低氧条件下黄芩素对胰腺癌上皮间质化影响及机制研究

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背景与目的:  胰腺癌是消化系统疾病中常见的并且是预后最差的恶性肿瘤之一,且发病率有逐年递升的趋势,只有少于7%的胰腺癌病患生存期超过了5年。化学治疗(主要是基于吉西他滨和卡培他滨的药物方案)仍然是治疗胰腺癌的主要途径,但是其对延长病患生存期改善生存质量却无很好的疗效。因此,鉴于这一惨淡的现状,寻找新型有效的胰腺癌治疗药物是一项迫切需要的工作。黄芩素提取自唇形科植物黄芩,入药主要为其干燥根。黄芩作为我国传统药物,在《神农本草经》中被列为中品,《中华人民共和国药典》中亦有记载黄芩“清热燥湿,泻火解毒”,中医临床上单用或与其他药物配伍来用于病毒性肝炎、呼吸道感染、肿瘤等疾病的治疗,具有良好的临床功效。肿瘤微环境有很多特征,其中基本特征之一是低氧环境,在该条件下,血管内皮生长因子的表达量显著上升,而作为低氧条件下的关键转录因子HIF-1α的表达量也相应的明显提高,即HIF-1α可以通过P300/CBP调控其转录活性,从而影响VEGF的表达通过在基因水平上,继而对肿瘤的产生生长起作用。我们通过用氯化钴构建一个低氧的环境,探索黄芩素在低氧条件下是否也发挥着良好的抗肿瘤作用。与此同时,探索黄芩素是否在低氧条件下存在特征性作用及信号通路变化。在下面的实验中,我们先探索出氯化钴及黄芩素的最合适浓度,然后再一起作用于胰腺癌细胞Patu-8988型,观察胰腺癌细胞Patu-8988的上皮间质化相关因子,如波形蛋白Vimentin、神经粘附因子N-cadherin、上皮粘附分子E-cadherin如何变化,并检测HIF-1α及STAT3相关通路的变化,以了解黄芩素是否可以降低Patu-8988型细胞血管生成的表达,探索其是否通过影响HIF-1α-STAT3信号通路来实现其抗肿瘤作用。  方法:  ⑴通过CCK8实验分别检测0/20/40/80/160μM浓度的黄芩素和0/50/100/200/300/400/500/600μM浓度的CoCl2对胰腺癌细胞的生存状态的影响并确定最合适的黄芩素和CoCl2作用浓度。  ⑵通过WB和PCR实验从蛋白和基因水平研究了解不同浓度CoCl2(0/20/40/80/160μM)对胰腺癌细胞的生物学作用,并进一步确认最佳的CoCl2作用浓度。  ⑶通过Tanswell实验,研究了解黄芩素是否对胰腺癌细胞的迁移和侵袭产生影响,实验分为5组,低氧空白组(100μM CoCl2)、胰腺癌细胞(Patu-8988)组(100μM CoCl2+20/40/80/160μM黄芩素)。  ⑷通过WB和PCR实验分别从蛋白和基因水平验证黄芩素对上皮间质化相关蛋白Vimentin、N-cadherin、E-cadherin的影响。实验分为5组,低氧空白组(100μM CoCl2)、胰腺癌细胞(Patu-8988)组(100μM CoCl2+20/40/80/160μM黄芩素)。  ⑸再通过WB实验研究黄芩素对低氧关键转录因子HIF-1α,STAT3的影响。实验分为5组,低氧空白组(100μM CoCl2)、胰腺癌细胞(Patu-8988)组(100μM CoCl2+20/40/80/160μM黄芩素)。  结果:  ⑴用20μM浓度的黄芩素处理后,胰腺癌细胞Patu-8988生存率并没有显著降低,而20μM以上浓度的黄芩素处理后,胰腺癌细胞生存率开始明显下降。CoCl2的CCK8实验结果也证实,用100μM浓度以下的CoCl2处理后,胰腺癌细胞Patu-8988生存率并没有显著降低,而200μM以上浓度的CoCl2处理后,胰腺癌细胞Patu-8988生存率开始明显下降,这些浓度的CoCl2可以导致胰腺癌细胞Patu-8988的死亡大大增加。  ⑵在transwell实验中,我们发现加入黄芩素后,可以明显减低Patu-8988型胰腺癌细胞的侵袭和迁移能力。  ⑶WB结果显示, HIF-1α在正常组表达很少。然而,添加CoCl2之后表达显著升高。当氯化钴浓度超过100μM,与氯化钴的浓度在100μM相比时,HIF-1的增加并不明显。这些结果表明,氯化钴(100μM)能稳定诱导缺氧的环境,为后续实验提供了依据。  ⑷WB和PCR检测发现,Patu-8988型胰腺癌细胞的Vimentin、N-cadherin的表达略高于空白组,这可能与低氧环境本身就能促进这些因子表达有关。然而,黄芩素处理下,Vimentin、N-cadherin的表达明显减少。  ⑸WB检测发现,Patu-8988组HIF-1α和p-STAT3的表达加入黄芩素后,两者的表达明显下降,而STAT3的表达则略微增加。  ⑹各组间比较采用单因素方差分析,以α=0.05为检验标准,P<0.05为差异有统计学意义。  结论:  ⑴CoCl2可以通过促进HIF-1α表达而模拟低氧条件。  ⑵黄芩素可以抑制Patu-8988型胰腺癌细胞的侵袭和迁移。即黄芩素在低氧条件下有抗癌细胞侵袭和迁移作用。  ⑶黄芩素可以通过抑制E-cadherin的丢失和N-cadherin和Vimentin的表达从而抑制胰腺癌的上皮间质转化。  ⑷黄芩素可能通过HIF-1α-STAT3通路通路抑制E-cadherin的丢失和N-cadherin和Vimentin的表达从而发挥癌作用。
其他文献
目的:研究外源性视黄酸(Retinoic acid, RA)对乳鼠心肌细胞凋亡的影响,并研究乳鼠心肌细胞中Fas,Fas1, Casepase-3,Pax-8细胞调控因子的表达水平,分析RA诱导心肌损伤的机制。
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