硫化氢供体S-炔丙基半胱氨酸对胃癌细胞SGC-7901和乳腺癌细胞MDA-MB 231及其肿瘤裸鼠模型的抗癌效应及分子机制研究

摘要

目的:胃癌和乳腺癌是两种发生率高,并具有较高的致死率,尤其是发病晚期具有高致死率的癌症。目前的化学治疗方法局限于延长存活时间并有很多让病人痛苦的副作用。因此,目前迫切需要研制出能选择性地针对胃癌和乳腺癌的新型药物。大蒜有机硫化物,例如S-allylcysteine(SAC)的抗癌作用已经被广泛研究,发现其具有良好的抗癌效应,被应用为一种有潜力的抗癌药物。S-炔丙基半胖氨酸作为一种硫化二氢的供体,是SAC的结构类似物。在本研究中,我们探讨了SPRC针对胃癌细胞SGC-7901和乳腺癌细胞MDA-MB-231以及相应的胃癌和乳腺癌裸鼠动物模型的抗癌效应,在此基础上,进一步阐明了其抗癌作用相关的分子机制。
　　方法:体外实验的研究方法:1.培养胃癌细胞SGC-7901和乳腺癌细胞MDA-MB-231,用1uM,10uM的SPRC进行干预,并分别用10uM的紫杉醇脂质体和0.5mM的多柔比星进行对照处理。2.用MTT实验和集落形成实验(clonyforming assay)分别观测细胞活力和细胞增殖能力,用流式细胞术观测细胞周期和凋亡的改变情况,并用细胞划线实验观测细胞的迁移能力的改变。3.检测不同组别的细胞培养基中的H2S含量,并用实时定量PCR和免疫印记方法分别检测细胞中的p53和Bax的mRNA和蛋白含量,并检测两种细胞中的CSE蛋白含量。体内实验的研究方法:4.在15-20g体重的裸鼠体内分别植入胃癌细胞SGC-7901和乳腺癌细胞MDA-MB-231,制作出裸鼠胃癌和乳腺癌动物模型。5.分别用50毫克/千克,100毫克/千克和200毫克/千克的SPRC对两种动物模型进行干预治疗,并分别用50mg/kg和100mg/kg紫杉醇脂质体10mg/kg对胃癌动物模型和多柔比星的5mg/kg对乳腺癌动物模型进行对照干预治疗。6.在两种肿瘤动物的SPRC干预治疗期间,每5-7天对其称重并测量肿瘤体积的变化。7.在为期约20天的SPRC干预治疗后,采集模型动物的血清,取出植入的肿瘤组织,立即用于后续研究或液氮冻存。8.检测不同组别的动物模型血清中的H2S含量,并用realtime PCR和Western blotting方法分别检测肿瘤组织中的p53和Bax的mRNA和蛋白含量,并检测肿瘤组织中的CSE蛋白活力及蛋白含量。9.用HE染色和TUNNEL染色方法观测不同组别的肿瘤组织中的细胞凋亡情况,并通过免疫组化方法检测不同组别的肿瘤组织中的CSE、p53、Bax和Bcl2的蛋白表达情况。
　　结果:第一部分实验结果:SPRC对胃癌细胞及胃癌裸鼠动物模型的作用及相关机制研究:1.体外实验中,SPRC处理能显著降低细胞活力,抑制SGC-7901胃癌细胞的增殖和迁移能力,并能促细胞凋亡,在G1/S期抑制/阻断细胞周期。2.体内实验中,皮下注射50mg/kg和100mg/kg的SPRC能显著地降低胃癌裸鼠模型的肿瘤的重量和体积,肿瘤生长抑制率达到了40-75％。3.SPRC还能促进胃癌肿瘤组织的细胞凋亡,提高胃癌肿瘤组织和细胞中的p53和Bax的mRNA和蛋白表达量。SPRC处理也能增加胃癌肿瘤组织和细胞中的cystathione-γ-lyase(CSE)的蛋白表达量,并能分别增加细胞培养基中的H2S水平2倍,裸鼠胃癌动物模型血清中的H2S水平2.3倍,裸鼠胃癌动物模型的肿瘤组织中的CSE蛋白活力1.4倍。4.SPRC在肿瘤细胞和组织上的抗癌作用能被一种CSE的活性抑制剂PAG所抑制。第二部分实验结果:SPRC对乳腺癌细胞及乳腺癌裸鼠动物模型的作用及相关机制研究。1.SPRC能通过在S期诱导阻滞细胞周期进展,导致细胞增殖能力降低,从而对MDA-MB-231具有抑癌效应。2.SPRC处理能增加MDA-MB-231肿瘤细胞及其裸鼠乳腺癌动物模型的肿瘤组织中的CSE蛋白表达量,并能分别增加细胞培养基中的H2S水平7倍,动物模型血清中的H2S水平15倍以及动物模型肿瘤组织中的CSE活力3倍。3.SPRC处理也能增加乳腺癌细胞和动物模型的肿瘤组织中的CSE,p53和Bax的蛋白表达量。4.皮下注射50 mg/kg和100 mg/kg的SPRC能显著地降低乳腺癌裸鼠动物模型的肿瘤重量和体积,其肿瘤生长抑制率可达48％。5.通过:HE,TUNEL和免疫组化染色实验还发现SPRC对乳腺癌组织具有促细胞凋亡的效应。
　　结论:我们的研究结果提示了H2S的抗癌效应,SPRC能通过诱导一个新的靶点蛋白CSE的蛋白活力及H2S的抗癌效应,从而对胃癌和乳腺癌具有抗癌作用。