作用及机制探讨journal12.magtechjournal.com/jweb_fszlx/fileup/pdf/2016...·物理·生物·技术·...

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·物理·生物·技术· 2′⁃ 羟基黄烷酮对前列腺癌细胞的放射增敏 作用及机制探讨 王雯 熊伟 李晓颖 高献书 孙少倩 李懿 100034 北京大学第一医院放疗科王雯李晓颖高献书孙少倩);063001 唐山市人民 医院放化疗科熊伟);100191 北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室李懿通信作者高献书Emailgao7777@ 139.com李晓颖Email13716109164@ 139.com DOI:10.3760 / cma.j.issn.1004⁃4221.2016.05.000 摘要目的 研究 2′⁃羟基黄烷酮(2′⁃HF) 对前列腺癌细胞的放射增敏作用并初步探讨其机 方法 应用克隆形成实验叔丁基过氧化氢( TBHP ) 氧化损伤实验、Hoechst 荧光染色、Annexin V⁃FITC PI 流式细胞仪凋亡检测实验检测 2′⁃HF 对前列腺癌 VCaP 细胞的放射敏感性影响应用 Western blot 方法检测 2′⁃HF VCaP 细胞中 AKT、p⁃AKT、AKR1C3 蛋白表达水平影响并初步探讨作 用机制采用 检验和析因方差分析检验结果结果 克隆形成实验结果提示经 2′⁃HF 处理的 VCaP 细胞在照射后增殖能力明显低于空白对照组= 0 010) ,SR = 1 19;TBHP 氧化损伤实验结果 提示经 2′⁃HF 处理的 VCaP 细胞的抗氧化损伤能力明显弱于空白对照组= 0 015) ;Hoechst 荧光染 、Annexin V⁃FITC PI 流式凋亡检测实验结果提示 2′⁃HF 联合放射线会增加 VCaP 细胞调亡0 001) ;Western blot 实验结果提示 2′⁃HF 可以抑制 VCaP 细胞中 p⁃AKT、AKR1C3 蛋白的表达0 013,= 0 016) 。 结论 2′⁃HF 可提高前列腺癌细胞的放射敏感性这可能与其对前列腺癌细胞中 AKT 通路阻滞或 AKR1C3 蛋白表达抑制相关关键词2′⁃羟基黄烷酮放射增敏前列腺癌细胞系 基金项目国家自然科学基金(81072017);北京市科技计划项目( Z141107002514160) Radiosensitizing effect and mechanism of 2′⁃hydroxyflavanone in prostate cancer cells Wang WenXiong WeiLi XiaoyingGao XianshuSun ShaoqianLi Yi Department of Radiation OncologyFirst HospitalPeking UniversityBeijing 100034China Wang WLi XYGao XSHSun SHQ ); Department of Radiotherapy and ChemotherapyTangshan City People s HospitalTangshan 063001ChinaSchool of PharmacyPeking UniversityBeijing 100191China Li YCorresponding authorsGao XianshuEmailgao7777@ 139.comLi XiaoyingEmail13716109164@ 139.com Abstract Objective To study the radiosensitizing effect of 2′⁃hydroxyflavanone ( 2′⁃HF) on prostate cancer cells, and to preliminarily investigate its mechanism. Methods Colony formation assay, tert⁃butylhydroperoxide ( TBHP) oxidative stress assay, Hoechst staining, and apoptosis flow cytometry using Annexin V⁃FITC and propidium iodide ( PI ) were performed to measure the impact of 2′⁃HF on the radiosensitivity of VCaP prostate cancer cells. Western blot was used to determine the effects of 2′⁃HF on expression of AKT, phosphorylated AKT (p⁃AKT), and aldo⁃keto reductase 1C3(AKR1C3) in VCaP cells and preliminarily investigate the mechanism. Data were analyzed by t test and factorial analysis of variance. Results The results of colony formation assay indicated that after exposure to radiation, VCaP cells treated with 2′⁃HF had a significantly lower proliferation level than cells in the control group ( = 0 010) , yielding a sensitization enhancement ratio of 1 19. The results of TBHP oxidative stress assay suggested that VCaP cells treated with 2′⁃HF had significantly weaker anti⁃oxidative capacity than cells in the control group ( 0 015) . Hoechst staining and apoptosis flow cytometry with Annexin V⁃FITC and PI indicated that 2′⁃HF treatment plus irradiation significantly enhanced apoptosis in VCaP cells ( = 0 001. The results of Western blot suggested that 2′⁃HF treatment significantly inhibited the protein expression of p⁃AKT and AKR1C3 in VCaP cells ( = 0 013 and = 0 016) . Conclusions 2′⁃HF can enhance the radiosensitivity of prostate cancer cells, which is probably associated with its inhibitory effects on AKT pathway and AKR1C3 expression in prostate cancer cells. Key words2′⁃hydroxyflavanone; Radiosensibility; Prostate cancer cells line

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Page 1: 作用及机制探讨journal12.magtechjournal.com/Jweb_fszlx/fileup/PDF/2016...·物理·生物·技术· 2′⁃羟基黄烷酮对前列腺癌细胞的放射增敏 作用及机制探讨

middot物理middot生物middot技术middot

2prime羟基黄烷酮对前列腺癌细胞的放射增敏作用及机制探讨

王雯  熊伟  李晓颖  高献书  孙少倩  李懿

100034 北京大学第一医院放疗科(王雯李晓颖高献书孙少倩)063001 唐山市人民

医院放化疗科(熊伟)100191 北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室(李懿)通信作者高献书Emailgao7777 139com李晓颖Email13716109164 139comDOI103760 cmajissn10044221201605000

    【摘要】   目的  研究 2prime羟基黄烷酮(2primeHF)对前列腺癌细胞的放射增敏作用并初步探讨其机

制 方法  应用克隆形成实验叔丁基过氧化氢(TBHP)氧化损伤实验Hoechst 荧光染色AnnexinVFITC 和 PI 流式细胞仪凋亡检测实验检测 2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞的放射敏感性影响 应用

Western blot 方法检测 2primeHF 对 VCaP 细胞中 AKTpAKTAKR1C3 蛋白表达水平影响并初步探讨作

用机制 采用 t 检验和析因方差分析检验结果 结果   克隆形成实验结果提示经 2primeHF 处理的

VCaP 细胞在照射后增殖能力明显低于空白对照组(P= 01049008 010)SR= 11049008 19TBHP 氧化损伤实验结果

提示经 2primeHF 处理的 VCaP 细胞的抗氧化损伤能力明显弱于空白对照组(P= 01049008 015)Hoechst 荧光染

色Annexin VFITC 和 PI 流式凋亡检测实验结果提示 2primeHF 联合放射线会增加 VCaP 细胞调亡(P=01049008 001)Western blot 实验结果提示 2primeHF 可以抑制 VCaP 细胞中 pAKTAKR1C3 蛋白的表达(P=01049008 013P= 01049008 016) 结论  2primeHF 可提高前列腺癌细胞的放射敏感性这可能与其对前列腺癌细胞中

AKT 通路阻滞或 AKR1C3 蛋白表达抑制相关【关键词】   2prime羟基黄烷酮  放射增敏  前列腺癌细胞系

基金项目国家自然科学基金(81072017)北京市科技计划项目(Z141107002514160)

Radiosensitizing effect and mechanism of 2primehydroxyflavanone in prostate cancer cells   Wang WenXiong WeiLi XiaoyingGao XianshuSun ShaoqianLi Yi

Department of Radiation OncologyFirst HospitalPeking UniversityBeijing 100034China (Wang WLi XYGao XSH Sun SHQ)Department of Radiotherapy and Chemotherapy Tangshan City People s HospitalTangshan 063001ChinaSchool of PharmacyPeking UniversityBeijing 100191China (Li Y)Corresponding authorsGao XianshuEmailgao7777 139comLi XiaoyingEmail13716109164 139com

    【Abstract】   Objective   To study the radiosensitizing effect of 2primehydroxyflavanone ( 2primeHF) onprostate cancer cells and to preliminarily investigate its mechanism Methods   Colony formation assaytertbutylhydroperoxide (TBHP) oxidative stress assay Hoechst staining and apoptosis flow cytometry usingAnnexin VFITC and propidium iodide ( PI) were performed to measure the impact of 2primeHF on theradiosensitivity of VCaP prostate cancer cells Western blot was used to determine the effects of 2primeHF onexpression of AKT phosphorylated AKT (pAKT) and aldoketo reductase 1C3(AKR1C3) in VCaP cellsand preliminarily investigate the mechanism Data were analyzed by t test and factorial analysis of varianceResults  The results of colony formation assay indicated that after exposure to radiation VCaP cells treatedwith 2primeHF had a significantly lower proliferation level than cells in the control group (P= 01049008 010) yieldinga sensitization enhancement ratio of 11049008 19 The results of TBHP oxidative stress assay suggested that VCaPcells treated with 2primeHF had significantly weaker antioxidative capacity than cells in the control group (P=01049008 015) Hoechst staining and apoptosis flow cytometry with Annexin VFITC and PI indicated that 2primeHFtreatment plus irradiation significantly enhanced apoptosis in VCaP cells (P= 01049008 001 The results of Westernblot suggested that 2primeHF treatment significantly inhibited the protein expression of pAKT and AKR1C3 inVCaP cells (P= 01049008 013 and P= 01049008 016) Conclusions  2primeHF can enhance the radiosensitivity of prostatecancer cells which is probably associated with its inhibitory effects on AKT pathway and AKR1C3expression in prostate cancer cells    【Key words】  2primehydroxyflavanone  Radiosensibility  Prostate cancer cells line

Fund program National Natural Science Foundation of China ( 81072017) Beijing Science andTechnology Project (Z141107002514160)

    放疗是前列腺癌的主要治疗方法之一为了提

高肿瘤的 LC 率目前通常采取高剂量放疗方法但这会引起较严重不良反应降低患者治疗依从性和

生活质量[13] 因此寻求一种可以提高肿瘤放射敏

感性 的 药 物 很 有 必 要 2prime羟 基 黄 烷 酮 ( 2primehydroxyflavanone2primeHF)是一种植物类黄酮类小分

子化合物对多种恶性肿瘤均有抑制增殖作用[47]其作用机制包括促进 G2+M 期阻滞和细胞凋亡而上述机制与放射增敏密切相关[89] 本研究将这种

小分子化合物作用于前列腺癌细胞系观察细胞放

射敏感性的变化并初步探讨其作用机制

材料与方法

    1细胞系选取及细胞培养前列腺癌细胞株

VCaP 购自 ATCC培养于含 10胎牛血清(HyClone公司)1双抗(HyClone 公司) 的 DMEM 培养基

(中科迈晨科技有限公司)中培养箱需保持 375 CO2 的饱和湿度培养环境 每 3 天传代一次取对数生长期细胞用于实验

2药物来源及工作浓度测定2primeHF 购自 Sigma公司呈白色粉末状 采用 Alamar Blue 试剂法检测

2primeHF 对 VCaP 细胞的 48 h IC50值以此为基础确定

最终工作浓度 配置不同浓度的 2primeHF 培养液在96 孔板中铺种 VCaP 细胞待细胞贴壁后分别加入

含 01049008 003 01049008 030 01049008 300 31049008 000 301049008 000 3001049008 000μmol L 2primeHF 的培养液 100 μl培养 48 h按说明书

加入 Alamar Blue 试剂( Invitrogen 公司)于细胞培

养箱避光孵育2~6 h 后用酶标仪检测每孔的荧光强

度(fluorescence intensityFI)并记录 细胞存活率 =实验组 FI 对照组 FItimes100 实验重复 3 次取 IC50

均值 在得出的 IC50值下取几个药物浓度进行细

胞长期抑制实验确定较佳的作用浓度3细胞放射敏感性检测

(1)克隆形成实验给予细胞 001049008 511049008 021049008 041049008 061049008 0 Gy 照射 不同剂量组依次铺种 500800800100040008000 个 VCaP 细胞 待细胞贴壁后

向 2primeHF 组中加入 2primeHF使培养液中药物浓度达到

10 μmol L向空白对照组中加入普通培养液培养

48 h 后采用医用直线加速器(瓦里安 Clinic瓦里安

医疗系统公司美国)6 MV X 线进行体外照射剂量

率为 400 cGy min源皮距为 100 cm照射后即刻换

取新鲜不含 2primeHF 的培养液继续培养 14 d固定染色计数并拍照 计数ge50 个细胞的克隆计算细

胞存活分数(SF)即SF=克隆数 (接种细胞数times未照射细胞克隆形成率) 使用多靶单击模型[SF= 1ndash(1 ndash e-KD) N]拟合细胞存活曲线计算反映细胞

敏感性的参数D0Dq 值 基于计算出的空白对照组

和 2primeHF 组D0值计算放射增敏比(SER)即 SER =对照组D0值 2primeHF 组D0值此值越大说明 2primeHF 放

射增敏能力越强反之亦然(2) TBHT 氧化损伤实验在两块 96 孔板上分

别铺两组细胞一组为未加 2primeHF 处理的空白对照

组细胞另一组为 2primeHF 组细胞处理 48 h 后分别

向两组细胞中加入含 02550100200400 μmol LTBHP (百灵威科技有限公司)的培养液 一块 96孔板处理 30 min另一块处理 60 min之后按说明书

加入 Alamar Blue 试剂于培养箱避光孵育 26 h 后

用酶标仪检测 FI(3) Hoechst 荧光染色实验准备 6 孔板铺种

一定量的 VCaP 细胞待细胞长至 50时将细胞分

为 4 组第 1 组是空白对照第 2 组加 2primeHF 处理 48h第 3 组采用 4 Gy 照射第 4 组加 2primeHF 处理 48 h后联合 4 Gy 照射 通过以上 4 种方法处理 VCaP细胞后换液继续培养 48 h利用 Hoechst 33258 试

剂盒(上海碧云天生物科技有限公司)中说明书所

述操作进行固定染色封片 在荧光倒置显微镜

(IX81奥林巴斯日本)下观察细胞形态蓝色为正

常细胞发白色为发生凋亡的细胞拍照并计数(4) Annexin VFITC 和 PI 双染法凋亡检测实

验前期处理同 Hoechst 荧光染色实验将培养细胞

分为 4 组分组方法亦同 Hoechst 荧光染色实验按不同方法对 VCaP 细胞进行处理后收集细胞经PBS 清洗后按说明加入 5 μl Annexin VFITC 及 10μl20μg ml PI 溶液(北京四正柏生物科技有限公

司)再加入 PBS 后用流式细胞仪(Beckman Coulter公司)进行检测分析

4机制探讨采用 Western blot 方法检测放射敏

感性相关蛋白的表达 用 35 mm 平皿培养前列腺

癌 VCaP 细胞取由上述实验中得到的 IC50值下几个

药物浓度培养 48 h 后的细胞提取总蛋白并定量对各处理组提取 20 μg 总蛋白进行聚丙烯酰胺凝胶

电泳(SDSPAGE) 将蛋白转印至聚偏二氟乙烯膜

(PVDF 膜)上用 5脱脂牛奶室温封闭 2 h4孵

育一抗过夜TBST 缓冲液清洗后室温孵育二抗 1 h再次洗膜后加入荧光发光液检测

5统计方法用 GraphPad Prism 51049008 0 软件得出

IC50值拟合出细胞存活曲线参数 用 SPSS 201049008 0 软

件行单因素方差分析或 t 检验多因素比较采用析因

设计方差分析完成 P<01049008 05 为差异有统计学意义

结    果

    12primeHF 工作浓度选取

(1)IC50值Alamar Blue 试剂法检测 2primeHF 处理

VCaP 细胞 48 h FI 值并计算存活率IC50值为 3281μmol L

(2)工作浓度依据 2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细

胞活力影响的时间剂量曲线结果发现 2primeHF 对

VCaP 细胞活性具有抑制作用并呈时间与剂量依

赖性(图 1) 结果显示药物处理 48 h 时后 10μmol L 及其以下浓度对细胞活力无明显抑制但20μmol L 浓度可对 VCaP 细胞产生较为明显的抑

制作用 因此本研究选取 10 μmol L 作为 2primeHF处理 VCaP 细胞 48 h 工作浓度

21049008 2primeHF 对 VCaP 细胞放射敏感性的影响

(1)克隆形成实验结果2primeHF 组 VCaP 细胞的

克隆形成能力明显高于空白对照组(P= 01049008 010)表明 2primeHF 组 VCaP 细胞的放射敏感性高于空白对照

组详见图 2 和表 1

表 1  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞放射增敏的参数(1051504xplusmns)

组别 D0 值(Gy) Dq 值(Gy) SER对照组 156plusmn013 183plusmn0382primeH 组 131plusmn012 144plusmn034 119

    (2) TBHT 氧化损伤实验结果向空白对照组

和 2primeHF 组 VCaP 细胞培养液中加入不同浓度梯度

的 TBHP 分别处理 30 min 和 60 min 引起细胞氧化

损伤后出现 2primeHF 组 VCaP 细胞活力低于空白对

照组的趋势 其中 TBHP 处理 VCaP 细胞 30 min 后

2550 μmol L 剂量组和处理 60 min 后 25 μmol L剂量组中细胞活力低于空白对照组 ( P= 01049008 01801049008 01501049008 024)详见图 3

(3) Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI双染法流式细胞仪凋亡检测实验结果在 4 个处理

组中第 2 组 VCaP 细胞的凋亡率与第 1 组相比差

异无统计学意义(P= 01049008 08001049008 065)但存在增高趋

势第 4 组细胞凋亡率与其他组相比为最高(P=001001049008 003)提示 2primeHF 可与放射线协同促进损伤

效应详见图 4

图 1  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞增殖活力影响的时间剂量曲线

图 2  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞放射增敏的细胞存活曲线

图 3  空白对照组与 2primeHF 组经 TBHP 处理后细胞活力曲线(分别给予空白对照组和加入 10 μmol L 2primeHF 处理 48 h 组中的 VCaP 细胞不同浓度的 TBHP在作用不同时间点检测细胞活力 3A 为TBHP 处理时间为 30 min 时的细胞活力曲线3B 为 TBHP 处理时间为 60 min 时的细胞活力曲线)

讨    论

    前列腺癌是威胁全球男性健康的第二大恶性肿

瘤[10] 在中国其发病率及病死率呈逐渐增长趋

图 4  不同方法处理组细胞凋亡情况检测[4A 为用不同方法处理组细胞凋亡荧光染色图箭头所指为发生凋亡的细胞(4A1 为第 1组不加任何处理的空白对照4A2 为第 2 组加 2primeHF 处理 48 h4A3为第 3 组采用 4 Gy 照射4A44 为第 4 组加 2primeHF 处理 48 h 后联合4 Gy 照射)4B 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后荧光染色检测所得细胞凋亡率4C 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后Annexin VFITC 和 PI 双染法流式细胞仪检测细胞凋亡结果分析所得细胞凋亡率)]

势[1112] 目前前列腺癌放疗以大剂量为主对中高危患者局部照射剂量已提高至 81 Gy[13]这难免造

成周围组织损伤 如果能找到一种合适的放射增敏

药物也许可以降低局部受量亦可达到较好 LC率降低放疗不良反应提高患者治疗依从性及生活

质量 因此笔者在这方面进行了初步的研究探讨    2primeHF 是一种植物类黄酮类小分子化合物主要存在于水果和蔬菜中[4]其同类化合物黄连素因具有抗炎抗心律失常和抗肿瘤等作用已被广泛应

用于临床[14] 有文献报道2primeHF也具有抗肿瘤效

图 5  2primeHF 对 AKTpAKT 和 AKR1C3 蛋白表达量的影响(5A 为分别以不同浓度 2primeHF 处理 VCaP 细胞 48 h 后Western blot 实验检测 AKTpAKTAKR1C3 蛋白表达情况5B 为 AKT 蛋白表达水平分析结果5C 为 pAKT 蛋白表达水平分析结果5D 为 AKR1C3 蛋白表达水平分析结果5E 为不同处理组不同蛋白表达水平的Western blot 检测结果)

应 如将细胞阻滞于G2 +M期[79] 促进细胞凋

亡[4]减慢肿瘤血管生成[79] 等 因 G2 +M 期阻滞

及细胞凋亡与放射敏感性相关[1517]故笔者推测 2primeHF 很可能具有放射增敏作用 本克隆形成实验结

果证实加入 2primeHF 组在照射后细胞存活分数明显低

于空白对照组TBHP 氧化损伤实验结果提示经 2primeHF 处理后对 TBHP 引起的氧化损伤更为敏感进一

步证实了克隆形成实验结果Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI 双染法检测结果证实 2primeHF组照射后细胞凋亡率更高 可见 2primeHF 对前列腺癌

VCaP 细胞确实具有放射增敏作用另外本研究还对 2primeHF 增敏的机制进行了初

步探讨 众所周知 AKT 信号转导通路是一条经典

的放射抵抗通路[1621]在所有关于放射抵抗通路的

研究中PI3K AKT mTOR 是研究最多的一条 此

通路与血管生成的关系最为密切此外HIF1 可以

通过激活此通路发挥放射抵抗作用 AKT 是 PI3K通路中的主要调节蛋白与细胞的周期及凋亡调节

相关 AKT 激活为 pAKT 后可以激活其下游基因使细胞中 Chk1 失活从而增加 G0G1 期阻滞并减少

G2 期阻滞[2223]从而提高细胞的放射抵抗性 AKT信号通路受到抑制即 pAKT 表达量下降可以促

进细胞凋亡 阻滞细胞周期 提高其放射敏感

性[1719] 而 2primeHF 具有促进细胞凋亡阻滞细胞周

期的作用因此本研究检测了 2primeHF 对 AKT 和 pAKT 蛋白表达的影响结果显示 2primeHF 可以减少 pAKT 蛋白的表达且照射后经 2primeHF 处理过的细胞

pAkT 蛋白表达水平明显下调因此认为 2primeHF 可

通过抑制 AKT 信号转导通路来提高前列腺癌的放

射敏感性AKR1C3 是一种放射抵抗相关基因已有研究

证实在食管癌细胞中过表达的 AKR1C3 基因可以

通过减轻细胞氧化损伤降低 ROS 水平和辐射诱导

的 DNA 损伤来实现放射抵抗作用利用小分子

RNA 干扰技术下调 AKR1C3 基因的表达可以提高

食管癌细胞的放射敏感性[1517]并且已有研究证实

肺癌中 AKR1C3 也可以促进细胞的放射抵抗[25]还有研究发现在前列腺癌细胞中 AKR1C3 过表达

可以通过促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过

激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路从而导致前列腺癌

放射抵抗[26] 多项研究证实 2primeHF 可以抑制体外

AKR1C3 酶的活性[2729]但对其在细胞内活性及蛋

白表达水平影响的相关研究很少且无充分确切依

据 本研究发现 2primeHF 可抑制前列腺癌细胞中

AKR1C3 蛋白表达而且这种抑制作用具有浓度依

赖性照射后这种抑制作用也较为明显 因此 2primeHF 发挥放射增敏作用可能与抑制 AKR1C3 蛋白表

达有关目前已有研究证实低浓度 2primeHF 不仅可促进肿

瘤细胞凋亡而且可通过抑制雄激素受体活性来延

缓前列腺癌细胞生长向激素非依赖转化并抑制前

列腺癌细胞增殖[30] 是否 2primeHF 对前列腺癌细胞

放射增敏作用与雄激素受体活性受到抑制从而促进

对细胞杀伤力有关 本研究证明了低浓度 2primeHF 对

前列腺癌细胞的抑制增殖与其放射增敏作用可以协

同促进前列腺癌细胞凋亡但低浓度药物本身对细

胞生长活力影响不大 然而随着药物浓度增加这种协同促凋亡机制可能会更为明显针对这点还需

进一步研究综上所述本研究结果显示 2primeHF 对前列腺癌

细胞具有放射增敏作用其对前列腺癌细胞促凋亡

作用可与放射线协同促进对前列腺癌细胞杀伤 这

种作用可能与阻滞 AKT 信号通路或抑制 AKR1C3蛋白表达有关但 AKR1C3 与 AKT 信号通路之间是

否具有相互调控的关系还需要进一步研究证实志谢  北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室的周德敏教授

及北京大学第一医院放疗科的虞浩马茗微亓昕崔明周东等同学

在本次实验研究中提供了帮助

参  考  文  献

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(收稿日期20160201)

Page 2: 作用及机制探讨journal12.magtechjournal.com/Jweb_fszlx/fileup/PDF/2016...·物理·生物·技术· 2′⁃羟基黄烷酮对前列腺癌细胞的放射增敏 作用及机制探讨

Fund program National Natural Science Foundation of China ( 81072017) Beijing Science andTechnology Project (Z141107002514160)

    放疗是前列腺癌的主要治疗方法之一为了提

高肿瘤的 LC 率目前通常采取高剂量放疗方法但这会引起较严重不良反应降低患者治疗依从性和

生活质量[13] 因此寻求一种可以提高肿瘤放射敏

感性 的 药 物 很 有 必 要 2prime羟 基 黄 烷 酮 ( 2primehydroxyflavanone2primeHF)是一种植物类黄酮类小分

子化合物对多种恶性肿瘤均有抑制增殖作用[47]其作用机制包括促进 G2+M 期阻滞和细胞凋亡而上述机制与放射增敏密切相关[89] 本研究将这种

小分子化合物作用于前列腺癌细胞系观察细胞放

射敏感性的变化并初步探讨其作用机制

材料与方法

    1细胞系选取及细胞培养前列腺癌细胞株

VCaP 购自 ATCC培养于含 10胎牛血清(HyClone公司)1双抗(HyClone 公司) 的 DMEM 培养基

(中科迈晨科技有限公司)中培养箱需保持 375 CO2 的饱和湿度培养环境 每 3 天传代一次取对数生长期细胞用于实验

2药物来源及工作浓度测定2primeHF 购自 Sigma公司呈白色粉末状 采用 Alamar Blue 试剂法检测

2primeHF 对 VCaP 细胞的 48 h IC50值以此为基础确定

最终工作浓度 配置不同浓度的 2primeHF 培养液在96 孔板中铺种 VCaP 细胞待细胞贴壁后分别加入

含 01049008 003 01049008 030 01049008 300 31049008 000 301049008 000 3001049008 000μmol L 2primeHF 的培养液 100 μl培养 48 h按说明书

加入 Alamar Blue 试剂( Invitrogen 公司)于细胞培

养箱避光孵育2~6 h 后用酶标仪检测每孔的荧光强

度(fluorescence intensityFI)并记录 细胞存活率 =实验组 FI 对照组 FItimes100 实验重复 3 次取 IC50

均值 在得出的 IC50值下取几个药物浓度进行细

胞长期抑制实验确定较佳的作用浓度3细胞放射敏感性检测

(1)克隆形成实验给予细胞 001049008 511049008 021049008 041049008 061049008 0 Gy 照射 不同剂量组依次铺种 500800800100040008000 个 VCaP 细胞 待细胞贴壁后

向 2primeHF 组中加入 2primeHF使培养液中药物浓度达到

10 μmol L向空白对照组中加入普通培养液培养

48 h 后采用医用直线加速器(瓦里安 Clinic瓦里安

医疗系统公司美国)6 MV X 线进行体外照射剂量

率为 400 cGy min源皮距为 100 cm照射后即刻换

取新鲜不含 2primeHF 的培养液继续培养 14 d固定染色计数并拍照 计数ge50 个细胞的克隆计算细

胞存活分数(SF)即SF=克隆数 (接种细胞数times未照射细胞克隆形成率) 使用多靶单击模型[SF= 1ndash(1 ndash e-KD) N]拟合细胞存活曲线计算反映细胞

敏感性的参数D0Dq 值 基于计算出的空白对照组

和 2primeHF 组D0值计算放射增敏比(SER)即 SER =对照组D0值 2primeHF 组D0值此值越大说明 2primeHF 放

射增敏能力越强反之亦然(2) TBHT 氧化损伤实验在两块 96 孔板上分

别铺两组细胞一组为未加 2primeHF 处理的空白对照

组细胞另一组为 2primeHF 组细胞处理 48 h 后分别

向两组细胞中加入含 02550100200400 μmol LTBHP (百灵威科技有限公司)的培养液 一块 96孔板处理 30 min另一块处理 60 min之后按说明书

加入 Alamar Blue 试剂于培养箱避光孵育 26 h 后

用酶标仪检测 FI(3) Hoechst 荧光染色实验准备 6 孔板铺种

一定量的 VCaP 细胞待细胞长至 50时将细胞分

为 4 组第 1 组是空白对照第 2 组加 2primeHF 处理 48h第 3 组采用 4 Gy 照射第 4 组加 2primeHF 处理 48 h后联合 4 Gy 照射 通过以上 4 种方法处理 VCaP细胞后换液继续培养 48 h利用 Hoechst 33258 试

剂盒(上海碧云天生物科技有限公司)中说明书所

述操作进行固定染色封片 在荧光倒置显微镜

(IX81奥林巴斯日本)下观察细胞形态蓝色为正

常细胞发白色为发生凋亡的细胞拍照并计数(4) Annexin VFITC 和 PI 双染法凋亡检测实

验前期处理同 Hoechst 荧光染色实验将培养细胞

分为 4 组分组方法亦同 Hoechst 荧光染色实验按不同方法对 VCaP 细胞进行处理后收集细胞经PBS 清洗后按说明加入 5 μl Annexin VFITC 及 10μl20μg ml PI 溶液(北京四正柏生物科技有限公

司)再加入 PBS 后用流式细胞仪(Beckman Coulter公司)进行检测分析

4机制探讨采用 Western blot 方法检测放射敏

感性相关蛋白的表达 用 35 mm 平皿培养前列腺

癌 VCaP 细胞取由上述实验中得到的 IC50值下几个

药物浓度培养 48 h 后的细胞提取总蛋白并定量对各处理组提取 20 μg 总蛋白进行聚丙烯酰胺凝胶

电泳(SDSPAGE) 将蛋白转印至聚偏二氟乙烯膜

(PVDF 膜)上用 5脱脂牛奶室温封闭 2 h4孵

育一抗过夜TBST 缓冲液清洗后室温孵育二抗 1 h再次洗膜后加入荧光发光液检测

5统计方法用 GraphPad Prism 51049008 0 软件得出

IC50值拟合出细胞存活曲线参数 用 SPSS 201049008 0 软

件行单因素方差分析或 t 检验多因素比较采用析因

设计方差分析完成 P<01049008 05 为差异有统计学意义

结    果

    12primeHF 工作浓度选取

(1)IC50值Alamar Blue 试剂法检测 2primeHF 处理

VCaP 细胞 48 h FI 值并计算存活率IC50值为 3281μmol L

(2)工作浓度依据 2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细

胞活力影响的时间剂量曲线结果发现 2primeHF 对

VCaP 细胞活性具有抑制作用并呈时间与剂量依

赖性(图 1) 结果显示药物处理 48 h 时后 10μmol L 及其以下浓度对细胞活力无明显抑制但20μmol L 浓度可对 VCaP 细胞产生较为明显的抑

制作用 因此本研究选取 10 μmol L 作为 2primeHF处理 VCaP 细胞 48 h 工作浓度

21049008 2primeHF 对 VCaP 细胞放射敏感性的影响

(1)克隆形成实验结果2primeHF 组 VCaP 细胞的

克隆形成能力明显高于空白对照组(P= 01049008 010)表明 2primeHF 组 VCaP 细胞的放射敏感性高于空白对照

组详见图 2 和表 1

表 1  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞放射增敏的参数(1051504xplusmns)

组别 D0 值(Gy) Dq 值(Gy) SER对照组 156plusmn013 183plusmn0382primeH 组 131plusmn012 144plusmn034 119

    (2) TBHT 氧化损伤实验结果向空白对照组

和 2primeHF 组 VCaP 细胞培养液中加入不同浓度梯度

的 TBHP 分别处理 30 min 和 60 min 引起细胞氧化

损伤后出现 2primeHF 组 VCaP 细胞活力低于空白对

照组的趋势 其中 TBHP 处理 VCaP 细胞 30 min 后

2550 μmol L 剂量组和处理 60 min 后 25 μmol L剂量组中细胞活力低于空白对照组 ( P= 01049008 01801049008 01501049008 024)详见图 3

(3) Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI双染法流式细胞仪凋亡检测实验结果在 4 个处理

组中第 2 组 VCaP 细胞的凋亡率与第 1 组相比差

异无统计学意义(P= 01049008 08001049008 065)但存在增高趋

势第 4 组细胞凋亡率与其他组相比为最高(P=001001049008 003)提示 2primeHF 可与放射线协同促进损伤

效应详见图 4

图 1  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞增殖活力影响的时间剂量曲线

图 2  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞放射增敏的细胞存活曲线

图 3  空白对照组与 2primeHF 组经 TBHP 处理后细胞活力曲线(分别给予空白对照组和加入 10 μmol L 2primeHF 处理 48 h 组中的 VCaP 细胞不同浓度的 TBHP在作用不同时间点检测细胞活力 3A 为TBHP 处理时间为 30 min 时的细胞活力曲线3B 为 TBHP 处理时间为 60 min 时的细胞活力曲线)

讨    论

    前列腺癌是威胁全球男性健康的第二大恶性肿

瘤[10] 在中国其发病率及病死率呈逐渐增长趋

图 4  不同方法处理组细胞凋亡情况检测[4A 为用不同方法处理组细胞凋亡荧光染色图箭头所指为发生凋亡的细胞(4A1 为第 1组不加任何处理的空白对照4A2 为第 2 组加 2primeHF 处理 48 h4A3为第 3 组采用 4 Gy 照射4A44 为第 4 组加 2primeHF 处理 48 h 后联合4 Gy 照射)4B 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后荧光染色检测所得细胞凋亡率4C 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后Annexin VFITC 和 PI 双染法流式细胞仪检测细胞凋亡结果分析所得细胞凋亡率)]

势[1112] 目前前列腺癌放疗以大剂量为主对中高危患者局部照射剂量已提高至 81 Gy[13]这难免造

成周围组织损伤 如果能找到一种合适的放射增敏

药物也许可以降低局部受量亦可达到较好 LC率降低放疗不良反应提高患者治疗依从性及生活

质量 因此笔者在这方面进行了初步的研究探讨    2primeHF 是一种植物类黄酮类小分子化合物主要存在于水果和蔬菜中[4]其同类化合物黄连素因具有抗炎抗心律失常和抗肿瘤等作用已被广泛应

用于临床[14] 有文献报道2primeHF也具有抗肿瘤效

图 5  2primeHF 对 AKTpAKT 和 AKR1C3 蛋白表达量的影响(5A 为分别以不同浓度 2primeHF 处理 VCaP 细胞 48 h 后Western blot 实验检测 AKTpAKTAKR1C3 蛋白表达情况5B 为 AKT 蛋白表达水平分析结果5C 为 pAKT 蛋白表达水平分析结果5D 为 AKR1C3 蛋白表达水平分析结果5E 为不同处理组不同蛋白表达水平的Western blot 检测结果)

应 如将细胞阻滞于G2 +M期[79] 促进细胞凋

亡[4]减慢肿瘤血管生成[79] 等 因 G2 +M 期阻滞

及细胞凋亡与放射敏感性相关[1517]故笔者推测 2primeHF 很可能具有放射增敏作用 本克隆形成实验结

果证实加入 2primeHF 组在照射后细胞存活分数明显低

于空白对照组TBHP 氧化损伤实验结果提示经 2primeHF 处理后对 TBHP 引起的氧化损伤更为敏感进一

步证实了克隆形成实验结果Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI 双染法检测结果证实 2primeHF组照射后细胞凋亡率更高 可见 2primeHF 对前列腺癌

VCaP 细胞确实具有放射增敏作用另外本研究还对 2primeHF 增敏的机制进行了初

步探讨 众所周知 AKT 信号转导通路是一条经典

的放射抵抗通路[1621]在所有关于放射抵抗通路的

研究中PI3K AKT mTOR 是研究最多的一条 此

通路与血管生成的关系最为密切此外HIF1 可以

通过激活此通路发挥放射抵抗作用 AKT 是 PI3K通路中的主要调节蛋白与细胞的周期及凋亡调节

相关 AKT 激活为 pAKT 后可以激活其下游基因使细胞中 Chk1 失活从而增加 G0G1 期阻滞并减少

G2 期阻滞[2223]从而提高细胞的放射抵抗性 AKT信号通路受到抑制即 pAKT 表达量下降可以促

进细胞凋亡 阻滞细胞周期 提高其放射敏感

性[1719] 而 2primeHF 具有促进细胞凋亡阻滞细胞周

期的作用因此本研究检测了 2primeHF 对 AKT 和 pAKT 蛋白表达的影响结果显示 2primeHF 可以减少 pAKT 蛋白的表达且照射后经 2primeHF 处理过的细胞

pAkT 蛋白表达水平明显下调因此认为 2primeHF 可

通过抑制 AKT 信号转导通路来提高前列腺癌的放

射敏感性AKR1C3 是一种放射抵抗相关基因已有研究

证实在食管癌细胞中过表达的 AKR1C3 基因可以

通过减轻细胞氧化损伤降低 ROS 水平和辐射诱导

的 DNA 损伤来实现放射抵抗作用利用小分子

RNA 干扰技术下调 AKR1C3 基因的表达可以提高

食管癌细胞的放射敏感性[1517]并且已有研究证实

肺癌中 AKR1C3 也可以促进细胞的放射抵抗[25]还有研究发现在前列腺癌细胞中 AKR1C3 过表达

可以通过促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过

激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路从而导致前列腺癌

放射抵抗[26] 多项研究证实 2primeHF 可以抑制体外

AKR1C3 酶的活性[2729]但对其在细胞内活性及蛋

白表达水平影响的相关研究很少且无充分确切依

据 本研究发现 2primeHF 可抑制前列腺癌细胞中

AKR1C3 蛋白表达而且这种抑制作用具有浓度依

赖性照射后这种抑制作用也较为明显 因此 2primeHF 发挥放射增敏作用可能与抑制 AKR1C3 蛋白表

达有关目前已有研究证实低浓度 2primeHF 不仅可促进肿

瘤细胞凋亡而且可通过抑制雄激素受体活性来延

缓前列腺癌细胞生长向激素非依赖转化并抑制前

列腺癌细胞增殖[30] 是否 2primeHF 对前列腺癌细胞

放射增敏作用与雄激素受体活性受到抑制从而促进

对细胞杀伤力有关 本研究证明了低浓度 2primeHF 对

前列腺癌细胞的抑制增殖与其放射增敏作用可以协

同促进前列腺癌细胞凋亡但低浓度药物本身对细

胞生长活力影响不大 然而随着药物浓度增加这种协同促凋亡机制可能会更为明显针对这点还需

进一步研究综上所述本研究结果显示 2primeHF 对前列腺癌

细胞具有放射增敏作用其对前列腺癌细胞促凋亡

作用可与放射线协同促进对前列腺癌细胞杀伤 这

种作用可能与阻滞 AKT 信号通路或抑制 AKR1C3蛋白表达有关但 AKR1C3 与 AKT 信号通路之间是

否具有相互调控的关系还需要进一步研究证实志谢  北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室的周德敏教授

及北京大学第一医院放疗科的虞浩马茗微亓昕崔明周东等同学

在本次实验研究中提供了帮助

参  考  文  献

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[26] 孙少倩李懿王雯等AKR1C3 的过表达会促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路导致前列腺癌的放射抵抗[A] 中华医学会第十二次全国放射肿瘤治疗会议论文集[C]北京中华医学会2015PB092Sun SHQ Li W Wang W et al Overexpression of AKR1C3promotes the formation of the radiation resistance factor PGF2alpha and inhibits the PPAR pathway in prostate cancer byactivating the MAPK pathway [A] Chinese MedicalAssociation Proceedings of the 12th national conference onradiation oncology [C] Beijing Chinese Medical Association2015PB092

[27] Skarydova LZivna LXiong Get al AKR1C3 as a potential targetfor the inhibitory effect of dietary flavonoids [J] Chem BiolInteract2009178( 13)138144 DOI10 1016 j cbi 2008 10015

[28] Skarydova LHofman JChlebek Jet al Isoquinoline alkaloids asa novel type of AKR1C3 inhibitors [J] J Steroid Biochem MolBiol2014143250258DOI101016 jjsbmb201404005

[29] Byrns MC Jin Y Penning TM Inhibitors of type 5 17betahydroxysteroid dehydrogenase (AKR1C3)overview and structuralinsights [J] J Steroid Biochem Mol Biol 2011125 ( 12)95104DOI101016 jjsbmb201011004

[30] Ofude M Mizokami A Kumaki M et al Repression of cellproliferation and androgen receptor activity in prostate cancer cellsby 2primehydroxyflavanone [J] Anticancer Res201333(10)445361

(收稿日期20160201)

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(PVDF 膜)上用 5脱脂牛奶室温封闭 2 h4孵

育一抗过夜TBST 缓冲液清洗后室温孵育二抗 1 h再次洗膜后加入荧光发光液检测

5统计方法用 GraphPad Prism 51049008 0 软件得出

IC50值拟合出细胞存活曲线参数 用 SPSS 201049008 0 软

件行单因素方差分析或 t 检验多因素比较采用析因

设计方差分析完成 P<01049008 05 为差异有统计学意义

结    果

    12primeHF 工作浓度选取

(1)IC50值Alamar Blue 试剂法检测 2primeHF 处理

VCaP 细胞 48 h FI 值并计算存活率IC50值为 3281μmol L

(2)工作浓度依据 2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细

胞活力影响的时间剂量曲线结果发现 2primeHF 对

VCaP 细胞活性具有抑制作用并呈时间与剂量依

赖性(图 1) 结果显示药物处理 48 h 时后 10μmol L 及其以下浓度对细胞活力无明显抑制但20μmol L 浓度可对 VCaP 细胞产生较为明显的抑

制作用 因此本研究选取 10 μmol L 作为 2primeHF处理 VCaP 细胞 48 h 工作浓度

21049008 2primeHF 对 VCaP 细胞放射敏感性的影响

(1)克隆形成实验结果2primeHF 组 VCaP 细胞的

克隆形成能力明显高于空白对照组(P= 01049008 010)表明 2primeHF 组 VCaP 细胞的放射敏感性高于空白对照

组详见图 2 和表 1

表 1  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞放射增敏的参数(1051504xplusmns)

组别 D0 值(Gy) Dq 值(Gy) SER对照组 156plusmn013 183plusmn0382primeH 组 131plusmn012 144plusmn034 119

    (2) TBHT 氧化损伤实验结果向空白对照组

和 2primeHF 组 VCaP 细胞培养液中加入不同浓度梯度

的 TBHP 分别处理 30 min 和 60 min 引起细胞氧化

损伤后出现 2primeHF 组 VCaP 细胞活力低于空白对

照组的趋势 其中 TBHP 处理 VCaP 细胞 30 min 后

2550 μmol L 剂量组和处理 60 min 后 25 μmol L剂量组中细胞活力低于空白对照组 ( P= 01049008 01801049008 01501049008 024)详见图 3

(3) Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI双染法流式细胞仪凋亡检测实验结果在 4 个处理

组中第 2 组 VCaP 细胞的凋亡率与第 1 组相比差

异无统计学意义(P= 01049008 08001049008 065)但存在增高趋

势第 4 组细胞凋亡率与其他组相比为最高(P=001001049008 003)提示 2primeHF 可与放射线协同促进损伤

效应详见图 4

图 1  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞增殖活力影响的时间剂量曲线

图 2  2primeHF 对前列腺癌 VCaP 细胞放射增敏的细胞存活曲线

图 3  空白对照组与 2primeHF 组经 TBHP 处理后细胞活力曲线(分别给予空白对照组和加入 10 μmol L 2primeHF 处理 48 h 组中的 VCaP 细胞不同浓度的 TBHP在作用不同时间点检测细胞活力 3A 为TBHP 处理时间为 30 min 时的细胞活力曲线3B 为 TBHP 处理时间为 60 min 时的细胞活力曲线)

讨    论

    前列腺癌是威胁全球男性健康的第二大恶性肿

瘤[10] 在中国其发病率及病死率呈逐渐增长趋

图 4  不同方法处理组细胞凋亡情况检测[4A 为用不同方法处理组细胞凋亡荧光染色图箭头所指为发生凋亡的细胞(4A1 为第 1组不加任何处理的空白对照4A2 为第 2 组加 2primeHF 处理 48 h4A3为第 3 组采用 4 Gy 照射4A44 为第 4 组加 2primeHF 处理 48 h 后联合4 Gy 照射)4B 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后荧光染色检测所得细胞凋亡率4C 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后Annexin VFITC 和 PI 双染法流式细胞仪检测细胞凋亡结果分析所得细胞凋亡率)]

势[1112] 目前前列腺癌放疗以大剂量为主对中高危患者局部照射剂量已提高至 81 Gy[13]这难免造

成周围组织损伤 如果能找到一种合适的放射增敏

药物也许可以降低局部受量亦可达到较好 LC率降低放疗不良反应提高患者治疗依从性及生活

质量 因此笔者在这方面进行了初步的研究探讨    2primeHF 是一种植物类黄酮类小分子化合物主要存在于水果和蔬菜中[4]其同类化合物黄连素因具有抗炎抗心律失常和抗肿瘤等作用已被广泛应

用于临床[14] 有文献报道2primeHF也具有抗肿瘤效

图 5  2primeHF 对 AKTpAKT 和 AKR1C3 蛋白表达量的影响(5A 为分别以不同浓度 2primeHF 处理 VCaP 细胞 48 h 后Western blot 实验检测 AKTpAKTAKR1C3 蛋白表达情况5B 为 AKT 蛋白表达水平分析结果5C 为 pAKT 蛋白表达水平分析结果5D 为 AKR1C3 蛋白表达水平分析结果5E 为不同处理组不同蛋白表达水平的Western blot 检测结果)

应 如将细胞阻滞于G2 +M期[79] 促进细胞凋

亡[4]减慢肿瘤血管生成[79] 等 因 G2 +M 期阻滞

及细胞凋亡与放射敏感性相关[1517]故笔者推测 2primeHF 很可能具有放射增敏作用 本克隆形成实验结

果证实加入 2primeHF 组在照射后细胞存活分数明显低

于空白对照组TBHP 氧化损伤实验结果提示经 2primeHF 处理后对 TBHP 引起的氧化损伤更为敏感进一

步证实了克隆形成实验结果Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI 双染法检测结果证实 2primeHF组照射后细胞凋亡率更高 可见 2primeHF 对前列腺癌

VCaP 细胞确实具有放射增敏作用另外本研究还对 2primeHF 增敏的机制进行了初

步探讨 众所周知 AKT 信号转导通路是一条经典

的放射抵抗通路[1621]在所有关于放射抵抗通路的

研究中PI3K AKT mTOR 是研究最多的一条 此

通路与血管生成的关系最为密切此外HIF1 可以

通过激活此通路发挥放射抵抗作用 AKT 是 PI3K通路中的主要调节蛋白与细胞的周期及凋亡调节

相关 AKT 激活为 pAKT 后可以激活其下游基因使细胞中 Chk1 失活从而增加 G0G1 期阻滞并减少

G2 期阻滞[2223]从而提高细胞的放射抵抗性 AKT信号通路受到抑制即 pAKT 表达量下降可以促

进细胞凋亡 阻滞细胞周期 提高其放射敏感

性[1719] 而 2primeHF 具有促进细胞凋亡阻滞细胞周

期的作用因此本研究检测了 2primeHF 对 AKT 和 pAKT 蛋白表达的影响结果显示 2primeHF 可以减少 pAKT 蛋白的表达且照射后经 2primeHF 处理过的细胞

pAkT 蛋白表达水平明显下调因此认为 2primeHF 可

通过抑制 AKT 信号转导通路来提高前列腺癌的放

射敏感性AKR1C3 是一种放射抵抗相关基因已有研究

证实在食管癌细胞中过表达的 AKR1C3 基因可以

通过减轻细胞氧化损伤降低 ROS 水平和辐射诱导

的 DNA 损伤来实现放射抵抗作用利用小分子

RNA 干扰技术下调 AKR1C3 基因的表达可以提高

食管癌细胞的放射敏感性[1517]并且已有研究证实

肺癌中 AKR1C3 也可以促进细胞的放射抵抗[25]还有研究发现在前列腺癌细胞中 AKR1C3 过表达

可以通过促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过

激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路从而导致前列腺癌

放射抵抗[26] 多项研究证实 2primeHF 可以抑制体外

AKR1C3 酶的活性[2729]但对其在细胞内活性及蛋

白表达水平影响的相关研究很少且无充分确切依

据 本研究发现 2primeHF 可抑制前列腺癌细胞中

AKR1C3 蛋白表达而且这种抑制作用具有浓度依

赖性照射后这种抑制作用也较为明显 因此 2primeHF 发挥放射增敏作用可能与抑制 AKR1C3 蛋白表

达有关目前已有研究证实低浓度 2primeHF 不仅可促进肿

瘤细胞凋亡而且可通过抑制雄激素受体活性来延

缓前列腺癌细胞生长向激素非依赖转化并抑制前

列腺癌细胞增殖[30] 是否 2primeHF 对前列腺癌细胞

放射增敏作用与雄激素受体活性受到抑制从而促进

对细胞杀伤力有关 本研究证明了低浓度 2primeHF 对

前列腺癌细胞的抑制增殖与其放射增敏作用可以协

同促进前列腺癌细胞凋亡但低浓度药物本身对细

胞生长活力影响不大 然而随着药物浓度增加这种协同促凋亡机制可能会更为明显针对这点还需

进一步研究综上所述本研究结果显示 2primeHF 对前列腺癌

细胞具有放射增敏作用其对前列腺癌细胞促凋亡

作用可与放射线协同促进对前列腺癌细胞杀伤 这

种作用可能与阻滞 AKT 信号通路或抑制 AKR1C3蛋白表达有关但 AKR1C3 与 AKT 信号通路之间是

否具有相互调控的关系还需要进一步研究证实志谢  北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室的周德敏教授

及北京大学第一医院放疗科的虞浩马茗微亓昕崔明周东等同学

在本次实验研究中提供了帮助

参  考  文  献

[1] Arcangeli S Strigari L Soete G et al Clinical and dosimetricpredictors of acute toxicity after a 4week hypofractionated externalbeam radiotherapy regimen for prostate cancer results from amulticentric prospective trial [J] Int J Radiat Oncol Biol Phys200973(1)3945DOI101016 jijrobp200804005

[2] Delker AFendler WPKratochwil Cet al Dosimetry for (177)LuDKFZPSMA617a new radiopharmaceutical for the treatmentof metastatic prostate cancer [J] Eur J Nucl Med Mol Imag201643(1)4251DOI101007 s0025901531747

[3] Taneja SS Re complications following surgery with or withoutradiotherapy or radiotherapy alone for prostate cancer [J] J Urol2015194(3)703DOI101016 jjuro201506048

[4] Singhal SS Singhal J Figarola JL et al 2primeHydroxyflavanone Apromising molecule for kidney cancer prevention [J] BiochemPharmacol201596(3)151158DOI101016 j bcp201504022

[5] Lu KH Chen PN Lue KH et al 2primehydroxyflavanone inducesapoptosis of human osteosarcoma 143 B cells by activating theextrinsic TRAILand intrinsic mitochondriamediated pathways[J] Nutr Cancer 2014 66 ( 4 ) 625635 DOI 10 1080 0163558120141049008 894100

[6] Nagaprashantha LD Vatsyayan R Singhal J et al 2primehydroxyflavanone inhibits proliferation tumor vascularization andpromotes normal differentiation in VHLmutant renal cellcarcinoma [J] Carcinogenesis 2011 32 ( 4) 568575 DOI 101093 carcin bgr021

[7] Hsiao YC Kuo WH Chen PN et al Flavanone and 2primeOHflavanone inhibit metastasis of lung cancer cells via downregulation of proteinases activities and MAPK pathway [J] Chem

Biol Interact2007167(3)193206 DOI10 1016 j cbi 200702012

[8] Shin SY Kim JH Lee JH et al 2primeHydroxyflavanone inducesapoptosis through Egr1 involving expression of Bax p21 andNAG1 in colon cancer cells [J] Mol Nutr Food Res201256(5)761774DOI101002 mnfr201100651

[9] Hsiao YCHsieh YSKuo WHet al The tumorgrowth inhibitoryactivity of flavanone and 2primeOH flavanone in vitro and in vivothrough induction of cell cycle arrest and suppression of cyclinsand CDKs [J] J Biomed Sci 2007 14 ( 1) 107119 DOI 101007 s1137300691173

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[12] 韩苏军张思维陈万青等中国前列腺癌发病现状和流行趋势分析[J] 临床肿瘤学杂志201318(4)330334Han SP Zhang SW Chen WQ et al Analysis of the currentsituation and trend of the incidence of prostate cancer in China[J] J Clin Oncol201318(4)330334

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[25] Xie LYu JGuo Wet al Aldoketo reductase 1C3 may be a newradioresistance marker in nonsmallcell lung cancer [J] CancerGene Ther201320(4)260266DOI101038 cgt20131049008 15

[26] 孙少倩李懿王雯等AKR1C3 的过表达会促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路导致前列腺癌的放射抵抗[A] 中华医学会第十二次全国放射肿瘤治疗会议论文集[C]北京中华医学会2015PB092Sun SHQ Li W Wang W et al Overexpression of AKR1C3promotes the formation of the radiation resistance factor PGF2alpha and inhibits the PPAR pathway in prostate cancer byactivating the MAPK pathway [A] Chinese MedicalAssociation Proceedings of the 12th national conference onradiation oncology [C] Beijing Chinese Medical Association2015PB092

[27] Skarydova LZivna LXiong Get al AKR1C3 as a potential targetfor the inhibitory effect of dietary flavonoids [J] Chem BiolInteract2009178( 13)138144 DOI10 1016 j cbi 2008 10015

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[29] Byrns MC Jin Y Penning TM Inhibitors of type 5 17betahydroxysteroid dehydrogenase (AKR1C3)overview and structuralinsights [J] J Steroid Biochem Mol Biol 2011125 ( 12)95104DOI101016 jjsbmb201011004

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(收稿日期20160201)

Page 4: 作用及机制探讨journal12.magtechjournal.com/Jweb_fszlx/fileup/PDF/2016...·物理·生物·技术· 2′⁃羟基黄烷酮对前列腺癌细胞的放射增敏 作用及机制探讨

图 4  不同方法处理组细胞凋亡情况检测[4A 为用不同方法处理组细胞凋亡荧光染色图箭头所指为发生凋亡的细胞(4A1 为第 1组不加任何处理的空白对照4A2 为第 2 组加 2primeHF 处理 48 h4A3为第 3 组采用 4 Gy 照射4A44 为第 4 组加 2primeHF 处理 48 h 后联合4 Gy 照射)4B 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后荧光染色检测所得细胞凋亡率4C 为用不同方式处理前列腺癌 VCaP 细胞后Annexin VFITC 和 PI 双染法流式细胞仪检测细胞凋亡结果分析所得细胞凋亡率)]

势[1112] 目前前列腺癌放疗以大剂量为主对中高危患者局部照射剂量已提高至 81 Gy[13]这难免造

成周围组织损伤 如果能找到一种合适的放射增敏

药物也许可以降低局部受量亦可达到较好 LC率降低放疗不良反应提高患者治疗依从性及生活

质量 因此笔者在这方面进行了初步的研究探讨    2primeHF 是一种植物类黄酮类小分子化合物主要存在于水果和蔬菜中[4]其同类化合物黄连素因具有抗炎抗心律失常和抗肿瘤等作用已被广泛应

用于临床[14] 有文献报道2primeHF也具有抗肿瘤效

图 5  2primeHF 对 AKTpAKT 和 AKR1C3 蛋白表达量的影响(5A 为分别以不同浓度 2primeHF 处理 VCaP 细胞 48 h 后Western blot 实验检测 AKTpAKTAKR1C3 蛋白表达情况5B 为 AKT 蛋白表达水平分析结果5C 为 pAKT 蛋白表达水平分析结果5D 为 AKR1C3 蛋白表达水平分析结果5E 为不同处理组不同蛋白表达水平的Western blot 检测结果)

应 如将细胞阻滞于G2 +M期[79] 促进细胞凋

亡[4]减慢肿瘤血管生成[79] 等 因 G2 +M 期阻滞

及细胞凋亡与放射敏感性相关[1517]故笔者推测 2primeHF 很可能具有放射增敏作用 本克隆形成实验结

果证实加入 2primeHF 组在照射后细胞存活分数明显低

于空白对照组TBHP 氧化损伤实验结果提示经 2primeHF 处理后对 TBHP 引起的氧化损伤更为敏感进一

步证实了克隆形成实验结果Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI 双染法检测结果证实 2primeHF组照射后细胞凋亡率更高 可见 2primeHF 对前列腺癌

VCaP 细胞确实具有放射增敏作用另外本研究还对 2primeHF 增敏的机制进行了初

步探讨 众所周知 AKT 信号转导通路是一条经典

的放射抵抗通路[1621]在所有关于放射抵抗通路的

研究中PI3K AKT mTOR 是研究最多的一条 此

通路与血管生成的关系最为密切此外HIF1 可以

通过激活此通路发挥放射抵抗作用 AKT 是 PI3K通路中的主要调节蛋白与细胞的周期及凋亡调节

相关 AKT 激活为 pAKT 后可以激活其下游基因使细胞中 Chk1 失活从而增加 G0G1 期阻滞并减少

G2 期阻滞[2223]从而提高细胞的放射抵抗性 AKT信号通路受到抑制即 pAKT 表达量下降可以促

进细胞凋亡 阻滞细胞周期 提高其放射敏感

性[1719] 而 2primeHF 具有促进细胞凋亡阻滞细胞周

期的作用因此本研究检测了 2primeHF 对 AKT 和 pAKT 蛋白表达的影响结果显示 2primeHF 可以减少 pAKT 蛋白的表达且照射后经 2primeHF 处理过的细胞

pAkT 蛋白表达水平明显下调因此认为 2primeHF 可

通过抑制 AKT 信号转导通路来提高前列腺癌的放

射敏感性AKR1C3 是一种放射抵抗相关基因已有研究

证实在食管癌细胞中过表达的 AKR1C3 基因可以

通过减轻细胞氧化损伤降低 ROS 水平和辐射诱导

的 DNA 损伤来实现放射抵抗作用利用小分子

RNA 干扰技术下调 AKR1C3 基因的表达可以提高

食管癌细胞的放射敏感性[1517]并且已有研究证实

肺癌中 AKR1C3 也可以促进细胞的放射抵抗[25]还有研究发现在前列腺癌细胞中 AKR1C3 过表达

可以通过促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过

激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路从而导致前列腺癌

放射抵抗[26] 多项研究证实 2primeHF 可以抑制体外

AKR1C3 酶的活性[2729]但对其在细胞内活性及蛋

白表达水平影响的相关研究很少且无充分确切依

据 本研究发现 2primeHF 可抑制前列腺癌细胞中

AKR1C3 蛋白表达而且这种抑制作用具有浓度依

赖性照射后这种抑制作用也较为明显 因此 2primeHF 发挥放射增敏作用可能与抑制 AKR1C3 蛋白表

达有关目前已有研究证实低浓度 2primeHF 不仅可促进肿

瘤细胞凋亡而且可通过抑制雄激素受体活性来延

缓前列腺癌细胞生长向激素非依赖转化并抑制前

列腺癌细胞增殖[30] 是否 2primeHF 对前列腺癌细胞

放射增敏作用与雄激素受体活性受到抑制从而促进

对细胞杀伤力有关 本研究证明了低浓度 2primeHF 对

前列腺癌细胞的抑制增殖与其放射增敏作用可以协

同促进前列腺癌细胞凋亡但低浓度药物本身对细

胞生长活力影响不大 然而随着药物浓度增加这种协同促凋亡机制可能会更为明显针对这点还需

进一步研究综上所述本研究结果显示 2primeHF 对前列腺癌

细胞具有放射增敏作用其对前列腺癌细胞促凋亡

作用可与放射线协同促进对前列腺癌细胞杀伤 这

种作用可能与阻滞 AKT 信号通路或抑制 AKR1C3蛋白表达有关但 AKR1C3 与 AKT 信号通路之间是

否具有相互调控的关系还需要进一步研究证实志谢  北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室的周德敏教授

及北京大学第一医院放疗科的虞浩马茗微亓昕崔明周东等同学

在本次实验研究中提供了帮助

参  考  文  献

[1] Arcangeli S Strigari L Soete G et al Clinical and dosimetricpredictors of acute toxicity after a 4week hypofractionated externalbeam radiotherapy regimen for prostate cancer results from amulticentric prospective trial [J] Int J Radiat Oncol Biol Phys200973(1)3945DOI101016 jijrobp200804005

[2] Delker AFendler WPKratochwil Cet al Dosimetry for (177)LuDKFZPSMA617a new radiopharmaceutical for the treatmentof metastatic prostate cancer [J] Eur J Nucl Med Mol Imag201643(1)4251DOI101007 s0025901531747

[3] Taneja SS Re complications following surgery with or withoutradiotherapy or radiotherapy alone for prostate cancer [J] J Urol2015194(3)703DOI101016 jjuro201506048

[4] Singhal SS Singhal J Figarola JL et al 2primeHydroxyflavanone Apromising molecule for kidney cancer prevention [J] BiochemPharmacol201596(3)151158DOI101016 j bcp201504022

[5] Lu KH Chen PN Lue KH et al 2primehydroxyflavanone inducesapoptosis of human osteosarcoma 143 B cells by activating theextrinsic TRAILand intrinsic mitochondriamediated pathways[J] Nutr Cancer 2014 66 ( 4 ) 625635 DOI 10 1080 0163558120141049008 894100

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(收稿日期20160201)

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亡[4]减慢肿瘤血管生成[79] 等 因 G2 +M 期阻滞

及细胞凋亡与放射敏感性相关[1517]故笔者推测 2primeHF 很可能具有放射增敏作用 本克隆形成实验结

果证实加入 2primeHF 组在照射后细胞存活分数明显低

于空白对照组TBHP 氧化损伤实验结果提示经 2primeHF 处理后对 TBHP 引起的氧化损伤更为敏感进一

步证实了克隆形成实验结果Hoechst 荧光染色Annexin VFITC 和 PI 双染法检测结果证实 2primeHF组照射后细胞凋亡率更高 可见 2primeHF 对前列腺癌

VCaP 细胞确实具有放射增敏作用另外本研究还对 2primeHF 增敏的机制进行了初

步探讨 众所周知 AKT 信号转导通路是一条经典

的放射抵抗通路[1621]在所有关于放射抵抗通路的

研究中PI3K AKT mTOR 是研究最多的一条 此

通路与血管生成的关系最为密切此外HIF1 可以

通过激活此通路发挥放射抵抗作用 AKT 是 PI3K通路中的主要调节蛋白与细胞的周期及凋亡调节

相关 AKT 激活为 pAKT 后可以激活其下游基因使细胞中 Chk1 失活从而增加 G0G1 期阻滞并减少

G2 期阻滞[2223]从而提高细胞的放射抵抗性 AKT信号通路受到抑制即 pAKT 表达量下降可以促

进细胞凋亡 阻滞细胞周期 提高其放射敏感

性[1719] 而 2primeHF 具有促进细胞凋亡阻滞细胞周

期的作用因此本研究检测了 2primeHF 对 AKT 和 pAKT 蛋白表达的影响结果显示 2primeHF 可以减少 pAKT 蛋白的表达且照射后经 2primeHF 处理过的细胞

pAkT 蛋白表达水平明显下调因此认为 2primeHF 可

通过抑制 AKT 信号转导通路来提高前列腺癌的放

射敏感性AKR1C3 是一种放射抵抗相关基因已有研究

证实在食管癌细胞中过表达的 AKR1C3 基因可以

通过减轻细胞氧化损伤降低 ROS 水平和辐射诱导

的 DNA 损伤来实现放射抵抗作用利用小分子

RNA 干扰技术下调 AKR1C3 基因的表达可以提高

食管癌细胞的放射敏感性[1517]并且已有研究证实

肺癌中 AKR1C3 也可以促进细胞的放射抵抗[25]还有研究发现在前列腺癌细胞中 AKR1C3 过表达

可以通过促进放射抵抗因子 PGF2α 的生成并通过

激活 MAPK 抑制 PPARγ 通路从而导致前列腺癌

放射抵抗[26] 多项研究证实 2primeHF 可以抑制体外

AKR1C3 酶的活性[2729]但对其在细胞内活性及蛋

白表达水平影响的相关研究很少且无充分确切依

据 本研究发现 2primeHF 可抑制前列腺癌细胞中

AKR1C3 蛋白表达而且这种抑制作用具有浓度依

赖性照射后这种抑制作用也较为明显 因此 2primeHF 发挥放射增敏作用可能与抑制 AKR1C3 蛋白表

达有关目前已有研究证实低浓度 2primeHF 不仅可促进肿

瘤细胞凋亡而且可通过抑制雄激素受体活性来延

缓前列腺癌细胞生长向激素非依赖转化并抑制前

列腺癌细胞增殖[30] 是否 2primeHF 对前列腺癌细胞

放射增敏作用与雄激素受体活性受到抑制从而促进

对细胞杀伤力有关 本研究证明了低浓度 2primeHF 对

前列腺癌细胞的抑制增殖与其放射增敏作用可以协

同促进前列腺癌细胞凋亡但低浓度药物本身对细

胞生长活力影响不大 然而随着药物浓度增加这种协同促凋亡机制可能会更为明显针对这点还需

进一步研究综上所述本研究结果显示 2primeHF 对前列腺癌

细胞具有放射增敏作用其对前列腺癌细胞促凋亡

作用可与放射线协同促进对前列腺癌细胞杀伤 这

种作用可能与阻滞 AKT 信号通路或抑制 AKR1C3蛋白表达有关但 AKR1C3 与 AKT 信号通路之间是

否具有相互调控的关系还需要进一步研究证实志谢  北京大学国家天然药物及仿生药物重点实验室的周德敏教授

及北京大学第一医院放疗科的虞浩马茗微亓昕崔明周东等同学

在本次实验研究中提供了帮助

参  考  文  献

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