA 蛋白定量微孔檢測(cè)法,將BSA標(biāo)準(zhǔn)品和待測(cè)蛋白樣品各25 μL分別加入96孔板,每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔,加入200 μL BCA工作液,混勻后,37℃孵育30 min,冷卻至室溫后,于自動(dòng)酶標(biāo)儀檢測(cè)570 nm的吸光度值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),根據(jù)曲線(xiàn)計(jì)算待測(cè)樣品的蛋白濃度,用5×上樣緩沖液和細(xì)胞裂解液稀釋?zhuān)瑢⒋郎y(cè)樣品蛋白濃度調(diào)整為2 μg/μL。然后100℃加熱5 min,冷卻后混勻,變性后的蛋白樣品于-20℃保存。取各組樣品蛋白30 μg上樣,經(jīng)SDS-PAGE電泳分離后,轉(zhuǎn)移至NC膜上,封閉液封閉2 h,TBS洗滌3次,一抗P-JNK(1∶1 000)、T-JNK(1∶1 000)和β-actin(1∶400)4℃孵育過(guò)夜,TBST洗滌3次,HRP標(biāo)記二抗室溫?fù)u床2 h,TBS洗滌2次,TBST洗滌1次,ECL發(fā)光,顯影,定影,用Photoshop13.0軟件分析目的蛋白的相對(duì)灰度值的差異。

1.3.3 蛋白質(zhì)印記法檢測(cè)G2/M期相關(guān)蛋白的表達(dá)? 細(xì)胞以5×105個(gè)/孔接種于6孔板,培養(yǎng)24 h后,加入第二系列不同處理因素的培養(yǎng)液2 mL,處理24 h后,收集細(xì)胞,抽提細(xì)胞蛋白,然后用BCA蛋白定量微孔檢測(cè)法進(jìn)行蛋白定量,調(diào)整樣品蛋白濃度為2 μg/μL,樣品蛋白煮沸變性(過(guò)程同1.3.2)。取各組樣品蛋白30 μg上樣,經(jīng)SDS-PAGE電泳分離后,轉(zhuǎn)移至NC膜上,封閉液封閉2 h,TBS洗滌3次,一抗Cyclin B1(1∶1 000)、P-Cdc2(1∶1 000)、Cdc2(1∶1 000)和β-actin(1∶400)4℃孵育過(guò)夜,TBST洗滌3次,HRP標(biāo)記二抗室溫?fù)u床2 h,TBS洗滌2次,TBST洗滌1次,ECL發(fā)光,于天能數(shù)碼凝膠分析儀顯影拍攝,并分析目的蛋白的相對(duì)灰度值的差異。

1.3.4 MTS法檢測(cè)細(xì)胞增殖? 細(xì)胞以8×103個(gè)/孔接種于96孔板,培養(yǎng)24 h后,加入第三系列不同處理因素的培養(yǎng)液150 μL,處理24 h后,加入MTS,每孔7.5 μL,繼續(xù)孵育1~2 h,于酶標(biāo)儀490 nm波長(zhǎng)處檢測(cè)每孔的吸光度值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,組間均數(shù)比較采用單因素方差分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 蛋白質(zhì)印記法檢測(cè)SP600125對(duì)SW620細(xì)胞JNK通路的抑制作用

SP600125是一種強(qiáng)效的JNK通路抑制劑(圖1)。與對(duì)照組相比,SP600125能明顯阻斷絕大部分P-JNK蛋白表達(dá)(P<0.01)的最適工作濃度為40 μmol/L。見(jiàn)表1。

2.2 蛋白質(zhì)印記法檢測(cè)Cyclin B1、P-Cdc2(T161)和Cdc2(Y15)蛋白的表達(dá)

如圖2所示,與對(duì)照組相比,除Gen 20 μmol/L組中的Cyclin B1外,其余藥物組的Cyclin B1、所有藥物組的P-Cdc2和Cdc2蛋白表達(dá)均顯著下調(diào)(P<0.01),Cyclin B1呈現(xiàn)Gen劑量依賴(lài)(P<0.01),且聯(lián)用組Cyclin B1明顯低于Gen 40 μmol/L組(P<0.01)。P-Cdc2和Cdc2蛋白雖無(wú)明顯Gen劑量依賴(lài)(P>0.05),但P-Cdc2蛋白在Gen 20 μmol/L和40 μmol/L之間有顯著差異(P<0.01),聯(lián)用組P-Cdc2和Cdc2蛋白與Gen 40 μmol/L組比較有降低的趨勢(shì),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

2.3 MTS法檢測(cè)不同藥物組對(duì)SW620細(xì)胞增殖的抑制作用

如圖3所示,與對(duì)照組比較,所有藥物組均有明顯抑制SW620細(xì)胞增殖的作用(P<0.01),且聯(lián)用組的抗增殖效果比Gen組和抑制劑組強(qiáng)(P<0.01,P<0.05)。見(jiàn)表3。

3 討論

細(xì)胞周期分為G1期、S期、G2期和M期(有絲分裂期),只有連續(xù)、精準(zhǔn)的細(xì)胞周期進(jìn)程才能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞增殖,因此細(xì)胞增殖改變的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞周期發(fā)生變化。在細(xì)胞周期中,細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)和細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶(CDK)是調(diào)控系統(tǒng)的核心[7]。Cyclin B屬于G2/M期的關(guān)鍵細(xì)胞周期蛋白,調(diào)節(jié)G2期細(xì)胞向M期轉(zhuǎn)換,其合成于S期晚期,M期達(dá)高峰,并隨著M期的結(jié)束而降解,但其必須與CDK1(Cdc2)結(jié)合為成熟促進(jìn)因子(MPF)的復(fù)合物,并當(dāng)Cdc2第161位的蘇氨酸殘基(T161)磷酸化和第15位的酪氨酸殘基(Y15)去磷酸化時(shí),Cyclin B-Cdc2才被激活[8-10],發(fā)揮對(duì)細(xì)胞周期的正向調(diào)控作用。與正常細(xì)胞和組織相比,Cyclin B1在多種癌癥中過(guò)表達(dá),結(jié)直腸癌也不例外,有研究證實(shí),88%結(jié)直腸癌組織存在Cyclin B1蛋白高表達(dá),并與癌細(xì)胞高增殖率一致[11]。Cyclin B1還可以促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生和隨后的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[12]。Cyclin的合成,與CDK的結(jié)合同時(shí)受到JNK通路的影響,JNK抑制劑預(yù)處理可阻斷Cyclin B1的積累,即JNK失活阻斷了細(xì)胞有絲分裂進(jìn)程,抑制細(xì)胞增殖[13]。丙型肝炎病毒(HCV)蛋白通過(guò)JNK途徑增加Cyclin B1-Cdc2復(fù)合物的活性。二烯丙基三硫醚(DATS)通過(guò)激活JNK通路誘導(dǎo)胃癌BGC-823細(xì)胞G2/M期阻滯,這與Cyclin A2和Cyclin B1的合成增加有關(guān)[14]。

Gen作為一種潛在的抗癌藥物已被應(yīng)用多年。Gen能通過(guò)誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞發(fā)生G0/G1期、S期和G2/M期阻滯[15-19],從而抑制癌細(xì)胞的增殖。本研究結(jié)果顯示,抑制JNK通路能增強(qiáng)Gen下調(diào)SW620細(xì)胞Cyclin B1、P-Cdc2(T161)和Cdc2(Y15)蛋白表達(dá)的作用,其中Cyclin B1的變化最為顯著,且Cyclin B1呈現(xiàn)Gen劑量依賴(lài)效應(yīng),與課題組前期研究Gen誘導(dǎo)SW620細(xì)胞S期阻滯主要源于S期進(jìn)入G2/M期的細(xì)胞減少,且S期阻滯作用隨Gen劑量的增加而增強(qiáng)[6]的結(jié)果相符,且抑制JNK通路能增強(qiáng)Gen抑制SW620細(xì)胞增殖的作用,這也與S期細(xì)胞阻滯作用增強(qiáng)和上調(diào)Cyclin B1-Cdc2蛋白的結(jié)果一致。但是,P-Cdc2(T161)和Cdc2(Y15)的下調(diào)作用并沒(méi)有與Cyclin B1一樣有較大幅度的降低,一般來(lái)說(shuō),Cyclin B1的合成增加可以刺激Cdc2在相應(yīng)位點(diǎn)發(fā)生磷酸化和去磷酸化,它們并未同步的原因可能與細(xì)胞周期的其他調(diào)節(jié)機(jī)制有關(guān)。值得關(guān)注的是,負(fù)向調(diào)控細(xì)胞周期的關(guān)鍵因子被稱(chēng)為細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶的抑制因子(CDKI)[7],該家族蛋白可以抑制Cyclin-CDK復(fù)合物的活性,使細(xì)胞周期受阻,p53和p21就是最常見(jiàn)的CDKI。另外,細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)可監(jiān)測(cè)細(xì)胞周期[20],使之有序進(jìn)行,當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)異常時(shí),細(xì)胞周期因無(wú)法通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)而被停止,如DNA復(fù)制不完全、蛋白質(zhì)合成和積累的不夠充足等。當(dāng)然,細(xì)胞周期還會(huì)受到細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境多種因素的刺激而發(fā)生變化,因此,細(xì)胞周期的調(diào)控是一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng),細(xì)胞在此系統(tǒng)的調(diào)控下如何生存或是死亡,尚待進(jìn)一步的研究。

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(收稿日期:2019-09-17)

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