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[学位]

冬凌草甲素诱导人骨髓瘤细胞LP-1凋亡及机制的实验研究

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Author:

赵晶 (赵晶.)

Abstract:

多发性骨髓瘤是一种起源于B细胞的恶性克隆性疾病,以骨髓中出现大量异常浆细胞、血清和/或尿中出现异常的单克隆免疫球蛋白,导致正常的免疫球蛋白合成受抑,同时伴发感染、贫血以及溶骨性损害为主要临床表现。目前多发性骨髓瘤的发病率已经占到血液系统恶性肿瘤发病率的15%,恶性肿瘤的1%,且目前发病率呈年轻化以及增加趋势。目前多发性骨髓瘤的治疗仍以传统化疗和造血干细胞移植为主。虽然随着近年来研究的不断深入,蛋白酶体抑制剂等新药的应用一定程度上改善了多发性骨髓瘤患者的预后,但是复发和耐药以及化疗药物的毒副作用仍是困扰多发性骨髓瘤治疗的关键问题。因此,需要明确认识多发性骨髓瘤的发病机制,寻找新的更加有效的、毒副作用低的靶向药物来治疗多发性骨髓瘤。冬凌草甲素(oridonin)是一种从中草药冬凌草中提取的四环二萜类化合物,已有多项研究发现冬凌草具有抗肿瘤作用,其抗肿瘤的机制目前尚不明确,可能与诱导肿瘤细胞凋亡、阻滞细胞周期、抑制端粒酶的活性相关,同时研究结果亦表明不同肿瘤细胞株的作用机制也有所不同。基于此,为明确oridonin是否具有抗多发性骨髓瘤的作用及其可能的作用机制,本研究以细胞凋亡为切入点,采用体外细胞培养,将oridonin作用于多发性骨髓瘤细胞,体外药物诱导多发性骨髓瘤细胞凋亡,观察细胞形态学变化,细胞流式仪分析细胞凋亡、自噬及周期变化,应用蛋白质组学技术分析蛋白表达谱的差异,从分子生物及蛋白质水平研究oridonin对多发性骨髓瘤细胞的作用及作用机制,研究oridonin诱导多发性骨髓瘤细胞凋的机制,旨在为多发性骨髓瘤的临床治疗寻找新的药物同时为研究药物对多发性骨髓瘤的作用新靶点提供基础理论平台。
目的:
1. 观察oridonin作用对多发性骨髓瘤LP-1细胞生长的影响,从分子水平研究oridonin诱导多发性骨髓瘤LP-1细胞凋亡的机制。
2. 运用蛋白质组学技术,构建oridonin作用前后LP-1细胞蛋白质表达谱,筛选并鉴定表达差异的蛋白质,并探讨其在oridonin诱导多发性骨髓瘤LP-1细胞凋亡机制中的作用。
方法:
1. 体外培养多发性骨髓瘤LP-1细胞株,不同浓度oridonin作用于LP-1细胞不同时间后,用MTT法计算细胞的生长抑制率。
2. 流式细胞仪检测不同浓度oridonin作用LP-1细胞不同时间后凋亡率、自噬率、细胞周期的变化。
3. 透射电镜观察oridonin作用前后LP-1细胞超微结构的变化。
4. 通过real time PCR及western-blot方法分析一定浓度oridonin作用LP-1前后Beclin 1、Bcl-2、Bax、Bid、Caspase-3、NF-κB、I-κB mRNA及蛋白质表达的变化。
5. 用细胞裂解、液氮冻融和超声破碎的方法,提取LP-1细胞的总蛋白质。采用固相PH梯度双向凝胶电泳(2-DE)技术分别构建oridonin作用前后LP-1细胞蛋白质组表达谱,用图像分析软件和人工比对的方法筛选两者之间差异表达的蛋白质点,差异蛋白质点经胶内酶切后,用MALDI-TOF-MS对肽混合物进行分析,获得肽质量指纹谱(Peptide Mass Fingerprinting, PMF),最后用Mascot软件在NCBInr和SwissProt等蛋白质数据库中对其进行检索和鉴定。 
6. 用western-blot及real time PCR技术对获得的差异表达蛋白质进行验证。
结果:
1. 5~50μmol/L oridonin作用LP-1细胞12、24、48、72小时后,细胞的增殖抑制率较相应的对照组明显升高(P<0.05),并且随着oridonin浓度的增加、作用时间的延长,增殖抑制作用呈时间-剂量依赖性增强。
2. 不同浓度的oridonin作用LP-1细胞24、48h后,凋亡及自噬率与各自的对照组相比均显著增加(P<0.05),且呈浓度时间依赖性增大。随着药物浓度的增加、作用时间的延长,G1期细胞所占比例无明显变化(P>0.05),S期细胞逐渐减少(P<0.05),G2/M期细胞比例逐渐增多(P<0.05)。
3. Oridonin作用LP-1细胞24h后,在电镜下可见典型的凋亡形态学改变。
4. Real time PCR、western-blot结果均显示不同浓度 oridonin作用LP-1细胞24h后,随着药物浓度的增加,LP-1细胞Beclin 1、Caspase3、Bid、Bax、I-κB表达上调(P<0.05),Bcl-2、NF-κB表达下调(P<0.05)。
5. 通过双向凝胶电泳构建了oridonin作用前后LP-1细胞表达蛋白质谱。细胞2-DE胶上分别识别到1260±41及1168±33个蛋白点。筛选发现24个表达差异蛋白质点,其中6个表达上调,18个表达下调。通过Image Master TM 2D Platinum软件分析,从中筛选了8个表达差异在2倍以上(≥2或≤0.5)的蛋白质点,并对其进行了质谱分析结合生物信息学检索。通过质谱鉴定,获得可能与细胞凋亡相关的差异表达蛋白质点7个,包括上调蛋白1个,下调蛋白6个。其中表达下调的蛋白分别为:微管解聚蛋白(stathmin)、二氢叶酸还原酶(DHFR)、硫氧还蛋白还原酶(trxR)、丝切蛋白(cofilin)、热休克蛋白、白血病相关磷酸化蛋白(LAP),表达上调的蛋白质为丙酮酸脱氢酶(PDHB)。
6. 通过real time PCR、western-blot方法验证差异蛋白质表达均与双向凝胶电泳结果一致,说明本研究中蛋白质组学研究结论可靠。
结论:
1. 不同浓度oridonin对LP-1细胞具有明显的增殖抑制作用,且抑制作用呈剂量和时间依赖效应。
2. Oridonin可诱导LP-1细胞发生凋亡,凋亡率呈现时间剂量依赖性。其机制可能通过上调Caspase-3、Bax、Bid表达,下调Bcl-2表达,激活线粒体凋亡途径诱导凋亡有关以及与抑制核转录因子NF-κB活性相关。同时oridonin诱导细胞产生自噬,可能与Becline1表达上调有关。
3. 构建了oridonin干预多发性骨髓瘤LP-1细胞的差异蛋白表达谱,筛选发现24个差异表达蛋白点,其中6个表达上调,18个表达下调。
4. 质谱鉴定发现7个与细胞凋亡相关的差异蛋白。它们分别为微管解聚蛋白(stathmin)、二氢叶酸还原酶(DHFR)、丙酮酸脱氢酶(PDHB)、硫氧还蛋白还原酶(TrxR)、丝切蛋白(cofilin)、热休克蛋白、白血病相关磷酸化蛋白(LAP),其中stathmin、DHFR蛋白在oridonin诱导人多发性骨髓瘤细胞的凋亡机制中起到重要作用。

Keyword:

多发性骨髓瘤冬凌草甲素凋亡蛋白质组

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  • [ 1 ] 西安交通大学医学部

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Basic Info :

Degree: 临床医学博士

Mentor: 张梅

Year: 2014

Language: Chinese

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