人参皂苷Rh2诱导HeLa和A549细胞凋亡的信号转导机制

摘要

宫颈癌、肺癌是人类常见的一种恶性肿瘤,严重威胁着人类身体的健康。手术、放疗、化疗是目前肿瘤治疗的主要手段。随着现代细胞生物学和分子生物学的快速发展,诱导肿瘤细胞凋亡的凋亡疗法被认为是一种新的有效治疗方法,诱导肿瘤细胞凋亡的天然药物研究已成为近几年的抗肿瘤药物研究热点之一。人参皂苷G-Rh2便是治疗肿瘤药物中天然凋亡诱导剂的一种。G-Rh2是人参中提取的达玛烷二醇型皂苷单体,为人参抗肿瘤效应的主要有效成分。尽管大量研究表明G-Rh2能够诱导多种肿瘤细胞凋亡发挥其体内外广谱抗肿瘤活性,但是G-Rh2诱导肿瘤细胞凋亡的信号转导分子机制,特别是非器官特异性抗肿瘤作用机制还不清楚。本研究以人类宫颈癌HeLa细胞系和肺癌A549细胞系为实验对象,研究G-Rh2诱导HeLa细胞和A549细胞凋亡过程中细胞周期和相关蛋白表达的变化,探讨G-Rh2抗肿瘤作用的分子机制,期望找到各肿瘤细胞共同的关键信号靶蛋白。
　　 本实验主要运用MTT法检测0～60μM G-Rh2处理HeLa细胞和A549细胞48 h后的增殖情况并分别确定其半数抑制率(IC50),并运用流式细胞术检测0～60μM G-Rh2处理HeLa和A549细胞12、24、48、60和72 h后细胞周期改变情况,最后从蛋白水平用Westernblotting方法验证相关凋亡信号分子ERα、ERβ、TNFα蛋白表达水平的变化。MTT实验结果显示,0～60μM的G-Rh2处理HeLa和A549细胞48 h后,两种细胞的存活率均随着G-Rh2浓度的增加而明显下降,即G-Rh2对HeLa和A549细胞生长的抑制作用具有浓度依赖性效应。G-Rh2对HeLa和A549细胞的IC50值分别为45μM、48μM。流式细胞术分析发现G-Rh2引发肿瘤细胞周期于G1期阻滞,均呈现浓度和时间依赖效应。Western blotting结果表明,两种细胞随着药物浓度的逐渐增大、时间的逐渐延长,ERβ均表达上调,ERα则表达下调。然而HeLa细胞中TNFα表达上调,A549细胞中TNFα则表达不变。G-Rh2与ER拮抗剂MPP、PHTPP、ICI182,780联合处理组中,ERα、ERβ、TNFα表达量不受MPP的影响,而受PHTPP和ICI182,780影响较大。G-Rh2+PHTPP和G-Rh2+ICI182,780组中,ERα、ERβ表达量均降低,HeLa细胞中TNFα表达下调,A549细胞中TNFα表达量不变。
　　 综上所述,G-Rh2通过引发HeLa细胞周期G1期阻滞并下调ERα、上调ERβ蛋白质水平的表达,进而上调TNFα蛋白质水平的表达,而诱导HeLa细胞凋亡。G-Rh2通过引发A549细胞周期G1期阻滞并下调ERα蛋白质水平的表达和上调ERβ蛋白质水平的表达,而诱导A549细胞凋亡。ERα或(和)ERβ可能作为了G-Rh2诱导各肿瘤细胞凋亡的共同关键信号蛋白。
　　 人参皂苷-Rh2诱导肿瘤细胞凋亡机制复杂,且不同机制间相互联系。主要通过调节细胞周期蛋白依赖性激酶复合物特异性信号传递引发细胞周期阻滞诱导细胞凋亡,或通过调控细胞信号转导通路,如ROS、Ca2+、PKC、JNK介导的线粒体信号通路和TRAIL-R1(DR4)介导的死亡受体信号通路等诱导肿瘤细胞凋亡。