Вс
30
окт
2016
АЛОЭ-ЭМОДИН ПОДАВЛЯЕТ ПРОЛИФЕРАЦИЮ КЛЕТОК ПЛОСКОКЛЕТОЧНОГО РАКА ПИЩЕВОДА
Сигнальный путь АКТ и внеклеточная сигнал-регулируемая киназа (ERK) часто активируются в различных опухолях человека. Оба AKT и ERK играют жизненно важную роль в клеточной пролиферации, дифференцировки и выживания. Поэтому соединения, которые способны блокировать эти пути имеют перспективы для использования в лечении и профилактике рака.
Китайские исследователи показали, что пути активации AKT и ERK включаются в клетках TE1 рака пищевода. Алоэ-эмодин, присутствующий в алоэ, может подавлять пролиферацию клеток ТЕ1 и тормозить независимый рост клеток. Алоэ-эмодин также способен уменьшить количество ТЕ1 клеток в S фазе. Анализ белков показал, что алоэ-эмодин ингибирует фосфорилирование AKT и ERK в дозо-зависимом образе. В целом, представленные данные указывают, что алоэ-эмодин может подавлять рост раковых клеток ТЕ1 путем ингибирования AKT и ERK фосфорилирования, и исследователи рекомендуют его клиническое применение для лечения рака.
ИССЛЕДОВАНИЕ (перевод автоматический)
Авторы: Кафедра патофизиологии, Институт основных медицинских наук, Университет Чжэнчжоу, Китай
Дата: сентябрь 2016
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4998577/
Рак пищевода (ЕС) является одним из самых распространенных онкологических заболеваний в мире (1). Пищевода плоскоклеточный рак (ККЭС) и аденокарциномы пищевода (ЕАС) - это два основных типа ЕК (2), с ККЭС является основной формой EC в азиатских странах, и EAC является наиболее распространенным типом ЭК в западных странах (3). Заболеваемость ЕС растет во всем мире (4). В США в 2012 году, 17,460 пациентов были диагностированы с ЕС, и 15,070 пациентов болезнь (5). После первоначального диагноза, большинство пациентов ЕС уже присутствует с метастазами, что приводит к плохой прогноз (6,7).
Накапливающиеся свидетельства того, что многочисленные молекулярные изменения связаны с ЕС опухолей, в том числе рецептора эпидермального фактора роста (РЭФР) усиления, фосфатидилинозитол-3-киназы, каталитической субъединицы Альфа (PIK3CA) амплификации и мутации (8–10), и "тэнсин" фосфатаза и гомолог (PTEN) мутация или потеря (11,12). Изменение этих молекулярных событий способствует нисходящие пути активации (8–12). В фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K)/akt и митоген-активированный протеин киназы киназы (МЕК)/ЭРК сигнальных путей два важных путей, которые могут быть активированы в зависимости от РСКФ усиление и потери PTEN, который в конечном итоге может привести к канцерогенезе (13). "ЭРК" является подчиненным компонентом эволюционно консервативных сигнальный модуль, который активируется Раф серин/треонин киназы (14). Раф активизируется фактор роста стимуляции, в конечном итоге приводит к активации ЭРК (14). ЭРК затем может регулировать пролиферацию клеток и онкогенез путем вниз по течению таргетинга (15). ЭРК активации проапоптотического белка B-клеточной лимфомы-2 (белок bcl-2)-связанные смертью промоутер (БАД) в Ser112 и фосфорилируют транскрипционный фактор циклического аденозинмонофосфата ответ элемент связывающий белок (трикарбоновых кислот) по Ser133 чтобы повысить выживание клетки путем активации рибосомальных киназ С6 (РСК) семейство серин/треонин киназы (16). Ранее ингибиторы пристреливать это тропа были разработаны и апробированы в клинических испытаниях (15,17) с определенным успехом.
Опухолей часто возникает во время PI3K/акт сигнального пути активации РЭФР после усиления и потери PTEN (18). Активация акт результатов Thr308 фосфорилированием 3-фосфатидилинозитол-зависимой киназы 1 (плазмиды pdk1) и Ser473 фосфорилирования по механистической мишени рапамицина комплекс 2 (mtorc2 комплексов) (18). Акт регулирует КРЕБСА деятельности (19,20) на фосфорилирование КРЕБСА по Ser133, который вызывает связывание аксессуар белков, тем самым регулируя анти-апоптотических генов, в том числе bcl-2 и миелоидных клеток лейкемии 1 (21,22). Акт может подавить мыши двойной минуты 2 гомолога (мишеням mdm2) собственн-убиквитинирование, тем самым ингибирования р53-опосредованного апоптоза (23). Акт также способствует клеточный цикл фосфорилирование р21Waf1/Cip1, также известный как циклин-зависимые киназы ингибитор 1 или ЦДК-взаимодействующих белков 1, в Thr145 (24). Кроме того, акт непосредственно контролирует активацию гликоген синтетазы киназы (ГСК)3β. которая фосфорилирует циклин Д1 по Thr286 (25) и усил на Thr58 (26). GSK3ß способствует ядерного экспорта и убиквитин-путь деградации акт, который может, в свою очередь, регулируют клеточный цикл, регулирующих GSK3ß деятельности (25). Поэтому, блокируя активацию PI3K/акт сигнализации может быть перспективной стратегией для лечения рака.
Алоэ-эмодин обладает антипролиферативным действием и индуцирует клеточный апоптоз (27–30). Алоэ-эмодин обладает противоопухолевой активностью в опухолях нейроэктодермального (31), назофарингеальная карцинома (32), легких плоскоклеточная карцинома (33), гепатомы (34), рак желудка (35) и рак простаты (36). Алоэ-эмодин индуцирует апоптотическую гибель клеток, окислительный стресс и постоянные с-Jun N-терминальной киназы (JNK) активации (37). Предыдущие исследования показали, что алоэ-эмодин индуцирует гибель клеток по s-фазе ареста на человеческий язык плоскоклеточный рак КРН-4 клетки (38). В предыдущем исследовании авторы также указали, что mtorc2 комплексов является объектом алоэ-эмодин, а алоэ-эмодин может сильно затормозить акт активации, вызванной потерей PTEN (36). Алоэ-эмодин-природное соединение из алоэ или ринита палматум (39,40). Настоящее исследование с целью определения эффективности алоэ-эмодин в лечении ЕК.
Настоящие результаты демонстрируют, что обе erk и акт активируются в клетках ЭУ. Алоэ-эмодин может подавлять пролиферацию и якорь-независимого роста клеток клеточной линии ЕС ТЕ1. Данные вестерн-блот показал, что алоэ-эмодин подавляет акт и erk фосфорилирования и активации их вниз по течению. Ингибирование этих путей приводит к в клеточного цикла в s фазе и снижение транскрипцию циклина Д1. Эти результаты свидетельствуют о том, что алоэ-эмодин может предотвратить и даже обратить вспять развитие ЕС, таким образом определяя его как составную кандидатом для химиопрофилактики ЕС.
Материалы и методы
Материалы
Алоэ-эмодин (>95% чистоты) был приобретен у Сигма-Олдрич (Сент-Луис, Миссури, США). Другие химические реактивы, в том числе Трис, хлорида натрия, акриламида, глицин и додецилсульфата натрия (SDS), были приобретены у Сигма-Олдрич или Флука (Сигма-Алдрич). Акт [кролик поликлональных иммуноглобулинов класса G (IgG класса); СК-8312], п-акт (моноклональные мышиные IgG1; СК-293125), ЭРК (кроличьи поликлональные к IgG; СК-94) и p-ЭРК (кроличьи поликлональные к IgG; СК-23759) первичных антител и пероксидазы хрена (ПХ)-конъюгированные козьи анти-IgG кролика (СК-2004) и ПХ-конъюгированным кролика IgG анти -- мыши (СК-358914) вторичные антитела были получены из Санта-Крус-биотехнологии, Инк. (Даллас, Техас, США). α-тубулина (кроличьи поликлональные; #2148) антитела были получены из клеточных сигнальных технологий, Инк. (Данверс, Массачусетс, США).
Культура клеток
Пищевода рак клеточных линий ТЕ1 и KYSE140 были приобретены из Нанкина кейген Биотех ко,. ЛТД. (Нанкин, Китай). Eca109 и EC9706 клетки были предоставлены Государственная Ключевая Лаборатория молекулярной онкологии китайской академии медицинских наук (г. Шанхай, Китай). ТЕ1 клетки культивировали в среде модифицированной Dulbecco по Орлу (МДСИ)-высокий уровень глюкозы (HyClone; Грузия, Логан, штат Юта, США), содержащей 10% сыворотки плода коров (СПК) (гибко; термо Фишер сайнтифик, Inc. установите Уолтем, Массачусетс, США), 10 ед пенициллина/мл стрептомицина и 10 МЕ/мл при 37°C в увлажненном инкубаторе с 5% со2.
Подсчет клеток набор-8 (ССК-8) анализ
ТЕ1 клетки (2×104) высевали в 96-луночные планшеты по 100 мкл 10% ФБС-среду dmem, и инкубируют при 37°С, 5% со2 инкубатора в одночасье. Клетки обрабатывали с увеличением дозы алоэ-эмодин (1, 5, 10, 25 и 50 мкм), и цитотоксичность анализировали через 24 ч и 48 ч с помощью ССК-8 (Beyotime Институт биотехнологии, Хаймень, Китай) по данным производителя протокол. ТЕ1 клеток (5×103) высевали в 96-луночные планшеты по 100 мкл 10% ФБС-МДСИ и культивировали при 37°С, 5% со2 инкубатор. После 12 ч, средний был изменен на среде, содержащей различные концентрации алоэ-эмодин (0, 2.5, 5, 10 и 20 мкм). Клетки культивировали в течение дополнительных 24, 48, 72 и 96 ч, и 10 мкл ССК-8 затем в каждую лунку добавляли. Клетки инкубировали в течение 2 ч и оптическую плотность измеряли при 450 нм.
Мягкий агар пробирного
Мягкие анализа агара проводили в 6-луночных планшетах, содержащих два слоя агара (агар Бакто; BD биотехнологии, Франклин Лейкс, Нью-Джерси, США) и различные концентрации алоэ-эмодин (0, 2.5, 5, 10 и 20 мкм). Нижний слой состоял из 0,5% агара в 1 мл базальная среда игла (БЭМ; Сигма-Олдрич) с 10% ФБС. Верхний слой состоял из 0,33% агара в 1 мл БЭМ с 10% ФБС, содержащий 8×103 ТЕ1 клеток. В ТЕ1 клеток, внедренных в агаре инкубируют при 37°С влажном инкубаторе в течение 14 дней, и колонии были получены с использованием микроскопа с помощью изображения-Pro программное обеспечение плюс (версия 6; кибернетика Медиа, Инк., Роквилл, Мэриленд, США) и MicroPublisher 5.0 РТВ камеры (Олимпус Корпорейшн, Токио, Япония).
Анализ клеточного цикла
Для подачи проточной анализ клеточного цикла, ТЕ1 клеток (1.5×106) высевали в 60-мм блюдо. После 12 ч культуры, клетки трижды промывали фосфатно-буферным Dulbecco по солевым раствором (DPBS, рН 7,2). Клетки далее культивировали в течение 48 ч в среду dmem без ФБС. Затем, ФССП-бесплатные МДСИ был удален, и различной концентрацией алоэ-эмодин (0, 2.5, 5, 10 и 20 мкм) в dmem с 10% ФБС были добавлены к каждому блюду. После культивирования в течение дополнительных 48 ч, клетки trypsinized, промывают ледяной DPBS и закреплены с ледяной 70% этанола при -20°C в течение ночи. Затем клетки дважды промывали DPBS, инкубировали с 0,5 мг/мл Рнказы а и 200 мкг/мл пропидия йодида в DPBS при комнатной температуре в течение 30 мин в темноте, и подвергают проточной цитометрии с использованием проточного цитометра FACSCalibur (BD биотехнологии). Процент клеток в различных фаз клеточного цикла (g0 и/Г1, или Г2/М) были рассчитаны.
Западный blotting
В общей сложности 1,5×106 ТЕ1 клетки высевали и культивировали в 10-сантиметровое блюдо для 24 сек. Клетки обрабатывали различными концентрациями алоэ-эмодин (0, 2.5, 5, 10 и 20 мкм) в течение дополнительных 24 ч. Затем клетки собирают, и лизатах клеток были собраны в модифицированной radioimmunoprecipitation буфера анализа (50 мм Трис-основание, 1% НП-40, 0.25% супероксиддисмутазы, 150 мм NaCl, 1 мм этилендиаминтетрауксусной кислоты и 0,1% ДСН). В общей сложности 50 мкг белков подвергается 12% ДСН-полиакриламидного гель-электрофореза. На нитроцеллюлозные мембраны (Hybond-с чистой;Грузия, Чалфонт, Великобритания) с перенесенным белка инкубировали с конкретными первичными антителами [анти-акт (1:200), п-акт (1:200), ЭРК (1:200), п-ЭРК (1:200) или α-тубулина (1:1,000)] при температуре 4°C в течение ночи, после инкубации с соответствующими вторичными антителами (1:1000) за 2 ч при комнатной температуре. Были полосы белка обнаруживается при усиленной хемилюминесценции (ЭХЛ) комплект (Бейо ЭСЛ плюс; Институт Beyotime биотехнологии) после гибридизации со специфическим вторичным антителом.
Циклин Д1 люциферазы анализа
ТЕ1 клетки (600×103 клеток/лунку) высевали и культивировали в 24-луночных планшетах в течение 12 ч, до быть трансфецирована 400 НГ pGL4.29/Люк/Циклин D1 репортер ген плазмиды (любезно предоставлены д-р Крис Альбанезе, Отдел развития и молекулярной биологии, Альберт Эйнштейн онкологический Центр, колледж им. Альберта Эйнштейна, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США) с помощью ДНК-трансфекции методом (jetPRIME®, Polyplus-трансфекции® СА, Ийкирш-граффанштадан, Франция). Этот репортер Гена был построен из -1,715 до +134 регион человеческим циклин D1 промоутер (41). Среда была заменена средой, содержащей различные алоэ-эмодин концентрациях (0, 2.5, 5, 10 и 20 мкм) 6 ч после трансфекции. Для определения люциферазы, клетки инкубировали в течение еще 24 ч. Люциферазы анализы были выполнены с двойной Люциферазы® репортер (ДЛР™) анализ системы (Promega Corporation, в Мэдисон, Висконсин, США) в соответствии с протоколом производителя. Обнаружение проводилось в центре ЛБ 960 микропланшет люминометре (технологии Бертольд GmbH & ко. Кг, Бад-Вильдбад, Германия), и данные были рассчитаны как среднее значение трех независимых экспериментов.
Статистический анализ
Все данные были зарегистрированы, а означает, ± стандартная ошибка или стандартное отклонение, рассчитанное с помощью статистического программного обеспечения SPSS версии 17.0 (SPSS, в Инк. Чикаго, Иллинойс, США). Один факторного анализа дисперсионный были использованы для статистического анализа. P<0,05 считалось, чтобы указать на статистически значимую разницу.
Результаты
Акт и erk активированы в клеточной линии ЕС
Поскольку МЕК/erk и PI3K/акт сигнальные пути имеют важное значение в канцерогенезе, уровень активации этих путей в клетках ЕС был исследован. Лизатах клеток различных клеточных линий человека, ЕС собирались и подвергали вестерн-блот анализ для обнаружения акт и erk фосфорилирования. Акт фосфорилирования по Ser473 был обнаружен в Eca109, ТЕ1 и KYSE140 клеток. ЭРК фосфорилирования был обнаружен в Eca109, ТЕ1 и KYSE140 клеток. Фосфорилирование не могли быть обнаружены в любой акт или ЕРК в EC9706 клеточной линии (фиг. 1).
Алоэ-эмодин ТЕ1 подавляет пролиферацию клеток и якорь-независимого роста клеток
Алоэ-эмодин-это вещество, получаемое из алоэ или ринита палматум , который эффективно подавляет рост раковых клеток в рак желудка, рак простаты и толстой кишки раковые клетки (Рис. 2А) (42,43). Чтобы исследовать степень, в которой алоэ-эмодин может подавлять клеточную пролиферацию ЕК, рост ТЕ1 клетки и якорь-независимый был осмотрен рост клеток. В анализе цитотоксичности, 90% клеток, выживших после лечения с 20 мкм алоэ-эмодин в течение 48 ч (Рис. 2Б). С целью изучения уровня к которому алоэ-эмодин ТЕ1 могут ингибировать пролиферацию клеток, 2.5, 5, 10 и 20 мкм алоэ-эмодин был добавлен к средней ТЕ1 клеток, и ССК-8 анализ была выполнена. Эти данные указывают, что алоэ-эмодин ТЕ1 подавлял пролиферацию клеток в зависимости от дозы образом (фиг. 3А). Якорь-независимый анализ роста клеток проводилась на ТЕ1 клеток в присутствии алоэ-эмодин. Результаты показали, что алоэ-эмодин может подавлять образование колоний ТЕ1 клеток в зависимости от дозы образом (фиг. 3Б).
Алоэ-эмодин ингибирует akt и активности ЭРК
Алоэ-эмодин был использован для того чтобы заблокировать erk и акт-соответствующим сигнальных путей, активированных в ТЕ1 клеток. Вестерн-блот данные показали, что алоэ-эмодин ингибирует фосфорилирование акт по Ser473 (Рис. 4А). После акт Ser9 фосфорилирование GSK3ß также снизились в доз-зависимом образе. Кроме того, фосфорилирование erk и его нисходящие цели, RSK2, также были исследованы. Результаты показали, что фосфорилирование ЭРК в Thr202/Tyr204, RSK2 на Ser360 и creb по Ser133 также ингибируется алоэ-эмодин лечения (Рис. 4Б).
Алоэ-эмодин подавляет рост ТЕ1 клеток за счет уменьшения числа клеток в s фазе
Чтобы определить, в какой степени алоэ-эмодин-опосредованного роста ТЕ1 клеток было связано с арестом клеточного цикла, анализ клеточного цикла проводили. Данные показали, что лечение с увеличением концентрации алоэ-эмодин в течение 48 ч приводила к дозозависимому снижению числа клеток в s фазе (Рис. 5А).
Алоэ-эмодин ингибирует циклин Д1 выражение в ТЕ1 клеток
Akt и ее вниз по течению киназы GSK3ß регулирования циклин D1 транскрипции, который регулирует клеточный переход из G1 в s фазу (44). Чтобы исследовать степень, в которой алоэ-эмодин-опосредованное сокращение фазы связывается с циклин выражение, репортер циклин D1 ген анализ проводился с алоэ-эмодин лечения. Циклин Д1 репортер ген анализ показал, что алоэ-эмодин может ингибировать циклин Д1 транскрипционную активность в зависимости от дозы образом (фиг. 5Б).
Обсуждение
Тропа transduction сигнала играют важную роль в канцерогенезе (45). Оба акт и erk важные молекулы в МЕК/erk и PI3K/акт сигнальной трансдукции (46,47). В настоящем исследовании, erk и акт были активированы в клеточной линии ЕС, в том числе ТЕ1, Eca109 и КЫСЕ 140, из которого следует, что эти два процесса активации являются важными пищевода, опухолей и развития. Предыдущие исследования также показали, что оба МЕК/erk и PI3K/акт сигнализации включаются в ЕШКО (8,48,49). Поэтому, блокируя эти два пути является перспективной стратегией для лечения EC и химиопрофилактика.
Предыдущие исследования на раковые клетки показал, что алоэ-эмодин обладает антипролиферативным действием и может вызывать апоптоз в высоких дозах (50). Алоэ-эмодин подавляет рак предстательной железы рак путем пристреливать mtorc2 комплексов и ингибирующих рост в доз-зависимом образе, с максимальной ингибирующий эффект в концентрации 15 мкм (36). Напротив, другие исследования показали, что алоэ-эмодин обладает антипролиферативным действием и индуцирует апоптоз в 75 мкм человеческой гепатомы А-7 клеток через подавление калпаина-2 и убиквитин-протеин лигазы Е3А (51). В настоящем исследовании, алоэ-эмодин были цитотоксическое действие на клетки ЕС. Таким образом, в более низких дозах, чем те, о которых сообщалось ранее (<20 мкм), алоэ-эмодин ТЕ1 ингибирует пролиферацию клеток и якорь-независимого роста клеток в зависимости от дозы образом. Анализ клеточного цикла показали, что алоэ-эмодин ингибирует вступление клеток в s-фазе. Эти данные продемонстрировали, что алоэ-эмодин является перспективным соединением для подавления роста клеток ЕС.
Алоэ-эмодин, как сообщается, ингибируют пролиферацию клеток опухоли с помощью различных механизмов (35,50). Алоэ-эмодин индуцированной G2 В/М арест и дифференциации клеток рака шейки матки (52), а индуцированного апоптоза ганглиозных клеток сетчатки при глаукомной пациентов через регулирование ЭРК фосфорилирования (53). Алоэ-эмодин индуцированного апоптоза, аутофагии и дифференцировки клеток глиомы путем ингибирования действия ЭРК (54). В текущем исследовании, алоэ-эмодин в низких дозах ингибирует akt и ЭРК фосфорилирования, что согласуется с предыдущем исследовании авторов на простате раковые клетки (РС3) (36). Однако, потеря PTEN вызвало сильное активации акт, который, в свою очередь, ослабило фосфо-erk-сигнальный. Это может быть объяснением отсутствия эффекта "ЭРК" (55). В текущем исследовании, GSK3ß и RSK2, вниз по течению киназы акт, также были заторможены, как фосфорилирование транскрипционных факторов КРЕБСА. Это говорит о том, что алоэ-эмодин может подавить МЕК/erk и PI3K/акт сигнальных путей. Однако, необходимо дальнейшее расследование, чтобы определить, если это может быть вызвано одной или нескольких целей. Кроме того, алоэ-эмодин ингибирует циклин D1 транскрипции в настоящем исследовании, которые могут быть связаны с акт и erk путь торможения.
В заключение, настоящее исследование продемонстрировало, что акт и erk были активированы в клетках ЭУ. Алоэ-эмодин подавляется ЕС ТЕ1 пролиферации клеток посредством ингибирования акт, ЭРК и их нисходящие молекул, таким образом регулирующий транскрипцию циклина Д1. Дальнейшие исследования на алоэ-эмодин и его потенциального использования в качестве терапевтического агента для ЕС должны быть проведены.
Благодарности
Данное исследование при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (г. Пекин, Китай; Грант нос. 81372269 и U1304813), научного Фонда провинции Хэнань Китая (Чжэнчжоу, Китай; Грант нос. 112106000039, 13HASTIT022, 2011A310009, 12B310022, 13A310553 и 14A310006) и ключевых научных и технологических программ города Чжэнчжоу (Чжэнчжоу, Китай; Грант нет. 141PPTGG449).
Оставить комментарий