茉莉酸甲酯抑制人肝癌细胞HepG2增殖作用的实验研究
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昆明医学院学报2008,(5):75—81 CN 53—1049/R J0urnal of Kunming Medical University 仑 茉莉酸甲酯抑制人肝癌细胞HepG2增殖作用的实验研究 卢永刚”,张洁”,谭 晶 ,郭峰 ,郭永章 (1)柳州市第三人民医院普外科,广西柳州 545007;2)昆明医学院,云南昆明 650O31) [摘要]目的初步探讨MeJA是否具有抑制肝癌细胞HepG2增殖的作用.方法体外培养HepG2细胞; M1vr法进行茉莉酸甲酯有效作用浓度筛选,确定MeJA作用浓度(1/2 Ic ;HE染色观察各组细胞形态变化; 透射电镜观察细胞超微结构.结果不同浓度MeJA作用不同时间对HepG2细胞增殖的抑制作用呈时一效和量 一效依赖关系;MeJA 作浓度(1/2 Ic )为4-3 mol仃.,作为后续实验中MeJA的工作浓度;HE染色见各处理 组出现不同程度贴壁细胞数量减少,悬浮细胞增多;透射电镜发现部分细胞出现细胞连接消失,微绒毛消失, 胞质密度增加,可见大量凋亡小体形成.结论MeJA具有抑制肝癌细胞增殖,诱导凋亡的作用. [关键词]茉莉酸甲酯;全反式维甲酸;HepG2人肝癌细胞;增殖 [中图分类号]R657.52[文献标识码]A[文章编号]1003—4706(2008)05—0075—07 Ef.fects 0f Inhibiti0n 0f MeJA on Hepat0carcin0ma HepG2 Cells ProlifIerati0n LU Yong—gang¨,ZHANC Jie¨,TAN Jing 2),GUO Feng∞,GU0 Y0ng—zhang力 (1)Dep .Q厂Ge er 5 ,),, e Pe叩 ’s 胁 , 『上G 吼 545007;2) nm g ed c f_ e , m ng y 65003 l,( [Abstract] Objectjve To expl0re ef cts 0f on MeJA HepG2 cells’pmli ration. Meth0ds we cultured HepG2 cells in vitro, screened the ef] ctive working c0ncentration 0f MeJA by M IT, detern1ined its w0rking c0ncentrafi0n (1,2 IC5o); We 0hserved ceU m0rph01o c changes in each group by HE stain; obseI弋,ed the eel1 ultrastructure in each gmup hy TEM. ResuIts Inhihiti0n e艉ct of MeJA 0n the HepG2 celI gr0wth showed time—ef ct dependence and dose—eff.ect dependence; MeJA w0rk c0ncentra上ion (1/2 IC50) was 4.3 mol/L, as a f0ll0w—up experimental w0rk concentration 0f in MeJA.The number 0f adhesi0n ceU in experimenta1 gmup reduced bv di伍eI1ent de ee and the number 0f cell suspension increased in HE staining; TEM f0und that some ce Jls’connection disappeared and micmvilli disappeared, cytoplasm density incI_eased, and a large number 0f ap0pt0tic b0dies f0rmated. COnclusiOn MeJA can inhibit liver cancer cell pmli ration and induce apoptosis. [Key words] Methyl jasm0nate; All—tr.dns—retinoic aeid; HepG2 human hepatocellular carcinoma cel1; Pm1 ra}i0n 许多抗癌药物可以诱导癌细胞向终末阶段分 的川.研究发现,茉莉酸甲酯(methyl jasm0nate, 化、重新启动细胞凋亡程序,从而抑制肿瘤细胞 MeJA)作为一种植物激素不仅能够调节植物应激 增殖,自主清除恶变的细胞,达到治愈肿瘤的目 反应,而且对哺乳类动物肿瘤细胞也有杀伤作 [作者简介]卢永刚(1970~),男,辽宁朝阳市人,医学博士,主治医师,主要从事肝胆胰肿瘤外科的基础与临床 研究. 76 昆明医学院学报 第29卷 用.目前,MeJA作为一种植物激素用来进行抗肝 1.2.1 细胞培养将HepG2细胞培养于含1O%胎 癌作用的实验研究,国内外未见文献报道.本研 牛血清RMPI一164O的完全培养基中,37℃、5% 究以HepG2人肝癌细胞株为研究对象,初步探讨 cO,、95%空气的培养箱中培养生长,每隔2 d换 MeJA是否具有抑制肝癌细胞增殖的作用. 液1次.观察见HepG2细胞处于对数生长期后, 继续传代培养细胞备用. 1材料与方法 1.2.2改良MTT法测定不同浓度MeJA作用不 同时间对HepG2细胞增殖的影响 1.1材料 1.2.3茉莉酸甲酯有效作用浓度筛选(1)M,rr 人肝癌细胞株HepG2购自中国科学院上海生 实验分组:对照组:每孔加入DMs0液,终浓度 物研究所.茉莉酸甲酯(MeJA)及全反式维甲酸 为0.Ol%;实验组即MeJA处理组:终浓度为 (all—trans—retinoic acid,ATRA)购自Sigma公司. O.01、O.1、1、10、l00 m0l,I 分别于24、36、 1.2方法 48、72 h时间点检测各自A 加值.计算各个浓度、 时间的抑制率,公式如下: 抑制率: 望 垒篁二塞 望兰 垒篁 对照组平均A值 (2)MeJA作用浓度的确定:用IC如计算软 采用sPss统计软件包进行统计分析,组间比 件,求出茉莉酸甲酯最佳作用时间的半数抑制浓 较采用单因素方差分析和q检验,计量资料采用f 度Ic铀(即抑制率为50%时的药物浓度,也称中 检验,等级资料采用秩和检验,结果用均数±标 效浓度).以后的实验均采用计算出的茉莉酸甲酯 准差 ±s)表示,以P<O.05认为差异具有统计 最佳作用时间的1,2 Ic∞作为后续实验中MeJA的 学意义,P<0.01认为差异具有显著统计学意义. 工作浓度. 1.2.4 实验分组(1)对照组:仅加入含DMSO 2结果 (终浓度为0.01%)的RPMI一1640完全细胞培养 液;(2)MeJA组:加入含有终浓度为MeJA工作 2.1不同浓度MeJA作用不同时间对HepG2细 浓度的RPMI一1640完全细胞培养液; (3)ATRA 胞增殖的抑制作用 组:加入含有终浓度为l0 m0I几ATRA的RPMI一 Q0l、Q1、1、10、100 m0儿MeJA作用24、 1640完全细胞培养液; (4)MeJA+ATRA组: 36、48、72 h后,对HepG2细胞增殖均有不同程 加入含有终浓度为MeJA工作浓度的MeJA和 度的抑制作用(P<0.01).不同浓度MeJA作用不 10 m0l几ATRA的RPMI—l640完全细胞培养液 同时间对HepG2细胞生长具有明显抑制作用,呈 1.2.s观测指标:HE染色观察各组细胞形态变 时一效和量一效依赖关系,见表l,图1. 化,透射电镜观察细胞超微结构. 1.3统计学处理 表1不同浓度MeJA作用不同时间对HepG2细胞生长抑制率[%,(i±s)] Tab.1 Gr0wtll砌IIibitiverate ofHepG2 ceⅡatd盂胁renttiIIIe龇ld conceⅡtrationbyMeJA[%,( 土 )] 第5期 卢永刚,等.茉莉酸甲酯抑制人肝癌细胞HepG2增殖作用的实验研究 77 2.2 MeJA作用不同时间的半数抑制浓度IC卯 不同浓度MeJA作用于HepG2细胞48 h后, HepG2细胞生长抑制率在12.94%~66.65%之间, 相关系数r=0.8186,相关性良好,见表2、图 1.用Ic∞计算软件计算MeJA作用于HepG2细 图1 不同浓度MeJA作用不同时间对HeDG2细胞增殖 抑制作用的量一效曲线图 Fig.1 Dose—e ct curve 0f HepG2 ceⅡproU纯ration ea.ect iII di Ferent time and concentraltion by MeJA 胞48 h后半数抑制浓度Ic,。(中效浓度)为 8.60 mo .以Ic5o的l,2,即4-3 mol/L作为后 续实验中MeJA的工作浓度. 表2 MeJA在不同时间作用于HepG2细胞的IC5。( moI/L)及相关系数值( ±s) Tab.2 IC50( mol/L)a|1d relative coemcient ofHepG2 ceu at different tiIrIe by MeJA( ±s) 2.3 MeJA对HepG2细胞生长抑制作用的形态 学观察 微绒毛样突起较多,细胞核大而不规则,核内有 分组给药48 h后,对照组细胞贴壁生长良 假包含体,核分裂像常见,细胞核质比较大,为 典型恶性肿瘤细胞的形态特征,见图3. MeJA作用HepG2细胞48 h后:部分细胞出 现细胞连接消失,微绒毛消失,胞质密度增加, 核染色质浓缩成2个或几个大的团块边聚于核被 膜下,进而核裂解为碎块.胞膜皱缩和内陷使细 胞质和碎裂的细胞核分割成数个由胞膜包被的、 表面光滑的凋亡小体.少量细胞坏死溶解,见图 4. 好,细胞呈卵圆形、多边形或星形等不规则形态, 伴有不规则形态的癌巨细胞,可见巨核、多核细 胞,核分裂像多见,核/浆比例倒置,癌细胞排 列紧密,核异形性明显,见图2A.MeJA处理组: 贴壁细胞数量明显减少,培养液中见较多的悬浮 死细胞,部分贴壁细胞较对照组收缩变圆;细胞 着色较均匀,部分细胞核深染,细胞收缩变小、 变圆,核浆比例降低、细胞核变小和核仁数目减 少,见图2B.ATRA处理组:部分细胞脱落,贴 壁细胞数量减少.培养液中可见部分悬浮死细 胞.较之MeJA处理组,ATRA处理组贴壁细胞数 量较多.见图2c.MeJA+ATRA联合处理组:与 MeJA组及ATRA组比较,贴壁细胞数量明显减 少,培养液中可见较多悬浮死细胞.细胞铺展形 态较好,核浆比例变小,细胞核变小,核形状多 为圆形、卵圆形,核仁数量明显减少,细胞质较 为丰富;HE染色,细胞着色均匀一致,见图 2D. ATRA作用HepG2细胞48h后:部分细胞见 核分裂像和细胞凋亡改变,凋亡早期可见细胞体 积变小,细胞连接和质膜结构消失核染色质凝 聚,凋亡进一步发展,细胞膜内陷将细胞分割包 绕形成含核染色质碎块及细胞器成分的细胞质团 块,形成凋亡小体,见图5. MeJA+ATRA作用HepG2细胞48 h后:部 分线粒体肿胀,细胞微绒毛消失,胞质密度增 加,核染色质浓缩成2个或几个大的团块边聚于 核被膜下,进而核裂解为碎块,可见凋亡小体, 见图6. 2.4 MeJA对HepG2细胞作用的超微结构观察 对照组48 hHepG2细胞生长良好,细胞表面 78昆明医学院学报第29卷A对照组CATRA组BMeJA组DMeJA+ATRA组图Fig.2HepG2细胞48h形态学特征HEc染色(×200)s2MorphologyharacterofHepG2cellafter48h耐thHEtain(×200)x8000×20000x8000×20000图Fig3e对照组HepG2肝癌细胞48h超微结构pG2he3UltrastructureofHpatocellularcarcinomacellafter48hincontrolgroup第5期卢永刚,等.茉莉酸甲酯抑制人肝癌细胞HepG2增殖作用的实验研究79×80()0×8000图Fig.4eMeJA组HepG2肝癌细胞48h超微结构pG2he4UltrastructureofHpatocellularcarcinomacellafter48hinMeJAgroup×6000×8D00×10000×200()0图Fig.5eATRA组HepG2肝癌细胞48h超微结构pG2he5UltrastructureofHpatoceHularcarcinomacellafter48hinATRAgrou×8000×8000昆明医学院学报第29卷×10000X20000图Fig.6eMeJApG2he+ATRA组HepG2肝癌细胞48h超微结构a6UitrastructureofHptoceIIu]arcarcinomacellafter48hinMeJA+ATRAgroup3讨论茉莉酸甲酯(MeJA)是新型植物激素一制HepG2人肝癌细胞增殖期分化启动凋亡然而,.,诱导肿瘤细胞向终末维甲酸类药物用于肿,茉莉种真酸的甲基衍生物,是茉莉酸类0as)激素的主要代o瘤的治疗尚存在许多明显的不能被忽视的毒副作用从而影响肿瘤的治疗效果如维甲酸治疗后,,表之一,最初是由Dem.le等首先发现并从,一存在停药后易复发反弹药物还可产生耐药性I的分化题.、骨髓抑制;某些肿瘤对因此,菌中分离到随着研究的深入,发现茉莉酸广泛随着20“1.寻找低毒、高效存在于植物界世纪80早期主要通过外源施加茉莉酸或,、凋亡诱导剂是目前迫切需要解决的问M订A茉莉酸甲酯来研究它们的主要生理功能年代分子生物学的兴起,人们对它们的生,本实验研究结果证明人肝癌细胞增殖、能够抑制HepG2.物合成和代谢的分子调控机理作了详尽的研究发现茉莉酸调控许多基因的表达.诱导肿瘤细胞凋亡的发生MeJA.此国内对于MeJA,外,本研究还初步探讨了HepG2与ATRA联合应作用机制报道大多限于林学等植物学方面的研究其作用主要为促进器官衰老诱导果实成熟诱,用对人肝癌细胞的作用当前肿瘤的联合一,药物治疗研究已成为肿瘤研究领域的向,个重要方导植物对病虫害产生防卫应答等;文献报道对人髓细胞性白血病细胞具有诱导分化,MeJA不同的药物联合应用治疗肿瘤,,具有减少药抑制增物用量殖(4增加治疗效果.,克服传统药物耐药性等殖作用;同时有研究表明巴细胞性白血病细胞凋亡,MeJA可以诱导慢性淋的优点【121,采取药物的联合应用抑制癌细胞的增本研究选用终浓度为的MeJA,而对正常淋巴细胞没、诱导肿瘤细胞分化和凋亡是当前肿瘤治疗的.有损伤作用;MeJA还可以使人类结肠癌、前列腺重要方向_3~moMeJA]二作浓度癌神经胶质瘤肿瘤细胞发生细胞周期阻滞诱导细胞发生凋亡拉L41目前关于MeJA抗肝癌作用的实验研究未见文献报道、乳腺癌、白血病,L)l/和10~mol/LATRA+作用于联合.,HepG2人肝癌细胞结果表明HepG2一MeJAATRA、.应用具有较好的抑制本研究首先通过对培养的HepG2人肝癌细胞施加不同浓度的MeJA筛选出MeJA最佳作用因此,作用43~.,且比单纯应用其中诱导凋亡种药物的效果要好细胞增殖.HEmo,染色观察表明:与l/LMeJA~m101ol/LATRA,相比,时间的半数抑制浓度验采用光镜、Ic蜘(8.6ILm.ol/L),为后续实MeJA组对HepG2细胞抑制增殖.诱导电镜技术进行形态学观察,是凋亡的作用相对显著且MeJA与ATRA具有对.否对HepG2细胞具有抗增殖诱导肿瘤细胞凋亡抑制HepG2人肝癌细胞增殖的相加作用,的作用打下基础ATRA.超微结构变化表明,部分凋亡早期细胞线粒.现广泛地应用于人类肿瘤的治疗研究、具有抑制肿瘤细胞侵袭促细胞凋亡的作用p”I.增殖,诱导细胞分化和10~mo本研究中采用,Ll/嵴增多线粒体空泡化线粒体的形态变化与凋亡存在密切的联系吼我们推测MeJA诱导HepG2细胞启动凋亡的机制可能是线粒体接受体变大,,全反式维甲酸作为对照实验证明它能够很好抑凋亡信号激活后,线粒体形态发生改变,跨膜电第5期 卢永刚,等.茉莉酸甲酯抑制人肝癌细胞HepG2增殖作用的实验研究 位降低,出现功能障碍,线粒体膜通透性增强, 释放一系列促凋亡因子至细胞浆中,激活下游凋 squam0us ceⅡcarcinoma ceU lines lJj. Int J Cancer, 2001,92(5):661—665 亡信号.线粒体在细胞凋亡调控中可能发挥了关 键作用,其作用机制有待进一步阐明. 实验结果显示,MeJA具有良好的肝癌细胞增 殖的作用,我们推测MeJA抑制Hepc2细胞增殖、 诱导凋亡作用可能涉及一系列癌基因、抑癌基因 [7j AL0E K,D0SAKA A H,MURAKAMI A,et a1.A c0mb— inati0n treatment nf c—myc antisense DNA with all—tmns—retinoic acid inhihits ceU pmli mti0n by d0wnregulating c—myc expression in small ceⅡ lung cancer. Antisense nucleic acid dnlglJ]. Dev,2000,10 (4):243—249 转录及转录后水平的改变,其作用的分子机制尚 需深入研究. [参考文献] l 1 J KERR J F R. Apopt0sis:a basic biological phenomenon w ith wide Ranging implicatjons in tissue kinetics[J]. Br J Cancer,1972.26(4):239 l 2] ELIEzER,FLEscHER. Jasm0nate—a new family 0f ant— i—cancer agents [J]. 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