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目的:脑胶质瘤是一种中枢神经系统肿瘤,占脑肿瘤的80%,具有发病率、复发率、致残率、死亡率高和治愈率低的“四高一低”特点,是最难以治疗的癌症之一;预后极差,中位数存活期只有12~15个月。替莫唑胺(TMZ)是一种具有广谱抗肿瘤活性的临床化疗药物,其细胞毒性主要通过O6-鸟嘌呤的甲基化来实现。但由于作用机制单一,耐药性普遍存在,限制了其药效。皂苷主要包括甾体皂苷和三萜皂苷两大类,具有丰富的资源多样性,化学结构多样性和生物活性多样性,对多种肿瘤细胞表现出较好的抗肿瘤效果,如肺癌、肝癌、胃癌、结肠癌、乳腺癌、骨肉瘤、黑色素瘤等。然而对于皂苷抗胶质瘤方面的研究较少,关于其相关机制的研究尚不够清楚。本研究所用皂苷来自于课题组前期工作中所积累的57个皂苷类化合物,分别为从延龄草科(Trilliaceae)植物(亦多归为百合科Liliaceae)北重楼(Paris verticillata M. Bieb.)中提取分离鉴定的20个甾体皂苷成分,其中包括11个螺甾烷型皂苷(D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D21、D22)、8个呋甾烷型皂苷(D10、D11、D12、D13、D14、D15、D16、D25)和1个孕甾烷型皂苷(D24);从延龄草科(Trilliaceae)植物(亦多归为百合科Liliaceae)南重楼(Paris vietnamensis)中提取分离鉴定的12个螺甾烷型甾体皂苷成分(N1、N13、N15、N19、N23、N31、N35、N45、N48、N50、N51、N62);从面包海星(Cultita novaeguineae)中提取分离鉴定的7个多羟基甾体皂苷类成分(K1、K8、K9、K10、K16、K22、K29),以及从毛茛科(Ranunculaceae)植物黑种草(Nigella damascena L.)中提取分离鉴定的18个三萜皂苷成分,其中包括13个齐墩果烷型皂苷(H38、H51、H54、H57、H61、H62、H63、H65、H66、H68、H70、H71、H72)和5个羽扇豆烷型皂苷(H28、H44、H50、H64、H69)。对上述57个皂苷类化合物进行体外抗胶质瘤筛选,并对其中效果较好的化合物N45展开抗胶质瘤作用机制研究,为寻找新型胶质瘤化疗先导化合物以及解决胶质瘤耐药性提供候选化合物。
方法:①采用CCK-8法对57个皂苷类化合物抗胶质瘤细胞活性筛选;采用倍增药物浓度诱导法培养替莫唑胺耐药胶质瘤细胞,并采用CCK-8法检测已筛选皂苷对耐药细胞的抑制作用;②采用TUNEL染色法、流式细胞术、透射电镜确认N45对胶质瘤细胞、耐药胶质瘤细胞的诱导凋亡作用;③采用细胞实时检测系统ICELL检测N45对耐药胶质瘤细胞的实时抑制作用;④流式细胞术检测N45处理后胶质瘤细胞、耐药胶质瘤细胞的活性氧水平;⑤CCK-8检测活性氧清除剂(NAC)对胶质瘤细胞,耐药胶质瘤细胞凋亡的影响;⑥WesternBlot检测N45处理后CYT-C、Caspase-3、Cleaved-Caspase-3、Bax、Bcl-2、PI3K、Akt、p-Akt、MGMT、NF-κB蛋白表达水平的变化。
结果:①CCK-8检测结果提示57个皂苷中有11个化合物对胶质瘤细胞增殖有明显抑制作用,且存在剂量依赖性;②成功培育出耐替莫唑胺剂量为200μg/mL的U87R胶质瘤耐药株;③11个已筛选到的活性皂苷中有5个对U87R胶质瘤耐药细胞增殖也有显著抑制作用;④TUNEL染色法、流式细胞术、透射电镜检测结果一致,确认N45能够诱导胶质瘤细胞和替莫唑胺耐药胶质瘤细胞的凋亡,电镜下表现为细胞质收缩、内质网扩张、线粒体肿胀、嵴排列紊乱和空泡化;⑤ICELL系统检测表明在短时间内N45即对耐药胶质瘤细胞表现细胞抑制作用;⑥N45能够提高CYT-C、Caspase-3、Cleaved-Caspase-3、Bax/Bcl-2蛋白表达水平,下调PI3K、p-Akt、MGMT、NF-κBp65蛋白表达水平。
结论:我们的研究结果证明,57个皂苷中有11个化合物对胶质瘤细胞增殖有明显抑制作用,并且11个活性化合物中有5个对耐药胶质瘤细胞增殖有明显抑制作用,其中效果较好的化合物N45能够诱导胶质瘤细胞和耐替莫唑胺胶质瘤细胞凋亡,其凋亡机制可能是通过抑制活性氧(ROS)/PI3K/Akt信号通路,诱导线细胞粒体凋亡途径,降低胶质瘤细胞耐药性。
方法:①采用CCK-8法对57个皂苷类化合物抗胶质瘤细胞活性筛选;采用倍增药物浓度诱导法培养替莫唑胺耐药胶质瘤细胞,并采用CCK-8法检测已筛选皂苷对耐药细胞的抑制作用;②采用TUNEL染色法、流式细胞术、透射电镜确认N45对胶质瘤细胞、耐药胶质瘤细胞的诱导凋亡作用;③采用细胞实时检测系统ICELL检测N45对耐药胶质瘤细胞的实时抑制作用;④流式细胞术检测N45处理后胶质瘤细胞、耐药胶质瘤细胞的活性氧水平;⑤CCK-8检测活性氧清除剂(NAC)对胶质瘤细胞,耐药胶质瘤细胞凋亡的影响;⑥WesternBlot检测N45处理后CYT-C、Caspase-3、Cleaved-Caspase-3、Bax、Bcl-2、PI3K、Akt、p-Akt、MGMT、NF-κB蛋白表达水平的变化。
结果:①CCK-8检测结果提示57个皂苷中有11个化合物对胶质瘤细胞增殖有明显抑制作用,且存在剂量依赖性;②成功培育出耐替莫唑胺剂量为200μg/mL的U87R胶质瘤耐药株;③11个已筛选到的活性皂苷中有5个对U87R胶质瘤耐药细胞增殖也有显著抑制作用;④TUNEL染色法、流式细胞术、透射电镜检测结果一致,确认N45能够诱导胶质瘤细胞和替莫唑胺耐药胶质瘤细胞的凋亡,电镜下表现为细胞质收缩、内质网扩张、线粒体肿胀、嵴排列紊乱和空泡化;⑤ICELL系统检测表明在短时间内N45即对耐药胶质瘤细胞表现细胞抑制作用;⑥N45能够提高CYT-C、Caspase-3、Cleaved-Caspase-3、Bax/Bcl-2蛋白表达水平,下调PI3K、p-Akt、MGMT、NF-κBp65蛋白表达水平。
结论:我们的研究结果证明,57个皂苷中有11个化合物对胶质瘤细胞增殖有明显抑制作用,并且11个活性化合物中有5个对耐药胶质瘤细胞增殖有明显抑制作用,其中效果较好的化合物N45能够诱导胶质瘤细胞和耐替莫唑胺胶质瘤细胞凋亡,其凋亡机制可能是通过抑制活性氧(ROS)/PI3K/Akt信号通路,诱导线细胞粒体凋亡途径,降低胶质瘤细胞耐药性。