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呋喃萘醌是存在于高等植物和放线菌中的一大类天然产物,研究发现该类化合物具有抗病毒、抗肿瘤、抗菌以及免疫调控等多种生物活性。本研究中,我们对由前期工作分离到的链霉菌Streptomyces sp.HTZ 27发酵产生的呋喃萘醌I(FNQ I)进行了抗肿瘤活性研究。利用九株实体瘤细胞、两株白血病细胞和两株正常细胞检测了FNQ I的细胞毒性,实验结果表明,FNQ I对肿瘤细胞的IC50值比正常细胞低4到10倍左右,说明该化合物对肿瘤细胞具有选择性细胞毒性。利用流式细胞仪进行的凋亡检测实验发现,FNQ I具有诱导H460细胞凋亡的作用。检测Caspase-3/7和Caspase-9的活性发现,H460细胞经50μM和100μM FNQ I处理6小时后,Caspase-3/7的相对活性分别增加了29.8%(p<0.05,50μM)和79.2%(p<0.01,100μM),而Caspase-9仅仅在FNQ I处理24h后其相对活性才分别增加了37.6%(p<0.05,50μM)和25.7%(p<0.05,100μM),呈现显著上调。进一步的Caspase-8的活性检测结果表明,H460细胞在FNQ I处理6小时后,其相对活性增加了16%(p<0.05,100μM)。Caspase-3/7及Caspase-8的激活远早于Caspase-9的实验结果证明,Caspase-3/7不是被内凋亡途径中的Caspase-9激活,而是被外凋亡途径中的Caspase-8激活的。根据该实验结果,可以确定,FNQ I诱导H460细胞凋亡是先激活的外途径。在FNQ I处理24小时之后,Caspase-8的活性下降,Caspase-9的活性却开始显著增加的实验结果表明,凋亡内途径中的Caspase-9在FNQ I作用的晚期也被激活,并接替Caspase-8,导致Caspase-3活性进一步提高,最终导致细胞凋亡。该发现在FNQ类化合物诱导肿瘤细胞凋亡研究中尚属首次,而目前已发表的呋喃萘醌类(FNQ)化合物诱导肿瘤细胞凋亡的文献均认为FNQ类化合物主要通过内部凋亡途径(线粒体途径)诱导细胞凋亡。为了进一步探索FNQ I抑制细胞生长并诱导细胞凋亡的分子机制,利用实时定量PCR(RT-qPCR)分析了40μΜFQN I处理后,H460细胞中25个与凋亡内途径、凋亡外途径、细胞存活、分化等相关关键调控基因表达的变化。实验发现:7个基因表达发生显著上调,2个基因表达显著下调,3个基因表达发生显著性波动,13个基因表达没有发生显著性变化。其中,凋亡内途径相关基因(Bcl-2,BIRC3,PPP3R1,XIAP)在FNQ I处理晚期(12h或24h之后)基因表达才发生显著变化,而外途径相关的基因:编码白介素及其受体的基因(IL-1A和IL7)在FNQ I处理较早的时候(3h)基因表达已发生显著变化,肿瘤坏死因子受体超家族基因(TNFSF10B(DR5))及CD5在FNQ I处理1小时后基因表达即显著下调。以上实验结果进一步支持了外凋亡途径在FNQ I诱导H460细胞凋亡过程中起关键先导作用。根据CD5表达对FNQ I处理的快速(1h)、灵敏响应的现象,以及CD5的功能,我们推测FNQ I很可能是首先诱导CD5表达下调,继而经FasL、Caspase-8途径诱导H460细胞凋亡。