2734 重庆医学2010年10月第39卷第2O期 ・实验研究・ TSA对食管癌细胞系EC9706细胞周期作用及分子机制的探讨 刘 霞,冯 婷,马俊芬,赵继敏,杨洪艳,黄幼田,董子明△ (郑州大学基础医学院病理生理学教研室摘 要:目的450052) 研究去乙酰化酶抑制剂曲古菌素A(TSA)对食管癌细胞EC9706细胞周期的作用及机制。方法 将浓度为 0.5、1.0、1.5“mol/L TSA作用EC9706细胞24 h,用MTT观察不同浓度TSA对EC9706细胞的生长抑制作用;流式细胞仪检 测细胞生长及周期;Western Blot检测TSA对食管癌细胞周期相关基因的表达。结果 1.0/lmoI/L浓度的TsA对EC9706细 胞有明显的生长抑制作用,并呈现一定的量效关系,在1.0 mol/L浓度之上可明显诱导食管癌细胞EC9706细胞周期阻滞,明显 增强p21、p27基因的表达,明显降低CCND1、CDK4D基因的表达。结论一定剂量的TSA可抑制食管癌EC9706细胞的生长, 通过多个细胞周期相关基因诱导食管癌细胞细胞周期阻滞,细胞阻滞的发生与p21、p27基因表达的增加及CCND1、CDK4D 基因表达的减少相关。 关键词:曲古菌素A;细胞周期;P21;P27;ccND1;CDK4D;’食管癌细胞 doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2010.20.015 中图分类号:R735.1;R73—3 文献标识码:A 文章编号:1671-8348(20l0)20—2734—03 The molecular mechanism of TSA to esophagus cancer cell line EC9706 mitotic cycle function I IUxia,FENGTing,MA Jun—fen,et a1. (Department of Pathoph,sioLog,,College of Basic Medical Sciences,Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China) Abstract:Objective To study the deacetylase inhibitor TSA on the esophageal cancer cell EC9706 cell cycle effect and its mechanism.Methods 0.5,1.0,1.5 umol/L TSA actin EC9706 cells 24 hours,the effects of different concentrations of TSA oil EC9706 cell growth inhibition were observed by MTT,flow cytometry measured cell growth and cycle;TSA on esophageal cancer cell cycle—related genes expression by Western Blot test.Results 1.0 ̄tmol/L concentration of TSA on the EC9706 inhibited the growth of cells and showed a definite dose-effect relationship,above 1.0/lmol/L concentration could significantly induce cell cycle arrest of esophageal cancer cell EC9706 could significantly enhance the p21,p27 gene expression,decreased CCND1,CDK4D gene expression.Conclusion The dose of TSA inhibite the growth of esophageal cancer EC9 706 cells by regulating multiple cell cycle—re~ lated genes induced by esophageal cancer cells in cell cycle arrest,cell block occurrence revelant with p21,p27 gene expression in~ crease and CCND1,CDK4D expression gene reduction. Key words:trichostatin A;mitotic cycle;P21;P27;CCND1;CDK4D,esophagus cancer cell 组蛋白乙酰化酶(histoneacety1ase,HAT)和组蛋白去乙酰 化酶(histonedeacetylase,HDAC)是调节组蛋白乙酰化状态的 一购自美国Santa Cruz;ECL显色试剂盒购自jE京中杉生物工程 公司,蛋白垂直电泳仪和印迹转膜仪购自美国Bio—Rad公司, 流式细胞仪购自FACSsort,BD公司,食管癌细胞株EC9706 由郑州大学病理生理学教研室提供。 1.2细胞培养 将EC9706细胞放在含1O 胎牛血清、100 mg/mL链霉素、100 mg/mL青霉素的RPMI-1640培养液里, 放在37℃,5%CO 培养箱中培养。取对数生长期的细胞处 理后分组,实验组分为0.5、1.0、1.5 gmol/I TSA。对照组换 为等浓度的DMS0同时培养24 h后收集。 对功能相互拮抗的蛋白酶,它们相互的动态平衡控制着染色 种组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase,HDACs)抑制剂, 质的结构和基因的表达。曲古菌素A(trichostatin A,TSA)是 一能够抑制HDAcs的活性。由于它能够改变组蛋白的乙酰化 状态,从而可以选择性地肿瘤相关基因。近年来,研究提 示去乙酰化转移酶抑制剂可明显抑制肿瘤的生长,虽然目前对 其作用机制仍不十分清楚,但其中一个重要机制是通过阻滞细 胞周期来实现其细胞抑制作用的_1]。具体的机制因去乙酰化 转移酶抑制剂药物和肿瘤的各异而不同。的相关基因也 不相同。TSA对食管癌细胞周期影响的尚未见报道,因此,本 研究主要观察TSA对食管癌EC9706细胞周期的影响,探讨 TSA对EC9706细胞周期发挥作用的分子机制。 1材料与方法 1.1 主要试剂和仪器TSA购自Sigma(USA)公司,由DM— 1.3 TSA细胞生长抑制试验(MTT法) 实验分组:实验组, 细胞分别给予0.5、1.0 1.5 mol/L TSA处理,使用不含胎牛 血清的培养基;空白对照组MTT法检测不同浓度TSA对细 胞生长的抑制作用,细胞经0.05 胰酶消化处理制成3×10 个/mL细胞悬液,接种在96孔板中,每孔加入100 L,每个浓 度设6个复孔,以未加药细胞作为对照,待细胞贴壁后,分别加 入0.5、1.0、1.5“mol/L TSA作用24 h后,加入2O gL MTT (5 mg/mL)在5 CO 、37℃的恒温培养箱培养4 h后弃上清 液,每孔再加入150 L DMSO,待充分溶解后轻微摇床振荡1O SO溶解至1 mol/L,使用前按照相应浓度稀释加入培养基中。 RPMI一1640购自Gibco BRL公司,胎牛血清购自天津TBD生 物有限公司,P21、P27、CyclinD1鼠抗人单抗和抗CDK4多抗 通讯作者,E—mail:dongziming@ZZU.edu.cn。 airn,上酶标仪检测,用波长570 nm比色测定OD值,计算抑制 重庆医学2010年1O月第39卷第2O期 2735 率。抑制率( )=(空白对照组OD570一实验组OD570)/对 照组OD570。 胞明显减少,并随着TSA作用浓度的升高阻滞在G 期的细胞 显著增高(P<0.05)。 2.3 EC9706细胞p21、p27、CCND1、CDK4D的表达变化见 1.4流式细胞仪检测细胞周期 取对数生长期的EC9706细 胞,以无血清的RPMI一1640培养24 h同步后,按照上述分组 作用24 h后,以PBS洗涤,用7O 的冷乙醇在4℃以下固定 图2,0.5、1.0、l_5 ̄mol/L TSA作用EC9706细胞24 h后,与 空白对照组比较,0.5 ̄mol/L TSA处理组细胞p21、p27、CC— 24 h以上,然后离心弃乙醇(3 000 r/rain离心10 rain),再加入 1 mL PBS制成细胞悬液后加入RnaseA酶(终浓度为1O  ̄g/mL),室温放置30 min,再用50 ̄g/mL的碘化丙啶(PI)染 ND1、CDK4D蛋白的表达差异无统计学意义,而1.0 ̄mol/L TSA处理的细胞p21、p27蛋白的表达显著提高,并随着TSA 作用浓度的升高而增加(P<O.05),CCND1、CDK4D蛋白的表 色后,用流式细胞仪分析细胞周期。 1.5 Western Blot检测p21、p27、CCND1、CDK4D蛋白的表 达显著下降,并随着TSA作用浓度的升高而降低(P<O.05)。 空白对照组0 5pmI儿{0 帕I/k 1 5 舯I/L 达参照《分子克隆实验指南》提取肿瘤细胞总蛋白,测定浓度 P21 后,在标准蛋白曲线下算出5O g蛋白上样量,以B-actin为内 参照,Western Blot检测肿瘤细胞表面各基因的表达。将蛋白 经SDS—PAGE后转移至PVDF膜,5 BSA摇床封闭3 h后加 入相应的一抗,4℃冰箱孵育过夜,TBST洗涤3次,二抗孵育 1 h后用化学发光法进行X线胶片曝光显影。用凝胶成像仪 进行图像定量分析。 1.6统计学方法 所得数据用SPSS10.0统计软件处理,多 样本均数采用单因素方差分析。以P<o.05为差异有统计学 意义。 2结 果 2.1 TSA对EC9706细胞增殖影响 见表l,不同浓度TSA 处理EC9706细胞24 h后,与空白对照组比较,0.5“mol/L TSA处理组细胞的抑制率差异无统计学意义,而1.0 mol/L TSA处理的细胞抑制率显著增加,并随着TSA作用浓度的升 高而升高(P<0.05)。 表1 不同浓度的TSA对EC9706细胞增殖的 影响( ±S, 一6) 组别 抑制率( ) 空白对照组 7.8±3.74 o.5 ̄mol/L TSA处理组 7.96±0.12# 1.0 ̄mol/L TSA处理组 20.03±0.21 1.5 ̄mol/LTSA处理组 26.40±0.58 与空白对照组比较, :P<O.05;不同浓度TSA处理组间两两比 较,#:P<0.05。 I盛 L—▲ 图1 不同浓度TSA对EC9706细胞细胞周期的影响 2.2 TsA对EC9706细胞细胞周期的作用 见图1,0.5、 1.0、1.5 ̄mol/L TSA作用EC9706细胞24 h后,与空白对照 组比较,0.5 ̄mol/L TSA处理组细胞的周期无明显差异,而 1.0 ̄mol/L TSA处理后滞留在G 期的细胞显著增加,s期细 P27 Actfn 空白对照组0 5 uIIol,L l 0 u∞t/L 1 5 釉I/L 图2叭一 一 EC9706细胞p21、p27、 ~ CCND1、CDK4D的表达变化 3讨 论 组蛋白的乙酰化和去乙酰化主要是通过HAT和HDAC 来实现的l2]。生理状态下,它们相互的动态平衡控制着染色质 的结构和基因的表达。一旦平衡在异常状态下被破坏,HDAC 活性增强,原有的基因表达失衡,细胞周期和细胞增殖的 分子表达紊乱,从而导致细胞恶变。组蛋白去乙酰化抑制剂可 以使某些部位的核心组蛋白高度乙酰化,导致某些基因的启动 子激活,从而使与周期相关的蛋白得到表达,进而使肿瘤细胞 出现增生停止、分化、凋亡转移抑制等变化。TSA是一种组蛋 白去乙酰化酶抑制剂(HADCI),能特异地抑制组蛋白去乙酰 化;使高度酰基化的组蛋白积累,改变染色体结构,抑制细胞增 殖,诱导肿瘤细胞分化和(或)凋亡,是一类具有广泛应用前景 的抗肿瘤药物之一口]。有研究表明,TSA可以以时间和剂量 依赖性方式显著抑制多种肿瘤细胞增殖,本研究证实了TSA 可以抑制肿瘤细胞生长,可使食管癌细胞EC9706细胞周期停 滞于G。/G 期。并且发现0.5 ̄mol/L TSA作用EC9706细 胞对细胞生长无明显影响,与空白对照组比较抑制率差异无统 计学意义,而1.0 mol/L TSA作用EC9706细胞显著抑制细 胞生长,并且抑制率明显增加,并且表现出一定的剂量效应。 进一步研究表明TsA对食管癌细胞周期的阻滞作用是通过调 控一些细胞周期相关基因的表达来起作用的,TSA可以明显 增加p21、p27等许多细胞周期抑制基因的表达,同时降低了 CCND1、CDK4D等细胞周期促进基因的表达,并且随着TSA 作用浓度的增加而增强。p21、p27是细胞周期中非常重 要的基因,能够与CCND1形成复合物使细胞周期停滞在G 期;它还可以通过C端与PCNA相互作用,阻断PCNA活化 DNA聚合酶的活性从而抑制DNA的合成,使细胞周期停 滞 4_6_。其主要是抑制细胞周期,参与细胞的生长、分化、衰老 及死亡过程,同时又与肿瘤发生密切相关,在细胞的生理、病理 2736 重庆医学2010年10月第39卷第2O期 杂志,2007,14(15):1121. 过程中发挥重要的作用。而CCND1过表达与某些肿瘤的组 织类型相关,其功能主要是促进细胞增殖,是G 期细胞增殖 Es]Radhakrishnan SK,Feficiano CS,Najmabadi F,et a1.Con— stitutive expression of E2F-1 leads to p21一dependent cell 信号的关键蛋白质,被视为癌基因,其过度表达可致细胞增殖 失控而恶性化,但是它在不同肿瘤中阳性检出率不同,与组织 分化程度相关,在分化差的肿瘤中表达增强。CDK则是一类 cycle arrest in S phase of the cell cycle E J].Oncogene, 2004,23(23):4173. 重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,包括CDK1~7种,主要生物 学作用是启动DNA的复制和诱发细胞的有丝_7_8l,以复 合物形式出现,在G 早期,CCND表达并与CDK2或CDK4结 [6]王振国,郭和清.膀胱癌Ha—ras基因突变、p21蛋白表达 及其意义口].中国现代医学杂志,2003,13(8):59. [7]Kalpana S,Joshi.In vitro antitumor pro rties of a novel cyclin-dependent kinase inhibitor,P276一ooEJ].Mol Cancer 合,成为始动细胞周期的启动子_9。 ,1.0/,mol/L浓度的TSA 对EC9706细胞有明显的生长抑制作用,并呈现一定的量效关 Ther,2007,6(3):918. 系。本研究发现TSA在1.0 Fmol/L浓度之上可明显诱导食 [8]Yu Q,Sicinska E,Geng Y,et a1.Requirement for CDK4 管癌细胞EC9706细胞周期阻滞,可明显增强EC9706细胞中 kinase function in breast cancer[J].Cancer Cell,2006,9 p2l、p27等基因的表达,明显降低CCND1、CDK4D等基因的 (1):23. 表达,但是否TSA抑制EC9706细胞的生长还与其它基因表 [.9]Henkens T,Papeleu P,Elautl G,et a1.Trichostatin A,a— 达的改变相关,具体的机制有待继续研究探讨。 critical factor in maintaining the functional differentiation of primary cultured rat hepatocytes[J].Toxicol Appl 参考文献: Pharmacol,2007,218(1):64. Eli Tian FQ,Chen XS,Xie J,et a1.Effect of Trichostatin A [1O]Sachs MD,Rauen KA,Ramamurthy M,et a1.Integrin V on expression of HDAC1 in K562 cells[J].China Journal and coxsackie adenovirusreceptor expression in clinical of Modern Medicine,2006,16(11):1642. bladder[J].Cancer Urology,2002,60:531. [2] And M,Hansen R,Ding RX,et a1.Disruption of 3D tis— [11]Rauen KA,Sudilovsky D,Le JL,et a1.Expression of the sue integrity facilitates adenovirus infection by deregu la— coxsackie adenovirus receptorin normal prostate and in ting the coxsackievirus and adenovirus receptor[J].Proc primary and metastatic prostate carcinoma:potentialrele— Natl Acad Sci USA,2003,100(4):1943. vance to gene therapy ̄J].Cancer Res,2002,2:3812. [3] Seoj S,Chon Y,Kim R,et a1.Cell cycle arrest and lyticin— r12]Kitazono M,Goldsmith ME,Aikou T,et a1.Enhancedade— duction of EBV-transformed B lymphoblastoid cells by a novirus transgene in malignant cells treated with the his— his—tone deacetylase inhibitor,Trichostatin A[J].Oncol tone deacetylase inh itorFR9O1228[J].Cancer Res, Rep,2008,19(1):93. 2001,61:6328. [4] 张梅芳.原发性肝细胞癌组织中p53和p21 wAF/CIP1 及MDM2蛋白的表达及其临床意义EJ].中华肿瘤防治 (收稿日期:2O1O一02一O4修回日期:2010 03—04) (da接第2733页) tenance of calcium homeostasis in patients with non-insu— 参考文献: lin—dependent diabetes mellitus[J].Acta Endocrinol (Copenb),1993,129(6):5l9. [1] Vasavada RC,Wang L,Fujinaka Y,et a1.Protein kinase [5] Lozano D,de Castro LF,Dapia S,et a1.Role of parathy C——zeta activation markedly enhances beta-cell prolifera—- roid hormone-related protein in the decreased osteoblast tion:an essential role in growth factor mediated beta—cel1 function in diabetes—related osteopenia[J].Endocrinolo— mitogenesis[J].Diabetes,2007,56(11):2732. gY,2009,150(5):2027. [2] Legakis I,Mantouridis T.Positive correlation of PTH—re— [6] Legakis I.The role of parathyroid hormone-related pro— lated peptide with glucose in type 2 diabetes[J].Exp Dia— tein(PTHrP)in the pathophysiology of diabetes mellitus betes Res,2009,10(11):855. [J].Mini Rev Med Chem,2009,9(6):717. [3] Chang—Chen KJ,Mullur R,Bernal—Mizrachi E.Beta—eel1 [7] 黄荣曦,卢松,王成剑.门冬胰岛素3O联合阿卡波糖对初 failure as a complication of diabetes[Jj.Rev Endocr 诊2型糖尿病胰岛功能的影响[J].重庆医学,2009,38 Metab Disord,2008,9(4):329. (18):2273. [4] Ishida H,Suzuki K,Someya Y,et a1.Possible eompensa— tory role of parathyroid hormone— related peptide on main—_ (收稿日期:2010 02—20修回日期:2010—03—22)