三氧化二砷聯合維A酸對惡性黑色素瘤細胞株A375的增殖、遷移能力影響及其可能分子機制的探討

張海鵬

[摘要] 目的 研究三氧化二砷（As2O3）聯合維A酸對惡性黑色素瘤細胞株A375的增殖、遷移能力影響及其可能的分子機制。 方法 常規培養黑色素瘤細胞株A375，分為空白對照組（不含藥物的DMEM處理）、As2O3組（10 μmol/L As2O3）、全反式維A酸（at-RA）組（10 μmol/L at-RA）、As2O3+at-RA組（10 μmol/L As2O3聯合10 μmol/L at-RA）。MTT法檢測細胞活力，劃痕試驗檢測細胞遷移能力，Western-blot法檢測MMP-2、Caspase-2的蛋白水平。 結果 ①As2O3+at-RA組的細胞活力為（35.8±7.3）%，低于As2O3組的（62.4±10.3）%和at-RA組的（59.3±11.3）%，差異有統計學意義（P < 0.05）；②As2O3+at-RA組的遷移能力相對值為（21.3±6.3）%，低于As2O3組的（55.4±9.5）%和at-RA組的（57.1±10.4）%，差異有統計學意義（P < 0.05）；③As2O3+at-RA組的Caspase-2蛋白含量為（274.1±42.4）%，高于As2O3組（175.2±29.4）%和at-RA組（181.4±23.8）%；As2O3+at-RA組的MMP-2蛋白含量為（36.2±8.2）%，低于As2O3組（64.2±10.4）%和at-RA組（62.7±9.4）%。 結論 As2O3和at-RA聯合應用能夠抑制黑色素瘤細胞株A375的增殖和遷移能力，這一作用可能是通過上調Caspase-2、下調MMP-2來發揮的。

[關鍵詞] 黑色素瘤；三氧化二砷；維A酸；增殖；遷移

[中圖分類號] R739.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2014）01（b）-0028-04

Effects of arsenic trioxide and retinoids on proliferation and migration of melanoma cell line A375 and its mechanism

ZHANG Haipeng

Department of Dermatological， Yuhang District Maternal and Child Care Service Centre， Zhejiang Province， Hangzhou 311100， China

[Abstract] Objective To study the effect of arsenic trioxide （As2O3） and retinoids on proliferation and migration of melanoma cell line A375 and its mechanism. Methods Melanoma cell line A375 were cultured and divided into vacuity contrast group （treated with DMEM）， As2O3 group （treated with 10 μmol/L As2O3）， at-RA group （treated with 10 μmol/L at-RA）， As2O3+at-RA group （treated with 10 μmol/L As2O3 and 10 μmol/L at-RA）. Then vitality was detected by MTT， migration was detected by wound-healing assay and protein level of MMP-2， Caspase-2 were detected by Western-blot. Results ①Cell vitality value of As2O3+at-RA group [（35.8±7.3）%] was lower than As2O3 group [（62.4±10.3）%] and at-RA group [（59.3±11.3）%]. ②Migration relative value of As2O3+at-RA group [（21.3±6.3）%] was lower than As2O3 group [（55.4±9.5）%] and at-RA group [（57.1±10.4）%]. ③Caspase protein level of As2O3+at-RA group [（274.1±42.4）% ]was higher than As2O3 group [（175.2±29.4）%] and at-RA group [（181.4±23.8）%]； MMP-2 protein level of As2O3+at-RA group [（36.2±8.2）%] was lower than As2O3 group [（64.2±10.4）%] and at-RA group [（62.7±9.4）%]. Conclusion As2O3 combined with at-RA can reduce the migration and proliferation ability of melanoma cell line A375， and down-regulation of MMP-2， up-regulation of Caspase-2 may be its possible molecular mechanism.

[Key words] Melanoma； Arsenic trioxide； Retinoids； Migration； Proliferation

黑色素瘤是一類具有高度惡性生物學行為的皮膚腫瘤，來源于皮膚基底部的黑色素細胞。近年來，我國的黑色素瘤發病率不斷升高，年發病例數已超過10 000例[1]。早期發現的患者可通過手術切除；中晚期患者則缺乏有效的治療手段，手術切除困難，化療效果不佳?；诤谏亓鲈鲋?、遷移等惡性生物學行為，探尋能夠抑制該生物學行為的治療方式具有積極的臨床應用前景[2]。本研究通過培養惡性黑色素瘤細胞株A375來分析三氧化二砷（As2O3）聯合維A酸對其增殖、遷移能力影響及其可能的分子機制，現報道如下：

1 材料與方法

1.1 材料

惡性黑色素瘤細胞株A375購買于中科院細胞庫；DMEM培養基和胎牛血清均購買于Gbico公司；抗體購買于Abcam公司；離心管和細胞培養板購買于Corning公司；全反式維A酸（at-RA）、As2O3等藥品購買于Sigma公司。

1.2 方法

1.2.1 細胞復蘇和培養方法 將細胞從液氮罐中取出后迅速置于37℃水浴鍋中，并將細胞懸液移入15 mL離心管中，1000 r/min離心10 min，棄上清后用5 mL含10%胎牛血清的DMEM培養基重懸，移入培養瓶中在37℃、5%CO2孵箱中培養。當細胞鋪滿70%～80%且處于對數生長期時，用胰酶常規消化，傳代并接種于12孔板。

1.2.2 細胞處理方法 當12孔板內細胞鋪滿70%～80%后，將含血清的DMEM更換為不含血清的DMEM培養24 h，而后分別用不含藥物的DMEM（空白對照組）、10 μmol/L As2O3（As2O3組）、10 μmol/L at-RA（at-RA組）、10 μmol/L As2O3聯合10 μmol/L at-RA（As2O3+at-RA組）處理。24 h后進行相應檢測。

1.2.3 MTT法 藥物處理24 h后，小心吸去上清，加入160 μL DMEM培養基、40 μL 0.5%MTT溶液，孵箱中繼續培養4 h，而后吸盡上清，每孔加入200 μL二甲基亞砜，置于搖床上低速振蕩10 min，而后在酶標測儀上檢測490 nm處的吸光值，計算細胞活性。其中，以空白對照組細胞的增殖能力為100%，分別計算As2O3組、at-RA組、As2O3+at-RA組細胞增殖能力的相對值。

1.2.4 劃痕試驗 加藥處理同時用無菌的200 μL槍頭沿細胞孔中央在孔底部做一劃痕，于鏡下觀察并拍照記錄（0 h）；放回孵箱繼續培養24 h，而后取出培養板于鏡下觀察并拍照記錄（24 h）。所得圖像用Image J分析，計算0 h和24 h時劃痕的面積A0和A24，以（A0-A24）/A0反映細胞的遷移能力。其中以空白對照組細胞的遷移能力為100%，分別計算As2O3組、at-RA組、As2O3+at-RA組細胞遷移能力的相對值。

1.2.5 Western-blot法 在細胞孔內加入60 μL蛋白裂解液RIPA，用細胞刮刀刮碎細胞后轉移至1.5 mL離心管內，于4℃、12 000 r/min離心10 min，取上清通過BCA法進行蛋白濃度定量，上樣量按每孔80 mg總蛋白計算。配置4%的濃縮膠和10%的分離膠，點樣后進行100 V、20 min，120 V、90 min的垂直電泳和100 V、90 min的電轉膜。完成后取出NC膜投入5%脫脂牛奶中，室溫封閉2 h，而后在TBST溶液中震蕩洗滌5 min×3遍，根據分子量裁剪NC膜并分別加入2%BSA溶液配置的1∶1000的MMP-2、Caspase-9、actin第一抗體，4℃搖床孵育過夜。第2天取出NC膜，TBST溶液中震蕩洗滌5 min ×3遍，加入5%脫脂牛奶配置的1∶1000的HRP標記的種屬特異行第二抗體、室溫孵育2 h后在TBST溶液中震蕩洗滌10 min ×3遍。最后進行顯影。計算蛋白條帶的灰度值，以Tob灰度值/actin灰度值作為蛋白含量，令對照組的目的基因蛋白含量的均值為100%，計算As2O3組、at-RA組、As2O3+at-RA組的蛋白含量。

1.3 統計學方法

采用SPSS 18.0統計學軟件進行數據分析，計量資料數據用均數±標準差（x±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗，以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 細胞增殖能力

As2O3組、at-RA組、As2O3+at-RA組的細胞活力分別為（62.4±10.3）%、（59.3±11.3）%、（35.8±7.3）%，均低于空白對照組，差異有統計學意義（P < 0.05），且As2O3+at-RA組的細胞活力低于 As2O3組和at-RA組，差異有統計學意義（P < 0.05）。見表1、圖1。

與空白對照組比較，*P < 0.05；與As2O3+at-RA組比較，#P < 0.05

圖1 不同處理組A375細胞的細胞活力情況

2.2 細胞遷移能力

四組細胞0 h和24 h時的劃痕情況見圖2，As2O3組、at-RA組、As2O3+at-RA組的遷移能力相對值分別為（55.4±9.5）%、（57.1±10.4）%、（21.3±6.3）%，均低于空白對照組，差異有統計學意義（P < 0.05），且As2O3+at-RA組的遷移能力相對值低于As2O3組和at-RA組，差異有統計學意義（P < 0.05）。見表1。

2.3 Caspase-2及MMP-2蛋白表達情況

As2O3組、at-RA組、As2O3+at-RA組的Caspase-2蛋白含量分別為（175.2±29.4）%、（181.4±23.8）%、（274.1±42.4）%，MMP-2蛋白含量分別為（64.2±10.4）%、（62.7±9.4）%、（36.2±8.2）%，均低于空白對照組，差異有統計學意義（P < 0.05）；且As2O3+at-RA組的Caspase-2蛋白水平高于As2O3組和at-RA組，MMP-2含量低于As2O3組和at-RA組，差異有統計學意義（P < 0.05）。見圖3、4、表1。

圖3 各組Caspase-2及MMP-2蛋白表達Western-blot條帶

與空白對照組比較，*P < 0.05；與As2O3+at-RA組比較，#P < 0.05

圖4 各組Caspase-2及MMP-2蛋白表達相對值

表1 不同處理條件對細胞增殖能力、遷移能力以及蛋白含量的影響（%，x±s）

注：與空白對照組比較，*P < 0.05；與As2O3+at-RA組比較，#P < 0.05

3 討論

As2O3是一類促進腫瘤細胞凋亡的誘導劑，能夠通過促進凋亡相關基因表達，抑制端粒酶活性，影響細胞周期蛋白含量，改變線粒體膜電位等來發揮促凋亡作用[3]。已有研究報道了As2O3具有誘導黑色素瘤細胞凋亡的作用，其對細胞增殖活性的抑制率達到了50%～60%[4]。維A酸是維生素A在體內的代謝產物或衍生產物，包括全反式維A酸、13順維A酸、9順維A酸3種，對上皮組織和細胞的生長、分化等均起到調節作用[5]。目前的研究認為，維A酸具有誘導黑色素瘤細胞凋亡的作用，且以全反式維A酸的作用最為明顯，對細胞增殖的抑制率最高可達65%[6]。

盡管As2O3和維A酸能夠促進黑色素瘤細胞的凋亡，但在兩種藥物單獨應用時并不能完全阻斷腫瘤細胞的增殖過程，因而無法有效控制黑色素瘤的發展和浸潤。國外Ribeiro等[7]的研究用As2O3和維A酸共同處理黑色素瘤細胞株，結果發現兩種能夠在抑制腫瘤增殖和遷移方面發揮協同作用。近年來，國內也逐步開展了關于黑色素瘤生物學行為方面的研究，張國強等[8]和牛新武等[9-10]分別報道了As2O3和維A酸對黑色素瘤細胞生物學行為的調節作用，但是關于兩種藥物聯合應用仍缺乏相關的研究。

本研究采用As2O3和維A酸共同處理黑色素瘤細胞株A375，探討其對腫瘤增殖、遷移能力的影響，并為臨床尋找有效的治療途徑提供參考。本研究中，分別通過MMT法和劃痕試驗來檢測藥物處理后A375細胞株的增殖和遷移能力。由結果可知，As2O3組、at-RA組的增殖和遷移能力均低于空白對照組，這與其他研究的結果相一致，即As2O3和維A酸單獨應用均能抑制黑色素瘤細胞的增殖和遷移能力。進一步通過比較As2O3+at-RA組與As2O3組、at-RA組的細胞增殖和遷移能力可知，兩種藥物聯合應用能夠更為明顯的降低細胞的遷移和增殖能力。

目前，對于As2O3和at-RA酸抗腫瘤的機制尚未闡明，其潛在的分子作用靶點仍處于未知狀態[11]。探尋在黑色素瘤細胞增殖、遷移過程中的關鍵分子，有助于尋找更有效的生物治療靶點[12]。MMP-2是金屬蛋白酶家族的分子，能夠參與細胞外基質的講解過程，進而促進腫瘤細胞向周圍的浸潤，其含量與腫瘤的浸潤能力呈正相關[13-14]；Caspase-2則是執行細胞凋亡功能的重要分子，通過下游PI3K、ERK、NF-Kb等信號通路來介導，其含量與腫瘤的增殖能力呈負相關[15-16]。本研究通過Western-blot的方法檢測不同處理組間MMP-2、Caspase-2的含量可知，As2O3和at-RA處理均能上調Caspase-2、下調MMP-2的表達，并且兩者具有協同作用，當聯合給藥時，Caspase-2的表達得到了更為明顯的促進，MMP-2的表達則得到了更為明顯的抑制。這就說明上調Caspase-2、下調MMP-2可能是As2O3和at-RA發揮抗腫瘤作用的機制，同時也為臨床尋找黑色素細胞瘤的治療提供了新的分子靶點。

綜上所述，As2O3和at-RA聯合應用能夠抑制黑色素瘤細胞株A375的增殖和遷移能力，這一作用可能是通過上調Caspase-2、下調MMP-2來發揮的。

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（收稿日期：2013-11-14 本文編輯：程 銘）