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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 芹菜素對(duì)乳腺癌MCF-7細(xì)胞系增殖抑制作用及其機(jī)制的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本研究以乳腺癌MCF-7細(xì)胞系為研究對(duì)象，探討芹菜素對(duì)其細(xì)胞周期的影響，以及不同濃度芹菜素處理后MCF-7細(xì)胞自噬水平的變化，并對(duì)以上兩方面機(jī)制進(jìn)行初步討論
- 詳細(xì)介紹：
- 方法：常規(guī)培養(yǎng)MCF-7細(xì)胞，用四甲基偶氮唑鹽法（MTT法）和克隆形成實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)芹菜素對(duì)乳腺癌MCF-7細(xì)胞系細(xì)胞增殖的影響。流式細(xì)胞儀檢測(cè)不同濃度芹菜素對(duì)MCF-7細(xì)胞系細(xì)胞周期的阻滯作用和自噬的誘導(dǎo)作用。Western Blotting檢測(cè)周期相關(guān)蛋白的表達(dá)和自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)。吖啶橙染色和GFP-LC3質(zhì)粒轉(zhuǎn)染后，熒光顯微鏡觀察細(xì)胞自噬囊泡的情況。 結(jié)果：MTT和克隆形成試驗(yàn)顯示：芹菜素對(duì)MCF-7細(xì)胞具有明顯的增殖抑制作用。流式細(xì)胞計(jì)數(shù)顯示：芹菜素能夠使MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生明顯的G2/M期阻滯，不同濃度組細(xì)胞G2/M期所占的比例具有顯著性差異（p<0.05）；芹菜素能夠誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞發(fā)生自噬，且自噬程度隨藥物濃度的增加而增加，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p<0.05）。AO染色流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果顯示：隨著芹菜素濃度的增高，自噬的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，具有顯著性差異（p＜0.05）。GFP-LC3質(zhì)粒轉(zhuǎn)染結(jié)果顯示：隨著芹菜素濃度的增高，綠色熒光顆粒逐漸增多，且熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，具有顯著性差異（p＜0.05）。Western Blotting顯示，隨著芹菜素濃度的增加，cyclinA，cyclinB1，Cdc2，Cdc25C含量降低，p21，p-Cdc2，p-Cdc25Cc，p-Chk-2含量增加。此外，芹菜素處理后PI3K/Akt通路中p-Akt的含量減少；LC3的含量增加，p-Akt及mTOR的表達(dá)均明顯減少。 結(jié)論：芹菜素主要通過(guò)細(xì)胞周期阻滯及誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬性死亡這兩種方式抑制細(xì)胞增殖，其機(jī)制可能與PI3K/Akt通路的抑制有關(guān)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 乳腺癌已成為嚴(yán)重危害女性健康的疾病，發(fā)病率有逐年增加的趨勢(shì)。目前乳腺癌治療主要是手術(shù)及術(shù)后化療，但多數(shù)藥物在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)，也對(duì)正常細(xì)胞造成損傷，其副作用影響著患者的生活質(zhì)量。 因此，從天然植物中尋找低毒，高效的抗腫瘤藥物成為目前研究的熱點(diǎn)。本研究以乳腺癌MCF-7細(xì)胞系為研究對(duì)象，探討芹菜素對(duì)其細(xì)胞周期的影響，及不同濃度芹菜素處理后細(xì)胞自噬水平的變化，并對(duì)以上兩方面機(jī)制進(jìn)行初步討論
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 目前，乳腺癌化療雖能明顯改善乳腺癌患者預(yù)后，但其副作用卻限制了化療藥物的使用。芹菜素有別于其他藥物，它不僅能有效抑制癌細(xì)胞增殖，且副作用較小，應(yīng)用前景廣泛；芹菜素能通過(guò)阻滯細(xì)胞周期，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生自噬性死亡等方式有效抑制乳腺癌MCF-7細(xì)胞系增殖，并在分子水平對(duì)其機(jī)制進(jìn)行初步探討。芹菜素體內(nèi)試驗(yàn)為將來(lái)的臨床試驗(yàn)提供參考。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 芹菜素作為一種低毒副作用的新型輔助化療藥物，擁有著廣闊的應(yīng)用前景，它不僅可以與傳統(tǒng)化療藥一起協(xié)同作用于腫瘤細(xì)胞，降低傳統(tǒng)化療藥的使用劑量，減少毒副作用，它還可以在預(yù)防腫瘤發(fā)生方面發(fā)揮自己的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本研究以乳腺癌MCF-7細(xì)胞系為研究對(duì)象，探討芹菜素對(duì)細(xì)胞周期的影響，及不同濃度芹菜素處理后細(xì)胞自噬水平的變化，并對(duì)以上兩方面機(jī)制進(jìn)行初步討論。 MTT和克隆形成試驗(yàn)：芹菜素對(duì)MCF-7細(xì)胞具有明顯的增殖抑制作用。流式細(xì)胞計(jì)數(shù)：芹菜素能使MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生G2/M期阻滯，不同濃度組細(xì)胞G2/M期所占比例差異顯著；芹菜素能誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞發(fā)生自噬，且自噬程度隨藥物濃度增加而增加。AO染色流式細(xì)胞儀檢測(cè)：隨芹菜素濃度增高，自噬熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，具有顯著性差異。GFP-LC3質(zhì)粒轉(zhuǎn)染：隨芹菜素濃度增高，綠色熒光顆粒逐漸增多，且熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，具有顯著性差異。Western Blotting：隨芹菜素濃度增加，cyclinA，cyclinB1，Cdc2，Cdc25C含量降低，p21，p-Cdc2，p-Cdc25Cc，p-Chk-2含量增加。此外，芹菜素處理后PI3K/Akt通路中p-Akt的含量減少；LC3含量增加，p-Akt及mTOR表達(dá)均明顯減少。 結(jié)論：芹菜素主要通過(guò)細(xì)胞周期阻滯及自噬性死亡這兩種方式抑制細(xì)胞增殖，機(jī)制可能與PI3K/Akt通路的抑制有關(guān)。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 1.Patel, D., Shukla, S. & Gupta, S. Apigenin and cancer chemoprevention: progress, potential and promise (review). Int J Oncol 30, 233-245 (2007). 2.Choi, E.J. & Kim, G.H. Apigenin causes G(2)/M arrest associated with the modulation of p21(Cip1) and Cdc2 and activates p53-dependent apoptosis pathway in human breast cancer SK-BR-3 cells. J Nutr Biochem 20, 285-290 (2009). 3.Hu, X.W., Meng, D. & Fang, J. Apigenin inhibited migration and invasion of human ovarian cancer A2780 cells through focal adhesion kinase. Carcinogenesis 29, 2369-2376 (2008). 4.Choi, E.J. & Kim, G.H. 5-Fluorouracil combined with apigenin enhances anticancer activity through induction of apoptosis in human breast cancer MDA-MB-453 cells. Oncol Rep 22, 1533-1537 (2009). 5.Hennessy, B.T., Smith, D.L., Ram, P.T., Lu, Y. & Mills, G.B. Exploiting the PI3K/AKT pathway for cancer drug discovery. Nat Rev Drug Discov 4, 988-1004 (2005).
同類課題研究水平概述
- 乳腺癌已成為嚴(yán)重危害女性健康的疾病，且發(fā)病率有逐年增加趨勢(shì)。目前，乳腺癌治療主要是手術(shù)及術(shù)后化療，但多數(shù)化療藥物在殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)，也對(duì)正常細(xì)胞造成損傷，其副作用在一定程度上影響了腫瘤患者的生活質(zhì)量。 因此，從天然植物中尋找低毒，高效的抗腫瘤藥物成為目前研究點(diǎn)。 芹菜素是一種黃酮類化合物，廣泛存在于蔬菜，水果及茶葉中。據(jù)報(bào)道，芹菜素能夠?qū)θ橄侔?，前列腺癌等多種癌細(xì)胞系產(chǎn)生增殖抑制作用。因其能夠選擇性地抑制腫瘤細(xì)胞增殖而對(duì)正常細(xì)胞影響較小，且具有毒性小、致突變作用低等優(yōu)勢(shì)引起人們廣泛關(guān)注。 標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期分為四期：G1期、S期、G2期和M期。細(xì)胞周期中，基因組DNA在S期完整地復(fù)制成兩份拷貝，然后在M期將這兩份拷貝準(zhǔn)確無(wú)誤地分配給子代細(xì)胞。如果這一過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)誤，且沒(méi)有及時(shí)糾正，將導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定，甚至變異。但細(xì)胞在長(zhǎng)期的進(jìn)化中發(fā)展出一套保證細(xì)胞周期中DNA復(fù)制和染色體分配質(zhì)量的檢查機(jī)制，被稱為細(xì)胞周期檢查點(diǎn)。整個(gè)細(xì)胞周期中存在著兩個(gè)重要的檢查點(diǎn)，分別為G1/S和G2/M周期檢查點(diǎn)。一旦細(xì)胞DNA受到損傷，細(xì)胞周期就會(huì)被阻滯在G1/S或G2/M檢查點(diǎn)，從而給細(xì)胞充分的時(shí)間對(duì)DNA進(jìn)行修復(fù)，這樣便保證細(xì)胞遺傳的穩(wěn)定性。 自噬是細(xì)胞利用溶酶體降解自身受損的細(xì)胞器和大分子物質(zhì)過(guò)程，是真核細(xì)胞特有的生命現(xiàn)象。自噬與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)腫瘤細(xì)胞處于缺氧、缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等不利環(huán)境時(shí)，細(xì)胞迫切需要能量產(chǎn)生，這時(shí)自噬所介導(dǎo)的分解代謝過(guò)程開(kāi)始發(fā)揮作用，該過(guò)程產(chǎn)生的氨基酸、脂肪酸等降解產(chǎn)物可供細(xì)胞重新利用，使細(xì)胞內(nèi)環(huán)境恢復(fù)穩(wěn)定。另外自噬與腫瘤細(xì)胞的耐藥性密切相關(guān)?；熕幬飼?huì)造成細(xì)胞器的損傷，使細(xì)胞內(nèi)環(huán)境遭到破壞。但腫瘤細(xì)胞能通過(guò)自噬可清除受損的細(xì)胞器，從而避免凋亡產(chǎn)生。由此可見(jiàn)，自噬是一種自我保護(hù)機(jī)制，可降低腫瘤細(xì)胞受到的應(yīng)激損傷，維持了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài),但這種作用卻成為了抗腫瘤治療的障礙。 然而，大量證據(jù)證明，自噬除了具有保護(hù)細(xì)胞，維持細(xì)胞生存作用外，還可能因自噬過(guò)度而發(fā)生自噬性死亡，而這一機(jī)制被認(rèn)為是抑制腫瘤發(fā)生的機(jī)制之一。實(shí)驗(yàn)證明，有些細(xì)胞死亡伴有自噬特征，細(xì)胞中有大量自噬體存在，長(zhǎng)期應(yīng)激狀態(tài)及不斷進(jìn)展的自噬作用最終會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，自噬對(duì)腫瘤具有雙向作用，即自噬既能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)也能促進(jìn)腫瘤退化。
