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肝癌(HCC)是全球最常见的,死亡率最高的恶性肿瘤之一,每年有100万例新确诊的病例。目前,肝癌手术切除仍然是治疗肝癌最有效的方法,但是仅对早期确诊的患者有效。术后肿瘤复发与转移是患者不能长期生存的主要原因,而肝癌的复发及转移又是一个十分复杂的过程,因此寻求有效的治疗肝癌转移的方法来提高患者的生存率及改善患者的生存质量变得十分重要。 肿瘤的转移是一个多步骤多环节的复杂过程,蛋白水解酶对于细胞外基质的降解在这个过程中起着至关重要的作用。MMPs是一类主要的蛋白水解酶,与降解细胞外基质以及恶性肿瘤的转移相关。MMP-9是MMPs家族中重要的一员,在多种肿瘤中,它均可以促进肿瘤细胞的侵袭及转移。NF-κB是核转录因子,活化的NF-κB入核与DNA结合,引起多种与肿瘤生长和进展有关的分子的活化与表达。研究发现在肿瘤中NF-κB活化可以促进MMP-9的表达及分泌,抑制NF-κB的活化能够下调MMP-9的表达及分泌,从而抑制肿瘤的侵袭及转移。 β-榄香烯是从姜科姜黄属植物温莪术中提取的倍半萜烯类化合物,它是我国自行研发的国家二类抗肿瘤新药,具有抗瘤谱广泛,疗效确切,毒副作用轻微等突出优点。有研究表明β-榄香烯可以通过诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期、干预肿瘤细胞分化,抗氧化等作用机制来抑制肝癌生长,但是对于其抑制肝癌转移的相关研究较少。我们的研究目的在于探讨β-榄香烯是否可以抑制肝癌HepG2细胞的侵袭及迁移以及它是否可以通过抑制NF-κB介导的MMP-9的分泌及表达来发挥其抑制肝癌转移的作用,为寻找有效的抗肝癌转移药物和治疗策略提供实验依据。 目的: 1.探讨β-榄香烯对HepG2细胞增殖活性的影响,筛选出低细胞毒性的β-榄香烯用于接下来的实验,以排除增殖抑制对细胞黏附、迁移以及侵袭实验的影响。 2.探讨β-榄香烯是否通过抑制肝癌HepG2细胞NF-κB的核转位来下调MMP-9的酶活性及蛋白表达,发挥其抑制肝癌细胞转移的能力。 方法: 1. MTT法观察β-榄香烯对肝癌细胞增殖活性的影响。 取对数生长期的肝癌HepG2细胞,分别给予每组细胞0、12.5、25、50、100、200、400μg/mlβ-榄香烯,培养24h后,MTT法检测各组细胞的细胞活性。 2.β-榄香烯对HepG2细胞黏附、侵袭及迁移能力的影响。 以0、12.5、25μg/mlβ-榄香烯作用于HepG2细胞,通过细胞-基质黏附实验观察β-榄香烯对HepG2细胞与细胞外基质黏附能力的影响;划痕实验定性研究β-榄香烯对肝癌细胞迁移能力的影响;在此基础之上,利用Transwell侵袭和迁移实验,定量观察β-榄香烯对肝癌细胞侵袭、迁移能力的影响。 3.β-榄香烯抑制肝癌转移的作用机制 通过明胶酶谱法及Western Blot观察不同浓度β-榄香烯对于MMP-9酶活性及蛋白表达的影响;通过免疫荧光实验及Western Blot观察不同浓度β-榄香烯对于NF-κB核转位的影响;通过使用NF-κB核转位特异性抑制剂DHMEQ观察是否可以通过抑制NF-κB的核转位来抑制MMP-9的分泌及表达,从而进一步阐明β-榄香烯抑制肝癌细胞转移的作用机制。 结果: 1. MTT法显示: 高浓度的β-榄香烯(≥50μg/ml)可以抑制肝癌HepG2细胞的增殖,在分别给予各组细胞50、100、200、400μg/mlβ-榄香烯后,细胞的存活率分别是(88.93±3.05%, P<0.05),(68.06±2.79%,P<0.05),(40.77±0.73%,P<0.05),(36.97±0.81%,P<0.05),其存活率呈现的是一个逐渐递减的趋势。低浓度的β-榄香烯(≤25μg/ml)不能明显抑制肝癌HepG2细胞的增殖,所以取β-榄香烯浓度为12.5μg/ml,25μg/ml用于接下来的实验以排除增殖抑制对于实验的影响。 2.β-榄香烯对HepG2细胞黏附、侵袭及迁移能力的实验研究表明: 细胞-基质黏附实验结果显示:低浓度的β-榄香烯(≤25μg/ml)可以抑制细胞与基质之间的黏附能力,在分别给予各实验组细胞12.5μg/ml、25μg/ml的β-榄香烯后,与对照组相比,HepG2细胞的黏附率分别是(71.02±2.92%,P<0.05),(47.32±0.91%, P<0.05),各组细胞的黏附率呈现出逐渐递减的趋势。划痕实验结果显示:低浓度的β-榄香烯可以抑制HepG2细胞的迁移能力,在给予各组细胞0、12.5、25μg/ml的β-榄香烯后,划痕的愈合率分别为(65.82±2.12%,P<0.05),(40.24±0.91%,P<0.05),(31.22±1.72%,P<0.05),各组细胞的迁移率呈现出的是一个递减的趋势。Transwell小室迁移实验表明:低浓度的β-榄香烯(≤25μg/ml)可以抑制细胞的迁移能力,在分别给予各实验组细胞12.5μg/ml、25μg/ml的β-榄香烯后,与对照组相比,HepG2细胞的迁移率分别为(53.57±2.31%,P<0.05),(17.86±1.81%,P<0.05),其迁移率呈现出逐渐递减的趋势。Transwell侵袭实验表明:低浓度的β-榄香烯可以抑制细胞的侵袭能力,在分别给予各实验组细胞12.5μg/ml、25μg/ml的β-榄香烯后,与对照组相比,HepG2细胞的侵袭率分别为(50.03±3.51%,P<0.05),(31.25±2.37%,P<0.05),各组细胞的侵袭率呈现出逐渐递减的趋势。 3.β-榄香烯对肝癌转移相关因子表达影响的实验表明: (1)明胶酶谱法表明:β-榄香烯可以抑制HepG2细胞MMP-9的酶活性,在分别给予各组细胞12.5μg/ml、25μg/ml的β-榄香烯后,MMP-9的酶活性分别是对照组的0.31倍(P<0.05),0.08倍(P<0.05)。免疫荧光实验表明:β-榄香烯可以抑制NF-κB的核转位,与对照组相比,在给予各实验组细胞12.5μg/ml、25μg/ml的β-榄香烯后, NF-κB的核转位能力呈现的是递减的趋势。Western Blot表明,β-榄香烯可以降低细胞的MMP-9及细胞核内的NF-κB蛋白的表达,同时还可以增加细胞质内NF-κB蛋白的表达。在分别给予各组细胞12.5μg/ml、25μg/ml的β-榄香烯后,MMP-9的蛋白的表达分别是空白对照组的0.79倍(P<0.05),0.53倍(P<0.05);细胞核内NF-κB蛋白的表达分别是空白对照组的0.65倍(P<0.05),0.53倍(P<0.05);细胞质内NF-κB蛋白的表达分别是空白对照组的2.20倍(P<0.05),6.12倍(P<0.05)。 (2)在给予HepG2细胞20μg/ml的NF-κB核转位特异性抑制剂DHMEQ后,通过明胶酶谱法及Western Blot免疫印迹实验发现,与空白对照组相比,MMP-9的酶活性及蛋白表达均明显下降(P<0.05) 结论: 1.高浓度的β-榄香烯(≥50μg/ml)具有抑制HepG2细胞增殖的能力。 2.低浓度的β-榄香烯(≤25μg/ml)具有抑制HepG2细胞黏附,侵袭及迁移的能力。 3.β-榄香烯通过抑制肝癌HepG2细胞NF-κB的核转位来下调MMP-9的酶活性及蛋白表达,从而实现其对肝癌细胞转移的抑制作用。