BMI-1抑制剂PTC-596对人乳腺癌MCF-7细胞增殖、周期和凋亡的影响.pdf
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1、实用医学杂志 2023年第39卷第18期 The Journal of Practical Medicine 2023 Vol.39 No.18BMI-1抑制剂PTC-596对人乳腺癌MCF-7细胞增殖、周期和凋亡的影响李玉玲 杨建林 崔芝 王静 吕亚丰 曹春雨三峡大学基础医学院,肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室(湖北宜昌 443002)【摘要】目的分析BMI-1抑制剂PTC-596对人乳腺癌MCF-7细胞增殖、周期和凋亡的影响。方法以人乳腺癌MCF-7细胞为肿瘤细胞模型,正常培养为阴性对照组,25、50 nmol/L PTC-596处理SGC-7901细胞48 h为低、高药物浓度实验组。
2、利用CCK8法分析细胞增殖能力;流式细胞术分别结合PI单染、DCFH-DA探针、JC-1探针以及PI/FITC-Annexin V双染分析细胞周期、活性氧(reactive oxygen species,ROS)累积、线粒体膜电位和凋亡细胞比例;Western blot 法检测细胞 BIM-1 蛋白和周期相关蛋白 CyclinD1、CyclinB1、P21以及凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、c-PARP蛋白相对表达水平。结果与对照组相比,PTC-596高效抑制人乳腺癌MCF-7细胞的增殖,处理48 h后IC50 为(49.33 7.02)nmol/L。低、高药物浓度实验组细胞中BMI-1表达显
3、著减少(P 0.01)。实验组细胞中CyclinB1和P21相对表达增加,CyclinD1表达减少,细胞有丝分裂被抑制,出现G2/M期周期阻滞;同时活性氧累积增多,线粒体膜电位下降,Bax表达上调,Bcl-2表达下调,c-PARP增加,凋亡细胞比例从2.04%显著上升为10.56%、26.74%。与对照组相比较,以上结果差异均有统计学意义(P 0.05)。结论PTC-596高效杀伤人乳腺癌MCF-7细胞,其机制可能与抑制BMI-1、诱导细胞周期阻滞和内源性线粒体途径细胞凋亡密切相关。【关键词】原癌基因BMI-1;PTC-596;人乳腺癌MCF-7细胞;细胞增殖;细胞周期;凋亡【中图分类号】R7
4、30.53Effect of BMI-1 inhibitor PTC-596 on proliferation,cell cycle,and apoptosis of human breast cancer MCF-7cells LI Yuling,YANG Jianlin,CUI Zhi,WANG Jing,LV Yafeng,CAO Chunyu.College of Basic Medical Sciences,China Three Gorges University,Hubei Key Laboratory of Tumor Microenvironment and Immunoth
5、erapy,Yichang 443002,China Corresponding author:YANG Jianlin Email: 【Abstract】Objective To investigate the effect of a novel BMI-1 inhibitor PTC-596 on the proliferation,cell cycle,and apoptosis of human breast cancer MCF-7 cells.Methods MCF-7 cells treated with 0 nmol/L PTC-596 were used as control
6、 group;MCF-7 cells treated with 25,and 50 nmol/L PTC-596 as experimental group.The CCK8 assay was used to evaluate the celular proliferation ability;DCFH-DA probe/flow cytometry(FCM)was performed to detect the change of cellular reactive oxygen species(ROS).PI single-staining/FCM was used to analyze
7、 cell cycle;PI/FITC-Annexin V/FCM to analyze the proportion of apoptotic cells.JC-1/FCM was performed to detect the change of mitochondrial membrane potential(MMP);western blot to analyze the expression of BMI-1,cell cycle related proteion(CyclinD1,CyclinB1,and P21)and apoptosis related proteion(Bax
8、,Bcl-2,and c-PARP).Results PTC-596 could significantly inhibit MCF-7 cell proliferation,with the IC50 value of 49.33 7.02 nmol/L(24 h).BMI-1 expression was significantly decreased in the low-and high-drug concentration experimental group(P 0.01).The relative expression of CyclinB1 and P21 in the exp
9、erimental groups were increased(P 0.01),while the expression of CyclinD1 was decreased(P 0.01),and cell mitosis was inhibited(P 0.01),resulting in G2/M cycle arrest(P 0.01).At the same time,the accumulation of reactive oxygen species was increased(P 0.01);mitochondrial membrane potential was decreas
10、ed(P 0.01).Bax expression was up-regulated(P 0.01),while Bcl-2 expression was down-regulated(P 0.01);c-PARP was increased(P 0.01),and the proportion of apoptotic cells was significantly increased from 2.04%to 10.56%and 26.74%(P 0.01).Conclusion 基 础 研 究doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2023.18.006基金项目:国家自
11、然科学基金资助项目(编号:81372265,30772590);湖北省卫生健康科研基金(编号:WJ2019H532);肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室开放基金项目(编号:2019KZL01,2016KZL04)通信作者:杨建林 E-mail:2317实用医学杂志 2023年第39卷第18期 The Journal of Practical Medicine 2023 Vol.39 No.18PTC-596 can effectively inhibit the proliferation of human breast cancer MCF-7cells,and its mechanism
12、 may be closely related to the inhibition of BMI-1,the induction of cell cycle arrest,and the endogenous mitochondrial apoptosis.【Key words】B-cell-specificmoloney murine leukemia virus insection site 1;PTC-596S;human breast cancer MCF-7cells;cell proliferation;cell cycle;apoptosis 乳腺癌是全世界女性癌症相关第二大死亡
13、原因,也是女性最常见的恶性肿瘤1。目前手术切除、放化疗、激素治疗和靶向治疗是最常见的乳腺癌临床治疗手段,虽然疾病治愈率有所提高,但晚期和转移性乳腺癌患者 5 年生存期仍不足30%2-3,且手术和长期放、化疗的不良反应严重影响患者生存质量。因此,迫切需要寻找更加安全高效的靶向药物用于治疗乳腺癌。原癌基因 BMI-1(B-cell-specificmoloney murine leukemia virus insection site 1,BMI-1)是在小鼠淋巴瘤中被鉴定的原癌基因,属于多梳基因家族(polycombgroup genes,PcG)成员之一,广泛参与调控细胞增殖与分化4。已证实高
14、表达BMI-1不但与细胞恶性转化、肿瘤形成有关,而且与肿瘤细胞侵袭、迁移和转移复发密切相关,也是恶性肿瘤预后不良的病理指征5-7。因此BMI-1成为癌症治疗有效新靶点8-9。目前研究10表明BMI-1在乳腺癌组织中高表达,可作为乳腺癌治疗的关键靶向因素。PTC-596 是新近发现的特异性 BMI-1 抑制剂,可通过诱导细胞凋亡对白血病、胶质瘤和淋巴瘤等发挥抗肿瘤效应11-14。但PTC-596作为BMI-1抑制剂对乳腺癌治疗作用的研究目前尚未有报道,本研究探索 PTC-596 对人乳腺癌 MCF-7 细胞的杀伤作用及其可能的机制,以期为 PTC-596 作为临床抗肿瘤新药和乳腺癌新型靶向药物治
15、疗的开发提供理论基础。1材料与方法1.1 材料 人乳腺癌MCF-7细胞购于中国科学院细胞库(上海),由肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室培养保存。PTC-596(荷兰 Specs 生物特殊化合物公司);二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO,美国Sigma公司);DMEM培养基(美国Gibco公司);胎牛血清(美国BI公司)、青霉素/链霉素双抗(天津灏洋生物有限责任公司);RIPA蛋白裂解液(武汉Servicebio公司);BIM-1抗体、Bax抗体、Bcl-2抗体、聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶(poly-ADP-ribose polymerase,PARP)抗体、Cycli
16、n B1 抗体、Cyclin D抗体、P21抗体、-actin抗体(武汉三鹰Proteintech公司);ECL 超敏显影液(美国 Thermo Scientific 公司);BCA蛋白定量试剂盒、FITC-Annexin V凋亡检测试剂盒(南京Vazyme公司);ROS活性氧检测试剂盒、JC-1 检测试剂盒(上海碧云天生物公司)。Western blot 电泳仪、电泳及转膜槽(美国 Bio-Rad公司);TE2000-S 荧光倒置显微镜(日本 Nikon 公司);FACSVerse流式细胞仪(美国BD公司);全波长酶标仪(美国 Thermo 公司);ChemiScope mini 化学发光成
17、像显影仪(上海勤翔公司)。1.2 细胞培养、PTC-596药物配置 用含10%胎牛血清的DMED培养基在37、5%CO2细胞培养箱中传代培养MCF-7细胞,待对数生长期时接种于细胞培养板。PTC-596 干粉溶解于 DMSO,配制终浓度为20 mmol/L 的药物母液,-20 低温储存。实验中用DMEM细胞培养液稀释至所需浓度。1.3CCK8法检测PTC596对MCF7细胞增殖的影响取对数生长期MCF-7细胞悬液接种于96孔细胞培养板中(1.0 103个细胞/孔)继续培养48 h后,设无培养细胞的空孔为空白组,无PTC-596的DMEM(含等量药物溶剂 DMSO)培养为阴性对照组,和换终浓度分
18、别为12.5、25、50、100、200 nmol/L PTC-596的DMEM细胞培养液的实验组,继续培养24、48、72 h后,按照试剂盒说明书操作,加入CCK8试剂孵育 1 h 后,酶标仪检测每孔 450 nm 波长下的吸光度 OD 值。计算 PTC-596 对 MCF-7 细胞的生长抑制率:1-(实验组 OD 值-空白组 OD 值)/(阴性对照组OD值-空白组OD值)100%。1.4细胞分组以 1.3 步骤实验结果为依据,PTC-596 处理 48 h 后,对 MCF-7 细胞的 IC50值为(49.33 7.02)nmol/L。后续研究分 3 组,均培养48 h后进行实验,以不含PT
19、C-596的DMEM细胞培养液(含等量药物溶剂DMSO)培养组为阴性对照组,以分别含25、50 nmol/L浓度PTC-596的DMEM培养液培养组为低、高药物浓度实验组。1.5 PI单染/流式细胞术检测PTC596对MCF7细胞周期影响 分别收集实验组和对照组MCF-7细胞,室温1 000 r/min离心3 min获得细胞沉淀,细胞用75%乙醇(1 PBS配制)重悬后4 固定过夜。PBS洗涤细胞后,用含有0.1%TritonX-100、50 g/L Rnase 和 10 g 碘化丙啶(propidium iodide,PI)的PBS 染液于 37 避光染色 30 min,流式细胞仪检测细胞周
20、期。2318实用医学杂志 2023年第39卷第18期 The Journal of Practical Medicine 2023 Vol.39 No.181.6PI/FITCAnnexin V 双染/流式细胞术检测PTC596对MCF7细胞凋亡影响分别收集实验组和对照组MCF-7细胞,按照试剂盒说明书操作,样品细胞经FITC-Annexin V和PI避光染色15 min后,流式细胞仪检测凋亡细胞数量,以 PI-/FITC-Annexin V+和 PI+/FITC-Annexin V+为细胞凋亡判断标准。1.7DCFHDA探针/流式细胞术检测PTC596对MCF7细胞内活性氧水平影响分别收集实
21、验组和对照组MCF-7细胞,按照试剂盒说明书操作,加入1 mL DCFH-DA探针工作液于37 细胞培养箱内孵育 20 min,用无血清细胞培养液 DMEM 重复洗涤细胞3次,室温1 000 r/min离心5 min收集沉淀细胞,PBS 重悬细胞样品后,流式细胞仪检测DCF 荧光强度。DCFH-DA 为无荧光的小分子探针,可被细胞中的酯酶水解和活性氧氧化生成具有荧光的 DCF,细胞内活性氧含量可依据 DCF 荧光强度体现。1.8JC1探针/流式细胞术检测PTC596对MCF7细胞线粒体膜电位影响分别收集实验组和对照组 MCF-7 细胞,按照试剂盒说明书操作,加入JC-1染色工作液于37 细胞培
22、养箱内孵育20 min,用预冷的JC-1染色缓冲液重复洗涤细胞3次,4 1 000 r/min离心5 min收集沉淀细胞,JC-1染色缓冲液重悬后,流式细胞仪检测红、绿荧光强度。JC-1是用于检测线粒体膜电位的荧光探针,细胞线粒体膜电位较高时,JC-1在线粒体基质中聚集形成聚合物,发出红色荧光;当细胞线粒体膜电位降低,JC-1呈单体形式存在,发出绿色荧光。线粒体去极化状态可依据红、绿荧光强度判断。1.9Western blot 检测 PTC596 对 MCF7 细胞BIM1 蛋白、周期和凋亡相关蛋白表达影响分别收集实验组和对照组MCF-7细胞,加入RIPA裂解液混匀后置于冰上30 min裂解细
23、胞,经过4、12 000 r/min离心15 min后,取上清用BCA法测定其总蛋白浓度,分别将蛋白量为 50 g/样的上清液与上样缓冲液混合,100 水浴加热10 min。所得各组样品蛋白依次经过 SDS-PAGE 电泳分离,PVDF膜转印,5%脱脂牛奶室温封闭,目的蛋白抗体4 孵育过夜,和对应二抗室温结合2 h后,ECL化学发光法显影并记录结果,灰度分析目的蛋白相对表达量。1.10 统计学方法 利用 SPSS 22.0、Image-J 等软件对实验数据处理分析,实验数据用(x s)表示,实验数据两组间统计学差异比较采用 t 检验,以P 0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 PTC59
24、6抑制MCF7细胞增殖 CCK8法检测结果显示 PTC-596 具有高效抑制人乳腺癌 MCF-7细胞增殖的作用(表1),且抑制效果随药物浓度增加和作用时间延长逐渐增强。计算PTC-596处理MCF-7 细胞 48 h 的 IC50值为(49.33 7.02)nmol/L。以此为依据,后续实验研究以PTC-596终浓度分别为25、50 nmol/L处理48 h的MCF-7细胞为实验组,以0 nmol/L PTC-596处理的细胞为对照组进行。2.2PTC596诱导人乳腺癌MCF7细胞发生G2/M期周期阻滞流式细胞术检测MCF-7细胞周期结果显示,PTC-596处理后,MCF-7细胞G2/M期细胞
25、比例可高达 83.31%,G0/G1期和 S 期细胞比例从 51.56%和 32.92%同步减少至 0.19%和 15.5%。Western blot 法检测细胞周期相关蛋白表达结果显示,PTC-596 处理组细胞中 Cyclin B1 与 p21 表达从0.22、0.15上调至0.53和0.33,Cyclin D1表达从0.9显著减少至0.64。与对照组相比,以上结果差异均有统计学意义(P 0.05)。提示PTC-596可能通过干扰周期蛋白表达,抑制MCF-7细胞分裂,将MCF-7细胞阻滞在G2/M期(表2,图1)。2.3PTC596抑制MCF7细胞BIM1的表达25、50 nmol/L P
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