姜黃素體外抗癌作用與IGF-1通路的關系及其機制研究.pdf

1、姜黃素是從草本植物姜黃的根莖中提取出來的酚類色素，藥理作用廣泛。近年來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。美國國立腫瘤所(NCI)已將其列為第三代癌化學預防藥。姜黃素不僅能夠抑制腫瘤細胞的生長，阻遏細胞周期，誘導腫瘤細胞凋亡、分化以及抑制腫瘤組織的侵襲和轉(zhuǎn)移，還可通過調(diào)節(jié)多種信號途徑影響細胞增殖。但是，姜黃素抗腫瘤機制較為復雜，至今仍未完全闡明。因此，有關姜黃素在腫瘤預防和治療中的作用及其機

2、制值得深入研究。 細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)控制著細胞的所有活動，參與細胞所有的生理和病理過程，細胞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)異常在腫瘤發(fā)生和發(fā)展的各個階段都具有重要意義。胰島素樣生長因子-1及其信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著十分關鍵的作用。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有高度親和力的結合蛋白(IGFBPs)。IGF-1R在多種腫瘤組織和

3、細胞中過度表達，既能作為腫瘤發(fā)生的診斷標記，也是一個具有廣泛運用前景的腫瘤治療靶點。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通路的關系及其作用機制。 本研究采用不同組織來源的人癌細胞株HT-29細胞，MCF-7細胞，PC-3細胞和Hela細胞以及正常人血管內(nèi)皮細胞株ECV-304細胞作為體外模型，檢測了姜黃素的抗細胞增殖活性，結果顯示姜黃素對上述五種細胞株均具有抑制增殖作用，但對不同組織來源的細胞其抑制強度不盡

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

5、-FITC和PI雙染色流式細胞儀技術檢測姜黃素誘導HT-29細胞凋亡作用。結果顯示姜黃素能夠阻滯細胞周期于G0/G1期，抑制腫瘤細胞S期的DNA合成，誘導HT-29細胞凋亡。進一步研究顯示，姜黃素可導致線粒體膜電位下降，提高線粒體膜的通透性，促使細胞色素C從線粒體向胞液中釋放，抑制Bcl-2蛋白表達，同時提高Bax蛋白表達水平，并激活Caspase-3，最終導致細胞凋亡。 以HT-29細胞和MCF-7細胞作為體外模型，分析姜黃素

6、對外源性IGF-1促增殖及抗凋亡作用的影響。MTT分析結果顯示，外源性IGF-1能促進HT-29和MCF-7細胞增殖，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IGFBP-3的分泌，抑制IGF-1介導的RTK激活，并在mRNA水平和蛋白水平上抑制IGF-1R表達。本研究還初步明確了姜黃素對IGF-1R介導的PI-3K/Akt途徑和MAP

7、K/Erkl/2信號傳導途徑的影響，結果顯示姜黃素不僅能夠顯著降低IGF-1誘導的p-IGF-1R水平，抑制IGF-1R的激活，而且還能夠抑制IGF-1誘導的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抑制IGF-1R介導的P13K/Akt和MAPK/Erk1/2信號途徑而發(fā)揮抗癌作用。 PPAR<,γ>是配體激活轉(zhuǎn)錄因子，在多種腫瘤細胞中表達，經(jīng)特異性激動劑作用后，在調(diào)控腫瘤細胞分化，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表達與PPAR-γ途徑的依賴關系。結果證實姜黃素不僅可通過激活PPAR-γ途徑抑制HT-29細胞生長，還可通過激活PPAR-γ途徑下調(diào)IGF-1R的表達。對PPAR-γ本身來說，姜黃素可明顯提高其蛋白表達水平，但對PPAR-γ mRNA含量并無顯著影響。 總之，本研究不僅證實了姜黃素可以通過細胞毒作用、誘導凋亡作用使腫瘤細胞生長停滯并逐漸走向死亡，而且首次明確姜黃