吴茱萸碱通过TRIB2AKT信号通路诱导人白血病细胞K562凋亡
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intofivegroupsaftertumorformation,inwhichthreegroupsweregivenEGCG(10,30,50mg·kg-1),theNCgroupwasgivennormalsaline(0 2mL),andthepositivecontrolwasgivenpaclitaxel(5mg·kg-1).EGCGandnormalsalinewereadministeredonceadayandpaclitaxeleverythreedaysbyintraper itonealinjection.Hematoxylinandeosin(HE)wasusedtostainthelivertissues.QuantitativeReal timePCR(RT qPCR)andWesternblotwereappliedtode tecttheexpressionsofvascularendothelialgrowthfac tor(VEGF)andproliferatingcellnuclearantigen(PCNA)intumortissues.Results EGCGsignifi cantlyinhibitedthegrowthofovariancancertransplan tedtumorsandtheexpressionofVEGFandPCNA.HEstainingshowedthatthepaclitaxelgrouphadnu clearcondensationandobviousinterlobularspace,buttherewasnosignificantchangewithEGCG(50mg·kg-1).Conclusions EGCGinhibitstumorgrowthinovariancancerimplantedmice,probablyassociatedwiththeinhibitionoftheexpressionofVEGFandPC NA.
Keywords:EGCG;ovariancancerSKOV3cells;nudemicexenografts;paclitaxel;VEGF;PCNA
网络出版时间:2020-12-2216:06 网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1086.r.20201219.1538.002.html吴茱萸碱通过TRIB2/AKT信号通路
诱导人白血病细胞K562凋亡
牟凤林1,刘北忠1,2,余莉华2,但文冉2,李 健1,熊 玲2,钟 梁1,叶 娇1(1.重庆医科大学临床检验诊断学,教育部重点实验室,重庆 404016;2.重庆医科大学附属永川医院,重庆 402160)
doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.01.019
文献标志码:A文章编号:1001-1978(2021)01-0118-07中国图书分类号:R284.1;R329.24;R329.25;R733.730.22;R977.3
摘要:目的 探讨吴茱萸碱(evodiamine,EVO)对人白血病细胞K562增殖与凋亡的影响,并初步探究其潜在的分子机制。
方法 以CCK 8法测定不同浓度的EVO处理K652细胞不同时间后的增殖抑制作用,流式细胞术检测细胞凋亡,qRT PCR检测TRIB2mRNA表达,Westernblot检测TRIB2/AKT信号通路;以EVO作用于AKT激活剂SC79预处理后的K562细胞,流式细胞术检测细胞凋亡,Westernblot检测TRIB2/AKT信号通路。
以EVO作用于Wnt激活剂SKL2001预处理后的K562细胞,Westernblot检测TRIB2/AKT信号通路。
结果 EVO对K562细胞的增殖抑制作用呈时间及浓度依赖性;流式结果显示EVO体外可促细胞凋亡且呈浓度依赖性;EVO处理后,TRIB2mRNA的表达降低,TRIB2/AKT信号通路被抑制;SC79削弱了由EVO诱导的K562细胞凋亡,且SC79和SKL2001均能逆转EVO对AKT信号通路的抑制作用。
结论 EVO可诱导人白血病细胞K562凋亡,从而抑制其增殖,其机制可能是通过抑制TRIB2的表达,
收稿日期:2020-08-14,修回日期:2020-10-04
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No81772280)
作者简介:牟凤林(1983-),女,硕士生,研究方向:白血病靶点,E mail:442109398@qq.com;
钟 梁(1972-),女,硕士,高级实验师,研究方向:白血
病靶点,通讯作者,E mail:zhongliang@cmqu.edu.cn进而抑制AKT的磷酸化,最终抑制下游基因NF κBp65的磷酸化,从而诱导细胞凋亡并抑制其生长。
关键词:K562细胞;吴茱萸碱;TRIB2;AKT;凋亡;增殖抑制开放科学(资源服务)标识码(OSID):
慢性粒细胞白血病(CML)是一种与造血干细胞失调相关的骨髓增生性疾病,它以9号染色体上的ABL1基因与22号染色体上的BCR基因融合为遗传学特征,其编码的BCR/ABL融合蛋白可持续增强酪氨酸激酶的活性,进而激活下游信号通路,导致肿瘤的发生与发展[1]。
临床统计显示,每10万人中出现1~2例发病患者,约占成人新确诊白血病病例的15%,其发病率呈增长趋势[2]。
目前,已有不同类型的抗CML药物应用于临床。
其中,BCR/ABL酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)作为一线临床用药,取得了较好的治疗效果,大大延长了患者生存率,但是,该药物具有一定的副作用。
此外,CML慢性期患者易产生耐药,复发以及急变等情况,使治疗效果不佳[3]。
因此,寻找新的治疗方法和治疗靶点,以提高患者的顺应性和生活质量至关重要。
吴茱萸碱(evodiamine,EVO)是一种从吴茱萸
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中提取的生物碱,具有多种生物活性,如抗炎、神经保护和抗肿瘤等作用[4-6]。
有研究报道[7-10],EVO对乳腺癌、胃癌、肺癌、肝癌等多种肿瘤都展现出潜在的抗肿瘤活性,但其对白血病细胞增殖与凋亡的影响及作用机制尚未完全阐明,仍待进一步研究。
丝氨酸/苏氨酸激酶AKT作为一种原癌基因,在调控细胞代谢、生长、增殖、存活、转录以及蛋白质合成方面发挥重要作用。
在肿瘤细胞中,过度激活的AKT会导致NF κB和mTOR通路活化,使细胞产生抗凋亡作用[11]。
假激酶Tribbles2(TRIB2)也是一种致癌基因,其转录受到Wnt/TCF所调控,能抑制FOXO蛋白活性,影响着黑色素瘤和白血病的发生及发展。
有文献报道[12],TRIB2能与AKT形成蛋白复合物而激活AKT,最终诱导肿瘤细胞耐药,临床研究也显示TRIB2的表达水平与患者的预后相关。
因此,抑制AKT的激活,可明显诱导多种肿瘤细胞凋亡的发生[13],有研究表明,EVO可通过抑制PI3K/AKT通路诱导黑色素瘤、肝癌、胰腺癌等肿瘤细胞的凋亡[14],但其在白血病细胞中是否可通过抑制AKT通路诱导细胞的凋亡,以及TRIB2在EVO抑制AKT信号通路中的具体作用尚不明确。
因此,本研究以人白血病细胞K562细胞为模型,探究EVO抑制其增殖的TRIB2/AKT相关机制。
1 材料与方法
1.1 细胞株 细胞株:人白血病细胞K562由重庆医科大学附属第一医院馈赠。
1.2 主要试剂与仪器 主要药品与试剂:吴茱萸碱,SC79和SKL2001购自美国Selleck公司(货号:S2382,S786303,S832001);二甲基亚砜(DMSO)购自美国Sigma公司(货号:L2630,V90090);胎牛血清购自乌拉圭Lonsera公司(货号:S711 001S);高糖培养基DMEM购自美国赛默飞世尔公司;蛋白浓度测定试剂盒、凝胶配制试剂盒、青链霉素购自中国碧云天公司;CellCountingKit 8(CCK 8)购于日本DO JINDO公司;iScriptTM逆转录试剂盒购自美国Bio Rad公司(货号:170 8840);一抗抗体TRIB2、AKT、p AKT、IκBα、p IκBα、NF κBp65、p NF κBp65、caspase 3、Bcl 2购自美国SantaCruz公司,Cleavedcaspase 3(c caspase 3)、β actin与二抗抗体(Goatanti rabbit、goatanti mouse)购自CellSignalingTech nology公司;AnnexinV FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒购自上海碧云天生物科技研究所(货号:C1062L)。
引物由上海吉玛制药技术有限公司合成:TRIB2:上游5′ CACAGGTCTACCCCCATCAC 3′,下游5′ CCCGATACAAGAAACGCAAT 3′。
主要仪器:低温高速离心机(平凡仪器,TGL 185);酶标仪
(美国ThermoScientific,MultiskanMK3);荧光定量PCR仪(美国Bio Rad,CFX96OpticsModule);SDS PAGE电泳仪(美国Bio Rad,PowerPactmBasic);流式细胞检测仪(美国艾森生物科学公司,Novo CyteTM)。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养与收集 K562细胞经复苏后,使用含10%胎牛血清、1%青链霉素的DMEM培养基适当混匀细胞,于含5%CO
2
、饱和湿度的细胞培养箱中37℃恒温培养,并选取处于对数生长期的K562细胞进行实验。
1.2.2 药液配制 EVO使用DMSO溶解,配制浓度为10mmol·L-1的储备液,-20℃避光分装保存备用,实验前使用DMEM培养基稀释至所需浓度进行实验,DMSO的使用终浓度小于0 1%。
1.2.3 CCK 8法检测细胞活性 取处于对数生长期的人白血病K562细胞,以1×103个/孔的密度将细胞接种于96孔板,培养过夜后重新更换完全培养基,加入浓度为1、2、4、8、16、32、64μmol·L-1的EVO药液,每孔200μL,作为实验组。
另设置两组,分别加入等量含0 1%DMSO的完全培养基和正常完全培养基作为溶剂组和对照组。
细胞分别培养24、48h后,据CCK 8试剂盒说明书检测各孔的吸光度(A),最后计算细胞存活率:细胞存活率/%=
(A
实验组
A溶剂组)/(A对照组 A溶剂组)×100%。
1.2.4 流式细胞术检测细胞凋亡 收集对数期生长的K562细胞,按5×105个/孔加入6孔培养板中,实验组分别加入不同浓度的EVO药液处理细胞或先使用SKL2001预处理细胞后,再加入浓度为16μmol·L-1的EVO药液,按试剂盒说明书先后加入AnnexinV FITC和PI室温避光孵育10min,随即使用流式细胞仪进行检测。
1.2.5 qRT PCR检测细胞mRNA的表达 按照“1 2 4”项下方法接种细胞,实验组分别加入浓度为4、8、16μmol·L-1的EVO药液处理细胞,对照组加入与实验组等量的溶媒,每组3个复孔,培养24h。
使用TRIzol试剂提取总RNA,然后按逆转录试剂盒说明书合成cDNA,以cDNA为模板进行PCR扩增,PCR反应的循环条件为:94℃预变性3min,进入循环;94℃变性30s,50℃退火30s,72℃延伸30s,共循环35次;最后72℃延伸5min。
按照iQTMSYBRGreenSupermix试剂说明书配制扩增产物,于荧光定量PCR仪中进行检测。
1.2.6 Westernblot检测细胞蛋白水平的表达 按
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照“1 2 4”项下方法接种细胞,实验组分别加入浓
度为4、8、16μmol·L-1的EVO药液处理细胞或先使用SC79(10μmol·L-1)预处理细胞30mine或者SKL2001(5μmol·L-1)预处理细胞24h后,再加入浓度为16μmol·L-1的EVO药液,对照组加入与实验组等量的溶媒培养48h,抽提细胞全蛋白。
蛋白进行SDS PAGE电泳,电转至硝酸纤维素膜上,5%脱脂奶粉室温封闭1h,分别加入一抗(TRIB2、caspase 3、Cleavedcaspase 3、Bcl 2、p AKT、p IκBα、p NF κBp65、AKT、IκBα、NF κBp65、β actin,稀释比例均为1∶1000)后4℃孵育过夜;TBST液洗膜3次,每次5min,加入对应属性的二抗(GoatAnti Rabbit和GoatAnti Mouse稀释比例均为:1∶10000)室温孵育1h,再用TBST洗膜,于成像系统中检测蛋白表达情况。
独立实验重复3次。
1.3 统计学分析 采用SPSS20 0统计软件进行分析。
数据以珋x±s表示,多组比较用方差分析,两组间均数比较采用t检验。
2 结果
2.1 EVO对K562细胞增殖的影响 如Fig1,检测结果显示,与对照组相比,EVO可抑制K562细胞的生长,且呈现浓度和时间依赖性。
随着EVO浓度的升高及作用时间的延长,细胞的存活率降低,其作用K562细胞48h的IC
50
为16μmol·L-1。
Fig1 EffectofEVOonproliferationofK562cells
DifferentconcentrationsofEVOontheproliferationofK562cells(n=9)
2.2 EVO对K562细胞凋亡的影响 如Fig2,检测结果显示,与对照组相比,EVO可诱导K562细胞凋亡,且呈现浓度依赖性。
随着EVO浓度的增大,细胞凋亡率明显升高,当EVO浓度为16μmol·L-1时,细胞凋亡最为明显(P<0 01)。
2.3 EVO对TRIB2mRNA表达的影响 如Fig3
,
Fig2 ApoptosisofK562cellsinducedbyEVO
A:EffectofEVOonapoptosis;B:Theratioofcellapoptosiswereexpressedasthe珋x±s,n=3. P<0 01vscontro
l
Fig3 ExpressionofTRIB2mRNAinhibitedbyEVO
A:EffectofEVOonTRIB2mRNAexpression(珋x±s,n=3). P<0 01vscontrol
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检测结果显示,与对照组相比,EVO可降低TRIB2mRNA的表达,且呈现浓度依赖性。
随着EVO浓度的增大,TRIB2mRNA的表达量降低,当EVO浓度
为16μmol·L-1
时,TRIB2mRNA的表达量最低(P
<0 01)。
2.4 EVO对TRIB2/AKT信号通路相关蛋白表达水平的影响 以不同浓度的EVO处理K562细胞48h,提取全蛋白,利用Westernblot检测TRIB2/AKT信号通路相关蛋白的表达。
如Fig4,结果显示,EVO可抑制TRIB2、p AKT、p IκBα、p NF κBp65蛋白的表达(P<0.01);凋亡相关蛋白caspase 3以及c caspase 3升高(P<0 01),Bcl 2降低(P<0 01)。
2.5 SC79逆转EVO诱导K562细胞凋亡和AKT
抑制 我们以浓度为16μmol·L-1
EVO作用于AKT激活剂SC79预处理后的K562细胞,流式检测
细胞凋亡,Westernblot检测TRIB2/AKT信号通路相关蛋白的表达。
如Fig5A,流式结果显示,与EVO组相比,经SC79预处理后,EVO诱导K562细胞凋亡率降低(P<0 01)。
如Fig5B,Westernblot检测结果显示,与只加入EVO组相比,尽管TRIB2的表达未受SC79影响,但p AKT、p IκBα、p NF κ
Bp65蛋白的表达升高(P<0 01),凋亡相关蛋白caspase 3和c caspase 3降低(P<0 01),Bcl 2升高(P<0 05)。
2.6 SKL2001逆转EVO对于TRIB2/AKT信号通路的抑制作用 经Wn
t激活剂SKL2001预处理24h再用EVO诱导K562细胞48h,如Fig6A所示,TRIB2的表达上升,EVO对于p AKT的的抑制作用被削弱(P<0 01)。
3 讨论
慢性粒细胞白血病是恶性血液肿瘤中比较常见的一种类型,其发病是由于融合基因BCR ABL1可持续激活酪氨酸激酶,并通过多条信号通路,如Ras Raf MAPK、STAT Bcl XL、PI3K AKT、NF κ
B等,参与和调控白血病细胞的恶性增殖[
15]。
目前,为了抵抗细胞的耐药性,第三代TKIs已可用于CML的治疗,但其也会带来更严重的副作用和并发症。
对于使用T
KIs的绝大多数患者几乎需要终生服药,停药可能会引起复发及急变,这便大大增加了患者的
经济负担,严重影响了患者的生活质量[16]。
因此,
开发新的治疗药物和靶点以抵抗药物耐药性、减弱药物副作用和并发症、增加患者依从性便显得尤为
重要。
Fig4 TRIB2/AKTsignalingpathwayinhibitedbyEVO
A:TheproteinexpressionofTRIB2/AKTsignalingpathwayinEVO treatedK562cellswasdetectedbyWesternblot.B:Theproteinlevelsof
TRIB2/AKTsignalingpathwaywereexpressedasthe珋x±s,n=3. P<0 05, P<0 01vscontrol
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Fig5 EVO inducedapoptosisofK562cellsinhibitedbySC79anditsabilitytodown regulaterelatedproteinimpairedbySC79 A:EffectofEVOandSC79onapoptosis;B:TheproteinexpressionofTRIB2/AKTsignalingpathwayinEVOandSC79treatedK562cellswasde
tectedbyWesternblot.C:TheproteinlevelsofTRIB2/AKTsignalingpathwaywereexpressedasthe珋x±s,n=3.#P<0 05,##P<0 01vsEVO
本研究着重探讨EVO对白血病细胞凋亡的影响,并初步探索其潜在的分子机制。
本研究以K562为细胞模型,首先通过CCK 8法检测EVO对细胞的增殖抑制作用,结果表明EVO可抑制K562细胞的生长,并且呈现时间和浓度依赖性。
当作用时间不变,EVO的使用浓度达16μmol·L-1时,增殖抑制作用达到平衡,再结合IC50,综合选择高、中、低浓度分别为4、8、16μmol·L-1的EVO处理细胞48h来进行后续实验。
同时,流式结果显示EVO可明显诱导K562细胞凋亡,且呈浓度依赖性,这与CCK 8检测细胞增殖的结果一致。
然后,本研究进一步对EVO诱导K562细胞凋亡进而抑制其增殖的机制进行了探究。
相关研究表明,PI3K/AKT信号通路的异常激活广泛存在于恶性肿瘤中,在该信号通路中,AKT的激活起着关键作用,其经磷酸化激活后形成p AKT,可进一步激活多种下游蛋白,进而调控肿瘤细胞的增殖与凋亡;而假激酶TRIB2可利用自身COP1结构域促进AKT磷酸化,充当PI3K网络的调节因子,激活癌细胞中的AKT,使细胞产生耐药性,已有研究报道[18]TRIB2参与了白血病的发生和发展。
因此,本研究采用qRT PCR检测EVO对TRIB2mRNA表达的影响,结果显示EVO可降低TRIB2mRNA的表达,并且呈现浓度依赖性;进一步采用Westernblot检测TRIB2、p AKT及其相关下游蛋白、凋亡相关蛋白的表达水平。
结果显示,TRIB2、p AKT、p IκBα、p NF κBp65蛋白的表达降低,AKT、IκBα、NF κBp65蛋白的表达没有变化,凋亡相关蛋白caspase 3与c caspase 3升高,Bcl 2降低。
根据该结果推测EVO通过降低TRIB2蛋白的表达来抑制AKT的磷酸化,进而阻止下游蛋白IκBα激活而释放NF κBp65,抑制NF κBp65的磷酸化,最终导致直接调节细胞凋亡的相关蛋白变化,诱导细胞凋亡。
另一方面,AKT、IκBα、NF κBp65蛋白的表达没有变化,提示EVO下调p AKT是通过抑制TRIB2的表达来抑制AKT的磷酸化,而非直接抑制AKT的表达实现的。
AKT的激活剂SC79能抑制EVO诱导K562细胞凋亡,并且其对TRIB2/AKT及其下游蛋白表达的抑制作用也被削弱。
之前有报道TRIB2的转录受到Wnt/TCF的转录调控,因此我们使用了Wnt的激活剂SKL2001来激活TRIB2的表达,进一步研究TRIB2在其中扮演的角色。
在经过Wnt的激活剂SKL2001预处理后,发现EVO对TRIB2/AKT的抑制作用降低了,这进一步提示了EVO是通过TRIB2/AKT通路来抑制AKT的活性,从而调控凋亡相关蛋白的表达,最终诱导细胞凋亡而抑制其增殖。
而Wnt/TCF信号通路在EVO诱导白血病细胞K562凋亡当中扮演的作用还需进一步研究。
综上所述,EVO可明显诱导白血病细胞K562凋亡并抑制其增殖,其机制可能是通过抑制TRIB2/AKT信号通路的激活来引发凋亡相关蛋白的表达,最终抑制细胞生长。
本研究显示,EVO具有潜在抗慢性粒细胞白血病的活性,可进一步开发应用于临床。
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EvodiamineinducesapoptosisofleukemiacelllineK562
viamodulationofTRIB2/AKTpathway
MOUFeng lin1,LIUBei zhong1,2,YULi hua2,DANWen ran2,LIJian1,
XIONGLing2,ZHONGLiang1,YEJiao1
(1.KeyLabofClinicalLaboratoryDiagnostics,MinistryofEducation,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing 404016,China;
2.YongchuanHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing 402160,China)
Abstract:Aim ToinvestigatetheeffectsofEvodia mine(EVO)onproliferationandapoptosisofhumanleukemiacelllineK562anditspotentialmechanisms.Methods K562cellsweretreatedwithEVOatdiffer entconcentrations(0,1,2,4,8,16,32,64μmol·L-1)fordifferenttimeperiods(24,48h),respective ly,andthenthecellinhibitionwasdetectedbyCCK 8assay.Flowcytometry,qRT PCRandWesternblottwereperformedforanalyzingthecellapoptosis,themRNAlevelofTRIB2andtheexpressionofTRIB2,AKT,p AKT,IκBα,p IκBα,NF κBp65,p NF κBp65,caspase 3,c caspase 3,Bcl 2respectivelyafterexposuretodifferentconcentrationsofEVO.K562cellswerepretreatedwithSC79priortotreatmentwithEVO,andafterwardsflowcytometryandWesternblotwereappliedtodetecttheapoptosisinK562cellsandtheexpressionofTRIB2,AKT,p AKT,IκBα,p IκBα,NF κBp65,p NF κBp65,caspase 3,c caspase 3,Bcl 2respectively.K562cellswerepre treatedwithSKL2001priortotreatmentwithEVO,andWesternblotwasappliedtodetectTRIB2,AKT,p AKT.Results EVOinhibitedtheproliferationofK562cellsinadose andtime dependentmannerandinducedapoptosisinK562cellsinadose dependentmanner.TheqRT PCRandWesternblotrevealedthatthemRNAlevelofTRIB2(P<0.01),theexpressionofTRIB2,p AKT,p IκBα,p NF κBp65,Bcl 2(P<0.05)inK562cellssignificantlydecreasedandtheex pressionofcaspase 3andc caspase 3(P<0.01)inK562cellssignificantlyincreasedcomparedtocontrolgroupaftertreatmentofEVO.Inaddition,SC79in hibitedtheabilityofEVO inducedapoptosisofK562cellsandSKL2001attenuateddown regulationofp AKTinK562cells(P<0.01).Conclusions Evodia mine inducedapoptosisandproliferationinhibitionofK562cellsmightbemediatedthroughitsmodulationactivityofAKTpathwaybyinhibitingTRIB2levels,whichthenregulatesdownstreamgeneNF κBp65andultimatelyaffectstheapoptosisandproliferationprocessofleukemiacells.
Keywords:K562cell;evodiamine;TRIB2;AKT;apoptosis;proliferationsuppression
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·中国药理学通报 ChinesePharmacologicalBulletin 2021Jan;37(1)。