基于PI3KAKTGSK-3β信号通路探讨鳖甲煎丸调控肝癌细胞Hep3B增殖转移的机制
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侧重于祛邪,忽视了疾病本虚标实的本质;而张晓强 等1111从经筋与肝的关系出发,主张从厥阴肝论治结 缔组织病,有一定的道理,但是忽视了膜系的整体及 膜系自身的功能特点。
笔者认为结缔组织病的治则 不外祛邪与扶正,只是体腔内外的病位会有所不同,治则治法理应不同。
大多数的结缔组织病都有一个 核心的病理过程,贯穿始终,理应守住大方大法,针 对不同阶段的主要矛盾,有所加减。
目前,对于结缔组织病的治疗,西医具有丰富的 诊断优势,但缺乏根治的手段,中医理论的先进性可 能为结缔组织病的治疗提供一个新的思路,中医药 可能会成为结缔组织病的突破口。
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(收稿日期:201辨8月7日)
•论著•
基于P I3K/A K T/G SK-3p信号通路探讨鳌甲煎丸 调控肝癌细胞H e P3B增殖转移的机制
孙嘉玲',文彬杨雪梅\陈炜聪、招文婷\孙海涛\陈冠新、腊蕾\贺松其1
r南方医科大学中医药学院,广州510515; 2中国人民解放军南部战区空军医院中医科,广州510602;
3南方医科大学南方医院药学部,广州510515)
摘要:目的:研究鳖甲煎丸对肝癌细胞增殖和转移的影响,探讨其抗肝细胞癌的作川机制。
方法:分 别使用不同浓度的幣中煎丸药物血清培养肝癌细胞采用(X K8、细胞划痕实验观察肝癌细胞增殖和转移能力的改变;采用Western Blot检测PI3K、p-A K T、G S K-3 P、p-G S K-3 P、E-cadherin、N-cadherin、Snail蛋白表达的变化.结果:与N C组比较,各给药组均能显著抑制肝癌细胞H e p3B的增殖和转移(P<0.05> ,p-A K T、P-G S K-3P蛋白表达均显著下调,蛋ft表达水平均显著上调(P<0.05) ;E-radherin蛋白表达水平均显著上调,而N-cadherin、Snail蛋白表达水平均显著下调(/><0.05);其中,H组可显著下调PI3K蛋白表达水平(P<0.05),其他各组变化不明®结论:鳖甲煎丸可以©著抑制肝癌细胞Hep3B的增殖和转移,其机制可能与通过PI3KMKT/ GSK-3 p信号通路调控Snail转录因子来调节上皮间质转化有关
关键词:鱉甲煎丸;肝细胞癌;PI3K/AKT/GSK-3P信号通路;增殖;转移;丨:皮间质转化;机制
基金资助:国家丨'丨然科学基金项(3(N〇.8157380in
Mechanism research of regulation of proliferation and metastasis of hepatoma cells Hep3B by Biejiajian Pill based on PI3K/AKT/GSK-3P signaling pathway
SUN Jia-ling1,WEN Bin:,YANG Xue-mei',CHEN Wei-cong1,ZHAO Wen-ting1,
SUN Hai-tao',CHEN Guan-xin1,LA Lei\ HE Song-qi1
通信作者:贺松其,广东省广州市白云区广州大道北1838号南方医科大学中医药学院,邮编:510515,电话:020~61648247
K-mail :hesongqijz^P
('School of Traditional Chinese Medicine, Southern Medical University, Guangzhou 510515. China; department of Traditional Chinese Medicine. The Air Force Hospital of Southern Theater Command, Guangzhou 510602. China; ^Department of Pharmacy, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China )
Abstract:Objective: To study the effect of Biejiajian Pill on the proliferation and metastasis of hepatoma cells Hep3B, and to explore its anti-hepatocellular carcinoma mechanism. Methods: Hep3B cells were cultured with different concentrations of Biejiajian Pill drug serum. CCK8 and wound healing assay were used to detect the proliferation and metastasis ability of hepatoma cells. The protein expression of PI3K, p-AKT, GSK-3 p , p-GSK-3 p . E-cadherin, N-cadherin and Snail were detected by Western Blot. Results: Compared with the NC group, all giving drug group could significantly inhibit the proliferation and metastasis of Hep3B cells (P<0.05), the protein expression of p-AKT and p-GSK-3 p in each group were significantly down-regulated, and the protein expression of GSK-3 p was significantly up-regulated (P<0.05), the protein expression of E-cadherin was significantly up- regulated in each group, and the protein expression of N-cadherin, Snail were significantly down-regulated in each group (P<0.05), the protein expression of PI3K was significantly decreased in the H group (F<0.05), but not significantly in the other groups. Conclusion: Biejiajian Pill can significantly inhibit the proliferation and metastasis of hepatoma cells Hep3B, and the mechanism may be related to the regulation of Snail transcription factor by P13K/AKT/GSK-3 3 signaling pathway to regulate epithelial- mesenchymal transition.
Key w ords:Biejiajian Pill; Hepatocellular carcinoma; PI3K/AKT/GSK-3 p signaling pathway; Proliferation; Metastasis; Epithelial-mesenchymal transition (EMT); Mechanism
F u n d i n g:National Natural Science Foundation of China (No.81573808)
原发性肝细胞癌(hepatocellular rarcinoma, HCC)是一种临床常见的恶性肿瘤,每年因肝细胞癌 死亡的人数高居世界恶件肿瘤死亡人数的第3位m。
我国是HCC的高发地区。
在我国,肝细胞癌的发病率 居全部恶性肿瘤的第4位,死亡率居第2位121。
由于肝 癌起病隐匿,早期临床症状多不明显,造成早期发现 及诊断的难度较大,确诊时大多属晚期,影响晚期肝 癌综合疗效的关键原因在于其高侵袭转移'因此,探索肝细胞癌发生发展、侵袭转移的作用机制,对寻 找新的治疗方法具有重要的临床意义。
磷脂酰肌醇-3 激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase,I)I3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,又称AKT)信号通路与多种肿瘤的发生发展密切相 关141糖原合成酶激酶3 P (glycogen synthase kinase-3(3,GSK-3(3 )是PI3K/AKT信号通路的下游基因,是 一种在进化上非常保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,参与 调控糖原合成酶的活性,调节细胞的分化、增殖和凋 亡等,与肝癌的发病机制密切相关[5_61。
上皮间质转 化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是指上 皮细胞失去其上皮表型特征而逐渐获得间质细胞表 型特征的过程,表现为细胞极性消失、细胞间黏附力 下降、迁移和运动能力增强m。
EMT是多种肿瘤细胞 局部浸润和远处转移的一个重要因素|81。
研究表明,GSK-3 p在许多参与EMT过程的信号通路中具有分 子开关的功能,可通过调控Snail的表达和转录活性 来调节EMT m。
鳖甲煎丸出自东汉医家张仲景所著的《金匮要 略》,具有软坚散结、益气养血、活血化瘀等多方面疗
效,目前在临床上广泛应用于肝癌、肝硬化和肝纤维
化等疾病的治疗|W|。
本课题组前期研究11M31表明,鳖
甲煎丸能显著抑制肝癌细胞的生长、黏附和转移,
并发现GSK-3P是鳖甲煎丸抗肝癌增殖转移的一个重
要作用耙点。
但鳖甲煎丸是否能通过调控GSK-3(3的
表达来调节肝癌的EMT,目前笔者尚未见文献报道。
在此研究基础上,本实验以肝癌细胞Hep3B为研究对
象,运用血清药理学方法,研究鳖甲煎丸对肝癌细胞
Hep3B细胞中PI3K/AKT/GSK-3P信号通路及EMT相关
信号分子表达水平的影响,探讨其抗肝癌侵袭转移的
作用机制,为鳖甲煎丸的临床应用提供依据。
材料
1. 动物SPF级Wistar大鼠40只,雌雄各半,7周 龄,体质量(250±20) g,由南方医科大学实验动物中
心提供,动物许可证号:SCXK(粤)2011-0015。
2.细胞肝癌细胞HeP3B购自广州浩玛生物科 技有限公司。
3. 药物鳖甲煎丸购自国药集团中联药业有限公 司(批号:190170,规格:3g/袋,成分包括鳖甲、阿胶、
蜂房、鼠妇虫、土鳖虫、蜣螂、硝石、柴胡、黄芩、半
夏、党参、干姜、厚朴、桂枝、白芍、射干、桃仁、牡丹
皮、大黄、凌霄花、葶苈子、石韦、瞿麦)。
索拉非尼购
自Bayer公司(批号:BXHZCL3,规格:0.2g/片)。
4.试剂与仪器胎牛血清(GIBC0公司,批
中华中医药杂志(原中国医药学报)2021年3月第36卷第3期CJTCMP . March 2021, Vol .36, No .3• 1363 •
号:42Q 8781K ); PI 3K 、p -AKT (Ser 473)、GSK -3(3、 p -GSK -3p (Ser 9)抗体(CST 公司,批号分别为:
#4257、#15116、#12456、#5558) ; Snail 抗体(pmtHn
tech 公司,批号:13099-1-AP ) ; N -cadherin 抗体(武
汉赛维尔生物科技有限公司,批号:GB 11135);
E -cadherin 抗体(Ahcam 公司,批号:ab 227639); GAPDH 抗体(武汉赛维尔生物科技有限公司,批
号:GB 11002) ; Cell Counting Kit -8试剂盒(GIPBi 〇 公司,批号:GK 1 000 1 ) ; Im m ohilon 1 ” Western
Chemiluminfisrent H 丨{P Substrate 化学发光试剂
(MILLIPORE 公司,批号:1419701) P Mini-Protein 电泳槽(美国Bio -Rarl 公司);Kodak Image Station 2000MM 成像系统(美国KODAK 公司);酶标定f l 测 定仪(美国Thermo 公司)〇
方法1.
含药血清制备 W is ta r 大鼠饲养在室温 (21〜25尤)、相对湿度50%~60%、昼夜各半的环境 中,普通词料喂养、自由饮水,实验过程遵循《南方 医科大学实验动物伦理和使用指南》。
随机分为空A 对照组(NC 组),鳖甲煎丸低(L 组)、中(M 组)、高 剂暈组(H 组),索拉非尼阳性药对照组(P 组),每组 8只。
以成人(60kg )临床剂量换算得大鼠(250g /只) 的鳖甲煎丸药物剂量为l .lg /kg ,设为M 组给药剂量。
U S 、H 组分别为M 组的0.5、2倍,B P 0.55、2.2g /k &
将鳖甲煎丸溶解在0.9%氯化钠溶液中制成混悬液 灌胃给药。
P 组以〇.〇3g /kg 索拉非尼0.9%氯化钠溶液 灌胃,NC 组灌服等量0.9%氯化钠溶液,2次/d ,每次 灌胃间隔12h ,连续给药3d 。
最后一次给药前禁食不 禁水12h ,给药后lh , 2%戊巴比妥钠(0.01mL /g )腹腔 注射麻醉,无菌条件下腹主动脉采血,4T 静置4h ,
3 OOOr/min 离心15m in,分离血清,56T 水浴灭活 30>11丨11,0.224111微孔膜过滤,-80<€冷藏备用
2.
细胞培养与给药将肝癌细胞Hep 3B 按 2.5x 10f i /mL 的密度接种于6孔板,每孔2mL 。
待细胞
贴壁后弃培养基,随机分为NC 组、H 组、M 组、L 组及
P 组,分别更换为含10%药物血清的DMEM 培养基, NC 组加人等量含10%大鼠血清的DMEM 培养基,培 养24h 后用于实验。
3. CCK 8实验检测鳖甲煎丸对肝癌细胞增殖能
力的影响取处于对数生长期的细胞消化,接种于 %孔细胞培养板中,接种密度为lx 105个/孔,置于 37T 、5%(:02培养箱中,待细胞贴壁生长后,吸走孔 中原培养液,PBS 洗1次,随机分为NC 组、L 组、M 组、
H 组及P 组,并加人相应的含10%含药血清的DMEM
培养基,每组设置5个复孔,每孔O .lmL 。
加药后,培 养板于37丈、5%(:02培养箱中,培养12、24、48h 后, 每孔加人10|xL CCK 8试剂,在37T :、5%0)2培养箱中放 置lh 后,用酶标仪检测450nm 波长处各孔的吸光度(OD 值 >,根据公式:细胞存活率(%)=(实验组OD 值-空白 组0D 值)/(对照组OD 值-空白组0D 值)x 100%,计算 各组细胞的存活率0
4.
细胞划痕实验检测鳖甲煎丸对肝癌细胞迁移
能力的影响取处于对数生长期的肝癌细胞消化, 接种于6孔细胞培养板中,接种密度为2x l 05个/孔, 置于37^、5%C O jg 养箱中,待细胞密度长至70%, 随机分为NC 组、L 组、M 组、H 组及P 组,分别更换为 含10%药物血清的DMEM 培养基,NC 组加人等量含 10%大鼠血清的DMKM 培养基。
培养24h 后,用
枪头在每个孔中划3条直线,弃原培养液,
PBS 洗3 次,每孔加入2mL 无血清DMEM 培养基,置于371、 5%C 02培养箱中培养。
用正置显微镜拍照观察药物 血清培养〇、48h 的细胞迁移情况,使用Image j 软件 分别分析各组细胞在〇、48h 时的迁移面积,通过公 式:各组细胞迁移面积比:^^^^:^^计算各组 肝癌细胞的细胞迁移面积比。
5. Western Blot 检测PI 3K 、p -AKT 、GSK -3P
、
p -GSK -3(3、E -radheriii 、N -carlherin 、Snail 蛋白白勺
表达按“2.”中步骤处理细胞后,分组收集用药物 干预24h 后的细胞,按照蛋白提取试剂盒说明书提取 蛋白。
BCA 蛋白定量法(参照说明书进行)测各组蛋 白浓度。
用细胞裂解液将各组蛋白稀释至等浓度,与 5x 上样缓冲液按4 :丨混合,98尤变性5min 。
每组取蛋 白30|jLg , 10%SDS -PAGE 凝胶电泳(80V 30min , 120V 70m in ),转膜以恒流320mA 、llOmin 转移至PVDF 膜;5%BSA 室温摇床上封闭2h ,分别加入一抗,稀释
比例为PI 3K (1:1 000)、p -AKT (l :l 000)、GSK -3P
(1 : 1 000) , p -G S K -3p (1 : 1 000) , E -c a d h e r i n
(1 : 10 000)、N -c a d h erin (1 : 1 000)、Snail (1: 800)、GAPDH (1: 1 000), 41 摇床孵育过夜;
TBST 洗涤3次,每次lOmin ,分别加人相应二抗,山羊
抗兔(1:5 000,应用于PI 3K 、GSK -3p 、p -GSK -3p 、
E -carlherin 、N -raflherin 、Snail、GAPDH )、山羊抗
小鼠(1: 5 000,应用于p -AKT ),室温摇床孵育lh ,
TBST 洗涤3次,每次10min , ECL 发光试剂盒在曝光
仪中进行曝光,以内参GAPDH 为对照。
采用丨mage J 软件进行灰度值分析。
• 1364-中华中医药杂志(原中国医药学报)2021年3月第36卷第3期CJTCM P,March 2021,Vol .36, No .3
I 冬|4幣丨丨丨煎丸X、fjjH齡细胞Ht*丨中K-ra(丨丨ierin、N-r⑴丨丨lfrin、 Snail蛋ft表达的影响(x ±.y,w=3)
讨论
H(:C 是临床常见的恶性肿瘤之一,具有起病隐
匿、早期诊断闲难、岛转移、高复发的特性肝癌从
〇
1 *
I I
V
N c m L 组
M 组 H m
P 组
图1 CCK8检测鳖甲煎丸对肝癌细胞增殖能力的
影响
注:与Nri且同期比较,><〇.〇5
2.鱉甲煎丸对肝癌细胞H e p 3 B 转移能力的 影响见图2。
使州不同浓度的鳖「丨1煎丸药物血清培 养48h 后,与NC 组比较,各给药组邡能砹著抑制肝癌 细胞Hep 3B 的转移(P <0.05)
6.统i f 学方法以上实验均重复3次应川SPSS 19.0进行统计分析,计量数据用.7 表示,采用单因素方差分析,
为差异具有统计学意义
结果
丨.幣甲煎丸对肝癌细胞H e P 3 B 增殖能力的 影响见阁1与NC 组比较,肝癌细胞Hep 3B 的存活 率随着鳖甲煎丸浓度的增加而降低(P <〇.〇5);在资 甲煎丸浓度相同时,肝癌细胞的存活率随着药 物卩预时间的延长而降低(/"〈o.os >
丨冬13幣屮煎丸对肝癌细胞Hep3B 中PI3K 、p-A K T 、GSK-3P ,
p-GSK-3p 蛋丨4表达的影响(h i ,,"=3)注:勻N C i m •匕较,V M U )5 .下|冬丨同
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丨冬
12细胞划痕实验检测鱉中煎丸对肝癌细胞转移能力的 影响 «=3)注:A.各组细胞迁移而积照片(x 40) ; B.各组细胞48丨,迁移面
积比,与N C 组比较,><0.05
3.
幣屮煎丸对肝癌细胞Hep 3B 中PI 3K /AKT /GSK -
3P 信号通路相关蛋卩-1表达的影响见丨¥13。
与NC 组 比较,各给药组P -AKT 、p -fiSK -3p 蛋白表达水平均显 著降低(P <0.05) , GSK -3P 蛋内表达水平均著升 高(P <0.05)。
其中,丨彳组可M 著抑制蛋白的表达(/><0.05)〇
4.
瞥甲煎丸对肝癌细胞H e p :! B 中K M T 相关
蛋白表达的影响见图4 ,与NC 组比较,各给 药组N -r ad h erin 、Snail 蛋白表达水平均显著降低(PcO .05),而E -cadherin 蛋白表达水平则显著升高(P <0.05)其中,丨丨组作川比较明M
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中华中医药杂志(原中国医药学报)202丨年3月第36卷第3期CJTCMP,March2021, Vol.:36, No.3• 1365 •
中医学角度认识,属于积聚、癥瘕等范畴:中医学认 为,肝癌转移病机复杂,属多系统、多组织、多器官 受累,寒热交错,虚实夹杂,针对肝癌转移的病机特 点,中医药防治原则涉及扶正培本、解毒散结及活血 化瘀3个方面,鱉甲煎丸出自《金匮要略》,具有攻补 兼施、寒热并用、益气养血、活血化瘀、解毒散结之 功,在临床治疗肝癌中,具有疗效确切、不良反应少 等特点"4丨。
EMT是诱发肿瘤浸润和转移的早期关键事件,为上皮来源的肿瘤细胞提供侵袭转移基础,在多种 恶性肿瘤的侵袭转移中起重要作用|151。
肝癌细胞发 生EMT,细胞表型改变,有利于癌细胞游走,得以向 邻近组织侵袭或进人血管向远处转移,在肝癌的侵 袭转移中具有重要意义nh|。
多条信号通路参与调控肿瘤细胞的EMT,PI3K/A KT/GSK-3 p信号通路是 主要通路之一|n_I S|,GSK-3f3在上皮细胞中为活化 状态,可通过抑制Snail的核易位和转录活性,促进 其降解来抑制SnaiI的表达水平和转录活性,因此在 维持上皮细胞构架中起到非常重要的作用P13K/ A KT/GSK-3 p信号通路的激活可使GSK-3 p磷酸化 失活,从而导致Snai丨的表达水平及转录活性上调,诱导肿瘤细胞发生EMT改变,促进肿瘤转移||91。
上 皮表型分子E-ra<l丨U M'in表达降低,神经性妈黏蛋户丨 N-cadheriri表达升高是EMT过程中的重要变化1M1。
在本实验中,(X K8实验及细胞划痕实验结果显示鱉 甲煎丸可显著抑制肝癌细胞Hep3B的增殖和转移,且抑制作用随药物浓度增高而增强;Western Blot 结果显示,鱉中煎九"了通过抑制肝癌细胞Hep3B中P-AKT、p-GSK-3p蛋白的表达,上调GSK-30的表达,下调下游Snail蛋内表达,增加E-radheriii蛋白及降低 N-cadherin蛋白表达水平,
综上所述,幣屮煎丸可以抑制肝癌细胞Hep3B的 增殖和转移,其机制可能与调控PI3K/AKT/GSK-3 (3信号通路,继而调控Snail转录因子的表达和转录活 性来调节EMT有关。
似幣甲煎丸抗肝癌侵袭转移的 分子机制非常复杂,目前尚未完全阐明,有待进一步 研究。
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(收稿H期:2019年9)j27h U。