长管贝壳杉素A通过PI3K_AKT_mTOR通路抑制结肠癌细胞活性.pdf
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1、42 消化肿瘤杂志电子版2024年3月第16卷第1期J Dig Oncol(Electronic Version).March 2024.Vol 16.No.I 长管贝壳杉素A通过PI3K/AKT/mTOR通路抑制结肠癌细胞活性李悦予,冯霞南京医科大学附属脑科医院药学部,江苏南京210029【摘要】目的探讨长管贝壳杉素A(longikaurin A,LK-A)对结肠癌细胞的抗肿瘤效应及其潜在的分子机制。方法将结肠癌HCT116、HT-29细胞分为对照组和实验组,其中对照组给予二甲亚巩溶剂,实验组给予不同浓度LK-A于预,采用CCK-8法评价细胞增殖能力,流式细胞仪分析细胞凋亡情况,以及裸鼠皮下
2、移植瘤实验评价LK-A抑瘤效应,蛋白质印迹法检测PBK/AKT/mTOR通路蛋白的变化。结果低浓度的LK-A对结肠癌细胞具有显著生长抑制和促进凋亡的作用。LK-A于预HCT116和HT-29细胞24h的半抑制浓度(halfmaximal inhibitory concentration,IC50)分别为2.18mol/L和1.42mol/L,48 h的IC50分别为0.88mol/L和0.72mol/L。在HCT116细胞中,2或4mol/L LK-A于预24 h细胞凋亡率分别为(17.36士2.05)和(34.75士7.01),高于对照组(6.60士1.10)%(P0.05);而在HT-29
3、细胞中分别为(15.47丑65)和(26.30 士2.25),高于对照组(4.69士0.91)%(PObjectiveTo investigate the antitumor effect oflongikaurin A(LK-A)on colon cancer cells and its potential molecular mechanism.Method Colon cancer HCTl 16 and HT-29 cells were divided into control group and experimental group,and the control group was
4、 administered dimethyl sulfoxide solvent,while the experimental group was administered different concentrations of LK-A.The cell proliferation ability was evaluated by CCK-8 assay.The cell apoptosis was analyzed by flow cytometry.The tumor suppressive effect of LK-A was evaluated by subcutaneous xen
5、ograft assay in nude mice.The protein changes of PI3K/AKT/mTOR pathway were detected by western blot.Result Low concentrations of LK-A can significantly inhibit the growth of colon cancer cells and increase their apoptosis.The half maximal inhibitory concentration(IC50)ofLK-A intervening HCT116 and
6、HT-29 cells for 24 h were 2.18 mol/L and 1.42 mol/L,respectively,and the IC50 for 48 h were 0.88 mol/L and 0.72 mol/L,respectively.In HCT116 cells,the apoptosis rates of 2 or 4 mol/L LK-A intervened for 24 h were(17.36士2.05)%and(34.75士7.01)%,which were higher than 通信作者:冯霞,E-mail: i仑著消化肿瘤杂志电子版2024年3月
7、第16卷第1期J Dig Oncol(Electronic Version).March 2024.Vol 16.No.I 43 that of the control group(6.60习10)%(P0.05);while in HT-29 cells were(15.47丑65)%and(26.30士2.25)%,higher than that of the control group(4.69士0.91)%(P0.05).Western blot analysis showed that with the increase of LK-A concentration,the prot
8、ein expressions of phosphorylated phosphatidylinositol-3 kinase(p-PI3K),phosphorylated serine-threonine kinase(p-AKT)and phosphorylated mammalian target of rapamycin(p-mTOR)showed a significant downward trend.After adding AKT agonist SC79,the ability of LK-A to inhibit the proliferation and induce a
9、poptosis of HCTl 16 and HT-29 cells was significantly decreased.The results of experiments on nude mice suggest that LK-A has obvious anti-tumor ffect i.effect in vivo.Conclusion LK-A inhibits the proliferation of colon cancer cells and increased their apoptosis,and its mechanism is related to the i
10、nhibition of PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.LongikaurinA;Colon cancer;Proliferation;Apoptosis 结肠癌是胃肠道最常见的恶性肿瘤。虽然早期治愈的概率很高,但几乎所有晚期和转移性疾病患者都没有有效的治愈方法1。即使联合手术、放疗、化疗、免疫治疗及靶向治疗等综合治疗措施,转移性结肠癌的5年生存率仍很低,约为11%2。此外,多药耐药是晚期或复发结肠癌治疗中面临的难题。因此,迫切需要开发更有效的治疗药物,以降低结肠癌的死亡率。长管贝壳杉素A(longikaurin A,LK-A)是一种从异山蕨中分离出来的贝壳莲
11、类二帖,巳被证明对鼻咽癌细胞具有强大的细胞毒性作用3,但是LK-A治疗结肠癌的有效性尚未见报道。本研究将以HCT116和HT-29细胞为研究对象,分析LK-A对结肠癌细胞增殖和凋亡能力的影响及其潜在的作用机制。1 材料与方法1.1 材料人结肠癌细胞系HCT116和HT-29购自中国科学院上海细胞库。CCK-8试剂盒购自H本同仁公司,货号ck04。AnnexinV-APC细胞凋亡检测试剂盒购自江苏凯基生物技术股份有限公司,货号KGA1022。Matrigel基质胶购自美国Corning公司,货号354234。磷酸化磷脂酰肌醇3激酶(phosphorylated phosphatidylinosi
12、tol-3-kinase,p-PI3K)抗体(abl82651)购自美国Abeam公司。PI3K抗体(货号20662-1-AP),丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(serine/threoninekinase,AKT)(货号60203-2-lg)购自武汉Proteintech公司。LK-A购自南京百方医药科技有限公司。SC79购自上海碧云天生物科技有限公司,货号SF2730。1.2 方法1.2.1 实验分组HCT116和HT-29细胞使用90%McCOY 5A 培养基(GIBCO货号16600082)和10优质胎牛血清(GIBCO货号10099-141),在95空气、5二氧化碳的37C恒温孵箱中培养。实验
13、分为实验组和对照组,其中实验组为加入不同浓度LK-A千预的HCT116和HT-29细胞组,对照组为加入二甲基亚讽(dimethylsulfoxide,DMSO)的溶剂组。1.2.2 CCK-8法评价细胞增殖能力5xl03个孔的HCT116和HT-29细胞接种于96孔培养板中培养24h后除去培养基,分别加入含0、0.25、0.5、1、2和4mol/L LK-A的培养基继续培养72h。实验终止时,向每个孔中加入10l CCK-8溶液,继续孵育14h,然后用酶标仪测定在450nm处的吸光度。1.2.3 流式细胞仪分析细胞凋亡情况5xl03个I孔的HCT116和HT-29细胞接种千6孔培养板中培养24
14、h,加入含LK-A的培养基继续培养24h后利用AnnexinV-APC细胞凋亡检测试剂盒分析细胞凋亡情况。细胞使用不含乙二胺四乙酸的0.25胰酶消化后,2000r/min离心5 min收集细胞,磷酸盐缓冲液(phosphatebuffer solution,PBS)洗涤2次,再次2000r/min离心5min 收集细胞,加入500l的结合缓冲液悬浮细胞和5 l Annexin V-APC染液,混匀,在室温、避光下反应5-15min后,上流式细胞仪检测。1.2.4 蛋白质印迹法检测蛋白表达lxl05个I孔的HCT116和HT-29细胞接种在6孔培养板中培养24h后,加入LK-A干预48h 后,每
15、孔加入150l RIPA裂解液充分裂解。充分裂解后,收集混合悬液,12000 r/min离心3-5min,提取总蛋白。电泳条件:100V恒压电泳,当淏酚蓝指示剂距分离胶底部1cm处停止。转膜条件:300mA 恒流转膜,1.5h。然后,5的脱脂牛奶封闭1h。加入一抗(p-PI3K,PI3K,p-AKT,AKT,p-mTOR,或44 消化肿瘤杂志电子版2024年3月第16卷第1期J Di Oncol Electronie Version March 2024 Vol 16 No.l mTOR,按1:1000稀释)置千旋转摇床上4C过夜。加入lxTBST漂洗3次,每次10min。加入二抗(按1:50
16、00稀释)孵育1h后,加入lxTBST漂洗3次,每次10min。加入ECL发光液避光3min,对条带进行显色,并使用成像仪扫描成像。1.2.5 体内移植瘤实验本实验采用的裸鼠均为6周龄,雄性,平均体重20g,无特定病原体(specificpathogen free,SPF)级,共24几饲养环境:SPF级动物房,饲养期间自由饮食,相对湿度40%-60%,每日维持光照10h。在裸鼠左侧腋下接种5xl06个HCT116或HT-29细胞。当移植瘤体积达到50m旷时,根据肿瘤大小将裸鼠随机分为三组(每组8只)。对照组给小鼠腹腔每2天注射1次溶媒(生理盐水);实验组1,每2天注射1次LK-A(6mg/kg
17、);实验组2,每2天注射1次LK-A(12mg/kg)。上述处理均持续3周。每隔1d用卡尺测量1次肿瘤体积,并使用以下公式计算:肿瘤体积(mm3)长度x宽度x高度x0.5。实验结束时,处死小鼠,收集异种移植物保存在液氮中或石蜡包埋。所有动物实验方案均经本院动物伦理保护委员会批准(批准号:2022-KY120-01)。1.2.6 免疫组织化学分析方法移植瘤样本中Ki-67、p-PI3K和p-AKT的免疫组织化学分析采用以下步骤进行。首先,对固定的移植瘤样本进行包埋,并从蜡块中切制薄片,厚度为45m。随后,进行脱蜡和抗原修复处理,确保切片的适当反蜡和抗原修复。接下来,使用免疫组织化学试剂盒提供的蛋
18、白封闭试剂,对切片进行蛋白封闭处理,以防止非特异性结合。随后,分别加入适当浓度的抗Ki-67、抗p-PI3K和抗pAKT抗体,按照生产商的说明进行4C孵育过夜。之后,PBS洗3次,每次2min。接着,加入与一抗宿主动物种类相对应的二抗,并孵育30min。之后,PBS洗3次,每次2min。最后,加入DAB显色液,室温显色2-5min。自来水冲洗2min后苏木精复染。完成免疫组织化学染色后,通过显微镜观察和图像获取,阳性结果为在抗原定位处染棕黄或棕褐色。1.3 统计学方法所有数据均使用SPSS22.0统计软件进行统计分析。计盘资料呈正态分布,采用均数土标准差(正s)表示,组间比较采用t检验或单因素
19、方差分析。P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 LK-A对结肠癌HCT116和HT-29细胞增殖能力的影响为了评价LK-A对结肠癌细胞增殖的抑制作用,分别用0、0.25、0.5、1,2和4mol/L LK-A千预HCT116和HT-29细胞24h和48h后,利用CCK-8法分析细胞增殖能力。如图1A所示,LK-A干预后HCT116和HT-29细胞的增殖能力受到明显抑制,并呈现出剂量和时间依赖性。经计锌得出LK-A干预HCT116和HT-29细胞的半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,ICSO)分别为24h 2.18 mol/L和1.42
20、mol/L,48 h 0.88 mol/L 和0.72mol/L(图1B)。2.2 LK-A对结肠癌HCT116和HT-29细胞凋亡的影响进一步利用AnnexinV-APC/PI分析LK-A对结肠癌HCT116和HT-29细胞凋亡的影响。如图2A所示,在HCT116细胞中,2或4mol/L LK-A 干预24h的细胞凋亡率分别为(17.36士2.05)和(34.75士7.01),高千对照组(6.60丑10)%(P0.05);而在HT-29细胞中分别为(15.47玑65)和(26.30士2.25)%,高千对照组(4.69士0.91)%(P0.05)(图2B)。可见,2或4mol/L LK-A干预
21、24h后可显著诱导HCT116和HT-29细胞发生凋亡。2.3 LK-A对PI3K/AKT/mTOR通路的影响对HCT116和HT-29细胞分别采用2或4 mol/L的LK-A进行干预24h,然后利用蛋白质印迹法检测PI3K/AKT/mTOR通路的蛋白变化。如图3A所示,增加LK-A剂量的干预导致pPI3K、p-AKT和p-mTOR的表达较对照组下调,差异有统计学意义(P0.05)。进一步利用经典的AKT通路激活剂SC79逆转LK-A对PI3K/AKT通路的抑制,如图3B所示,SC79(10.96 mol/L)联合LK-A(4 mol/L),逆转了LK-A对AKT和下游mTOR磷酸化的影响。C
22、CK-8测定提示,SC79联合LK-A明显降低了LK-A对HCT116和HT-29细胞增殖的抑制(图4A)。此外,流式细胞分析也表明,与单独使用LK-A相比,联合使用SC79后,HCT116和HT-29细胞凋亡率明显下降(图4B)。这些结果表明,PI3K/AKT/消化肿瘤杂志(电子版)2024年3月第16卷第1期J Dig Oncol(Electronie Version),March 2024,Vol 16,No.l 45 A HCT116 HT-29 150。1(吝)R端腰翌盈思千LK-A24h-LK-A48 h B(苏)尺端嗅Im踞导50。100 80 60 40 20 0.25 0.5
23、 2 药物浓度(mol/L)HCT116 半抑制浓度2.18mol/L 半抑制浓席0.88mol/L 4 千24h.-48 h 150。1(苏)R翟蒙击盈思千LK-A24h-LK-A48 h 50。0.25 0.5 2 4 药物浓度(mol/L)HT-29 100 80 60 40 20.(苏)R端憬翌踞思于24h.-48 h 半抑制浓度;0.72mol/L o.一1.0-0.5。药物浓度(log)0.5 1.0 o.-1.0-0.5。药物浓度(log)0.5 1.0 图1LK-A对结肠癌细胞增殖的影响注:A,LK-A对HCT116和HT-29细胞增殖能力的影响;B,LK-A干预HCT116和
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