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研究背景和目的:
胃肿瘤是我国常见的恶性肿瘤之一,总体五年生存率不到30%。目前的治疗方法,包括根治性手术切除、化疗、放疗及其他综合治疗等,均未能有效提高肿瘤病人的治愈率和生存率,且大多数病人预后很差。胃癌经常在晚期才被诊断,约有40%到50%患者诊断时已经是局部晚期。大蒜素为百合科植物大蒜鳞茎中提取的特有的含硫化合物,化学名称为二烯丙基三硫(Diallyl trisulfide,DATS),传统上大蒜素被用于抗细菌、病毒和真菌的感染。近年来,国内外实验研究表明,DATS对多种肿瘤细胞均有明显抑制作用,而且这种抑制作用对机体几乎没有毒副作用。本实验通过观察DATS对分化程度不同的人胃肿瘤细胞增殖、凋亡的影响,以及对凋亡过程中Caspase-3和Caspase-8的活性的影响,初步研究大蒜素诱导人胃肿瘤细胞凋亡的途径;通过建立人胃肿瘤裸鼠皮下移植瘤模型,从整体水平上研究DATS对抗人胃肿瘤细胞BGC-823裸鼠移植瘤的作用机制。
研究方法:
以MTT法检测不同浓度的大蒜素对胃肿瘤细胞生长的影响,评价其对细胞的作用性质;采用细胞化学染色法和Hoechst33342染色法观察DATS诱导胃肿瘤细胞凋亡的形态,明确大蒜素诱导胃肿瘤细胞凋亡的最佳浓度和时间;以AnnexinV-FITC/PI双染法,流式细胞仪检测DATS诱导胃肿瘤细胞的凋亡率;使用Caspases活性检测试剂盒,比色法测定Caspase-3和Caspase-8活性的变化,评价DATS对Caspases酶活性的影响。
培养人胃腺癌细胞BGC-823,细胞活力和数量符合接种要求时,接种至裸鼠右前肢腋部皮下,建立裸鼠人胃癌移植瘤模型;随机分为模型组,DATS大、小剂量组(20、5mg/kg);观察裸鼠一般生存情况:监测裸鼠体重的变化,同时观察裸鼠摄食、摄水和精神状态等变化;测量裸鼠移植瘤的短径、长径,计算瘤体体积,绘制肿瘤生长曲线;处死裸鼠后,测量移植瘤质量,计算肿瘤抑制率;观察瘤组织,取小块组织常规石蜡包埋切片,HE染色;使用Caspases活性检测试剂盒,比色法测定移植瘤组织中Caspase-3和Caspase-8活性的变化。
结果:
DATS对胃肿瘤细胞BGC-823、SGC-7901、MGC80-3、MKN-28增殖具有明显的抑制作用,24d,时IC50分别为130.56μmol/L、143.45μmol/L、137.89μmol/L、168.49μmol/L;48小时IC50分别为96.25μmol/L、92.31μmol/L、100.63μmol/L、143.56μmol/L;72小时IC50分别为65.72μmol/L、83.16μmol/L、90.12μmol/L、156.23μmol/L。细胞化学染色观察到DATS处理后的细胞体积皱缩、核浓缩、核边集以及凋亡小体形成等凋亡形态学改变,对照组形态正常,核大小均一,贴壁良好。Hoechest33342荧光染色观察可见核浓缩,致密的强荧光团块、凋亡小体等形态学变化,对照组则发微弱蓝光。60μmol/L的DATS作用24小时后,胃肿瘤细胞BGC-823、SGC-7901、MKN-28的凋亡率分别为21.57%±0.83%,12.31%±0.45%,10.97%±0.54%,均高于对照组3.48%±0.28%,6.75%±0.36%,4.59%±0.31%,P<0.05;比色法检测Caspases酶活性提示,DATS能活化胃肿瘤细胞BGC-823、SGC-7901、MKN-28中的Caspase-3的活性,活化BGC-823细胞中Caspase-8的活性。
DATS具有抑制人胃肿瘤细胞BGC-823细胞裸鼠皮下移植瘤生长的作用。至实验结束时,DATS大、小剂量组裸鼠移植瘤平均体积分别为1013.90±402.65mm3和1203.55±269.35 mm3与模型组2026.36±407.36mm3比较,差异均具有统计学意义,P<0.05。裸鼠体重没有发生显著性改变,在DATS剂量为5mg/kg和20 mg/kg时,其抑制率分别为12%和38%,对裸鼠的生存状态几乎没有影响。DATS大、小剂量组裸鼠移植瘤组织的Caspase-3和Caspase-8的活性均高于模型组。
结论:
DATS可以抑制人胃肿瘤细胞BGC-823、SGC-7901、MGC80-3、MKN-28增殖;当DATS的浓度为60μmol/L时,可以明显诱导胃肿瘤BGC-823、SGC-7901、MKN-28细胞凋亡;DATS可能通过使BGC-823细胞内Caspase-8的活性增加,从而直接活化Caspase-3,诱导胃肿瘤细胞细胞BGC-823凋亡;DATS可以抑制人胃肿瘤细胞BGC-823裸鼠皮下移植瘤的生长,其抑制作用可能通过活化Caspases酶的活性在体内诱导移植瘤组织发生凋亡。