姜黃素體外抗癌作用與IGF-1通路的關(guān)系及其機(jī)制研究.pdf

1、姜黃素是從草本植物姜黃的根莖中提取出來(lái)的酚類色素，藥理作用廣泛。近年來(lái)的研究表明姜黃素能防止小鼠及大鼠多種組織中腫瘤的發(fā)生，并能抑制人類多種腫瘤的增殖。美國(guó)國(guó)立腫瘤所(NCI)已將其列為第三代癌化學(xué)預(yù)防藥。姜黃素不僅能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，阻遏細(xì)胞周期，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、分化以及抑制腫瘤組織的侵襲和轉(zhuǎn)移，還可通過(guò)調(diào)節(jié)多種信號(hào)途徑影響細(xì)胞增殖。但是，姜黃素抗腫瘤機(jī)制較為復(fù)雜，至今仍未完全闡明。因此，有關(guān)姜黃素在腫瘤預(yù)防和治療中的作用及其機(jī)

2、制值得深入研究。 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)控制著細(xì)胞的所有活動(dòng)，參與細(xì)胞所有的生理和病理過(guò)程，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)異常在腫瘤發(fā)生和發(fā)展的各個(gè)階段都具有重要意義。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1及其信號(hào)通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著十分關(guān)鍵的作用。IGF-1系統(tǒng)(或稱IGF-1通路)包括IGF-1和IGF-2兩種肽類激素，多種細(xì)胞膜受體，如IGF-1受體(IGF-1R)，以及至少7種與IGF有高度親和力的結(jié)合蛋白(IGFBPs)。IGF-1R在多種腫瘤組織和

3、細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)，既能作為腫瘤發(fā)生的診斷標(biāo)記，也是一個(gè)具有廣泛運(yùn)用前景的腫瘤治療靶點(diǎn)。本論文的主要研究目的在于明確姜黃素體外抗癌作用與IGF-1通路的關(guān)系及其作用機(jī)制。 本研究采用不同組織來(lái)源的人癌細(xì)胞株HT-29細(xì)胞，MCF-7細(xì)胞，PC-3細(xì)胞和Hela細(xì)胞以及正常人血管內(nèi)皮細(xì)胞株ECV-304細(xì)胞作為體外模型，檢測(cè)了姜黃素的抗細(xì)胞增殖活性，結(jié)果顯示姜黃素對(duì)上述五種細(xì)胞株均具有抑制增殖作用，但對(duì)不同組織來(lái)源的細(xì)胞其抑制強(qiáng)度不盡

4、相同，其中對(duì)人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞和人乳腺癌MCF-7細(xì)胞的抑制作用較強(qiáng)，而Hela細(xì)胞對(duì)姜黃素最不敏感，表明姜黃素抑制細(xì)胞增殖作用可能具有組織特異性，但未見明顯的腫瘤細(xì)胞選擇性。 細(xì)胞毒性作用是姜黃素抗癌作用的一個(gè)方面。通過(guò)檢測(cè)HT-29細(xì)胞培養(yǎng)基上清中乳酸脫氫酶釋放率來(lái)考察姜黃素的細(xì)胞毒性作用。結(jié)果表明濃度超過(guò)40 μM的姜黃素作用48 h以上，具有明顯的細(xì)胞毒性作用。采用形態(tài)學(xué)觀察、碘化丙啶(PI)單染色及AnnexinV

5、-FITC和PI雙染色流式細(xì)胞儀技術(shù)檢測(cè)姜黃素誘導(dǎo)HT-29細(xì)胞凋亡作用。結(jié)果顯示姜黃素能夠阻滯細(xì)胞周期于G0/G1期，抑制腫瘤細(xì)胞S期的DNA合成，誘導(dǎo)HT-29細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研究顯示，姜黃素可導(dǎo)致線粒體膜電位下降，提高線粒體膜的通透性，促使細(xì)胞色素C從線粒體向胞液中釋放，抑制Bcl-2蛋白表達(dá)，同時(shí)提高Bax蛋白表達(dá)水平，并激活Caspase-3，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。 以HT-29細(xì)胞和MCF-7細(xì)胞作為體外模型，分析姜黃素

6、對(duì)外源性IGF-1促增殖及抗凋亡作用的影響。MTT分析結(jié)果顯示，外源性IGF-1能促進(jìn)HT-29和MCF-7細(xì)胞增殖，并抑制其凋亡，而姜黃素則能明顯抑制IGF-1的促增殖及抗凋亡作用。姜黃素能夠干預(yù)IGF-1通路，主要表現(xiàn)為抑制內(nèi)源性IGF-1的合成與分泌，促進(jìn)IGFBP-3的分泌，抑制IGF-1介導(dǎo)的RTK激活，并在mRNA水平和蛋白水平上抑制IGF-1R表達(dá)。本研究還初步明確了姜黃素對(duì)IGF-1R介導(dǎo)的PI-3K/Akt途徑和MAP

7、K/Erkl/2信號(hào)傳導(dǎo)途徑的影響，結(jié)果顯示姜黃素不僅能夠顯著降低IGF-1誘導(dǎo)的p-IGF-1R水平，抑制IGF-1R的激活，而且還能夠抑制IGF-1誘導(dǎo)的Akt和Erk1/2蛋白磷酸化，降低p-Akt和p-Erk1/2水平，初步表明姜黃素可以通過(guò)抑制IGF-1R介導(dǎo)的P13K/Akt和MAPK/Erk1/2信號(hào)途徑而發(fā)揮抗癌作用。 PPAR<,γ>是配體激活轉(zhuǎn)錄因子，在多種腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，經(jīng)特異性激動(dòng)劑作用后，在調(diào)控腫瘤細(xì)胞分化，增

8、殖，凋亡等方面發(fā)揮重要作用。本研究初步探討了姜黃素調(diào)控IGF-1R表達(dá)與PPAR-γ途徑的依賴關(guān)系。結(jié)果證實(shí)姜黃素不僅可通過(guò)激活PPAR-γ途徑抑制HT-29細(xì)胞生長(zhǎng)，還可通過(guò)激活PPAR-γ途徑下調(diào)IGF-1R的表達(dá)。對(duì)PPAR-γ本身來(lái)說(shuō)，姜黃素可明顯提高其蛋白表達(dá)水平，但對(duì)PPAR-γ mRNA含量并無(wú)顯著影響。 總之，本研究不僅證實(shí)了姜黃素可以通過(guò)細(xì)胞毒作用、誘導(dǎo)凋亡作用使腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)停滯并逐漸走向死亡，而且首次明確姜黃