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编号:10274267
蛙皮素对结肠癌细胞株调控及其受体后信息传导
http://www.100md.com 《中华内科杂志》 2000年第6期
     作者:孙明军 姜若兰 傅宝玉

    单位:110001 沈阳, 中国医科大学第一临床学院消化内科

    关键词:铃蟾肽;结肠癌细胞株

    中华内科杂志000611 【摘要】 目的 研究蛙皮素对人结肠癌细胞株的生长调控及受体后的信息传导途径。方法 观察蛙皮素对人结肠癌细胞株clone A细胞的生长调控;应用液体闪烁测量法、γ-闪烁记数仪分别测定细胞内三磷酸肌醇及环磷酸腺苷含量;用荧光测定细胞内游离Ca2+浓度;参考TaKai法测定蛋白激酶C活性。结果 浓度为10-8~10-5mol/L的蛙皮素明显促进clone A细胞的生长(P<0.01)以及使上述物质含量及活性增加。此作用可被蛙皮素受体拮抗剂所阻断。结论 蛙皮素能促进clone A细胞生长,可能是通过磷酸肌醇和腺苷环化酶途径,蛋白激酶C也参与信息传导过程。
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    The effect of growth regulation and postreceptor signal transduction of bombesin on human colon cancer cell line

    SUN Mingjun, JIANG Ruolan, FU Baoyu. Department of Gastroenterology, The First Affiliated Hospital, China Medical University, Shengyang 110001,China

    【Abstract】 Objective To investigate the effect of growth regulation and postreceptor signal transduction of bombesin(BBS) on human colon cancer cell line. Methods Low differentiated clone A cells of human carcinoma were treated with different concentrations of BBS and the growth status was observed. Intracellular inositol 1,4,5-trisphosphate(IP3) and cyclic adnosine monophosphate(cAMP) were extracted, and their concentrations were measured by liquid scintillation technique and gamma scintillation counter. Intracellular free calcium concentration was detected by loading Fura-2/AM and fluorescence technique .Protein kinase C(PKC) was extracted from cytosol and membrane, and the activity of both parts was determined with TaKai method. Results Proliferation of clone A cell was observed with different concentrations of BBS(10-8~10-5 mol/L). The cell growth could be inhibited by BBS receptor antagonist. The production of intracellular IP3,Ca2+,cAMP and the activity of PKC both in cytosol and membrane were increased with BBS. These effects could also be inhibited by BBS receptor antagonist. Conclusion These results suggest that the growth of clone A cell can be promoted by BBS. The effect is possibly mediated by BBS receptor in cytomembrane. The postreceptor signal transduction might be performed by the pathways of inositol phosphate and adenyl cyclase. PKC might also be involved in this process.
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    【Key words】 Bombesin; Human colon cancer cell line

    蛙皮素(bombesin, BBS)是1种含14个氨基酸残基的多肽,广泛分布于胃肠道,可促进胃泌素释放和胃酸分泌,并为肿瘤细胞和多种细胞的生长因子。BBS能刺激小鼠结肠癌生长,并能促进小鼠结肠癌细胞的增殖[1,2]。BBS对人结肠癌细胞的调控及受体后信息传导的研究国内尚未见报道。我们观察了BBS对人结肠癌细胞株的生长调控以及三磷酸肌醇(IP3)、环磷酸腺苷(cAMP)含量、细胞内游离Ca2+浓度([Ca2+]i)和蛋白激酶C(PKC)活性的变化,以探讨BBS受体后信息的传导途径。

    材料和方法

    一、试剂

    RPMI 1640系美国GIBCO产品;BBS及[Leu13-ψ(CH2NH)-Leu14]-BBS由Sigma公司提供;噻唑氮蓝(MTT)为瑞士FLUKA公司产品;[3H] IP3检测系统由英国Amersham Life Science公司提供;125I-cAMP放免药盒为美国Incstar Corporation公司产品;Fura-2/AM购自中国医学科学院药物研究所;[r-32P]ATP为北京福瑞公司产品。
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    二、方法

    1.细胞培养: clone A细胞为人低分化结肠癌细胞株,由美国哈佛大学DANA-FARBER肿瘤研究所引进。细胞在10%小牛血清的RPMI 1640中培养,每2~3天传代1次。

    2.细胞生长的研究: 采用MTT比色法。将指数生长期的clone A细胞,经0.25%胰蛋白酶消化脱壁;用含10%小牛血清的RPMI 1640配成细胞悬液接种于培养板(3孔重复);培养12 h,弃去培养液,以无血清RPMI 1640培养24 h;再弃去原培养液,实验组加入新配制的含有不同浓度的BBS及其受体拮抗剂[Leu13-ψ(CH2NH)-Leu14]-BBS,对照组加入等量的培养液,空白组不含细胞;培养48 h后,加MTT 20 μl(5 mg/ml),培养4 h;弃上清,加入二甲基亚砜,待其沉淀产物完全溶解;于BIO-RAD 450型酶标仪上,用570 nm波长,测定各孔吸光度(A)值。
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    3.IP3的检测: 先提取细胞内IP3,然后应用液体闪烁测量法测定其含量。

    4.[Ca2+]i测定: 用Fura-2/AM负载后,用F-2000荧光比色计测定。

    5.cAMP的检测: 提取细胞内cAMP,然后应用γ-闪烁记数仪测定其含量。

    6.PKC的测定: 提取胞浆及胞膜中PKC,参考Takai等[3]介绍的方法测定其活性。

    7.统计学处理: 数据以±s表示,采用两组均数t检验和相关分析。

    结果

, http://www.100md.com     1.BBS对clone A细胞生长的影响:在浓度为10-8~10-5 mol/L时,BBS能显著促进clone A细胞的生长,且其作用与剂量呈正相关(r=0.957, P<0.01)(表1)。

    表1 不同浓度BBS对clone A细胞生长的影响 组别

    吸光度值(n=3,±s)

    对照组

    0.413±0.057

    BBS(mol/L)

    10-10

    0.415±0.024
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    10-9

    0.474±0.028

    10-8

    0.512±0.007*

    10-7

    0.617±0.045**

    10-6

    0.626±0.012**

    10-5

    0.632±0.003**
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    注:与对照组比较*P<0.01,**P<0.05 2.BBS受体拮抗剂对clone A细胞生长的影响:当BBS中加入[Leu13-ψ(CH2NH)-Leu14]-BBS 10-7~10-5 mol/L 浓度时,能显著抑制BBS对clone A细胞的促生长作用,其抑制作用呈剂量依赖关系(r=-0.95, P<0.01)。

    3.BBS对细胞内IP3、cAMP、Ca2+含量及PKC活性的影响:BBS能促进clone A细胞中IP3、cAMP、[Ca2+]i含量增加及PKC活性升高,且其作用呈剂量依赖关系(表2)。应用10-6 mol/L或10-5 mol/L BBS时,以上4种物质的浓度或活性在时间曲线上于5 min时达峰值。这种作用可被BBS受体拮抗剂所抑制(P<0.05)。
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    表2 BBS对clone A细胞IP3、cAMP、[Ca2+]i及PKC的影响(n=2,±s) 组别

    IP3

    (pmol/mg)

    cAMP

    (nmol/106cells)

    [Ca2+]i

    (nmol/L)

    PKC(pmol.mg-1.min-1)
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    胞浆

    胞膜

    对照组

    10.56±0.96

    0.94±0.08

    90.43±10.34

    159.76± 1.77

    351.28± 5.64

    BBS(mol/L)

    10-10

    10.17±0.46

    1.075±0.04
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    93.42±2.34

    163.44±4.89

    371.95± 0.53**

    10-9

    22.43±2.60**

    1.27±0.04**

    112.67±1.65*

    188.39±7.45**

    394.97± 7.45**

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    24.59±0.59*

    1.58±0.18**

    117.47±3.56*

    197.46±0.46*

    417.53± 3.49*

    10-7

    27.12±0.63*

    2.00±0.14*
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    120.53±2.21*

    209.33±0.9*

    448.0± 3.69*

    10-6

    28.64±1.99*

    2.25±0.07*

    149.33±1.17*

    208.83±15.68*

    492.65±10.27*
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    10-5

    35.24±2.69*

    2.55±0.07*

    221.63±3.65*

    246.95± 0.80*

    504.59±22.32*

    注:与对照组比较,*P<0.01,**P<0.05

    讨论

    近年来研究发现,BBS能促进结肠癌细胞生长,在体外,BBS刺激小鼠结肠癌细胞株MC-26的生长[1];在体内,BBS能增加小鼠结肠癌细胞株MC-26移植瘤的重量以及DNA和RNA的含量[2]。该实验结果表明:BBS能显著促进clone A细胞的生长,与文献报道相似。
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    BBS受体属于七跨膜区G蛋白偶联受体家族。在20%~40%人结肠癌标本中有BBS受体表达,在人结肠癌细胞株NCI-H716、裸鼠HT-29和小鼠结肠癌细胞株MC-26细胞上均有BBS受体表达,BBS受体拮抗剂RC-3095和RC-3044对人结肠癌细胞株HT-29异种移植瘤的生长,出现显著而持久的抑制效应[1]。该实验结果发现BBS受体拮抗剂能显著抑制clone A细胞的生长,提示BBS促进clone A细胞生长的作用是通过其特异性受体所介导的。

    IP3是肌醇磷脂酶信息传导系统中的重要信号分子。当激素作用于细胞膜受体后,通过G蛋白偶联,激活磷脂酶C,使磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸水解产生IP3和二酰基甘油,IP3能使内质网中Ca2+释放,使细胞内Ca2+增加,进一步激活钙调素依赖性蛋白激酶,引起蛋白质磷酸化;而二酰基甘油则通过激活PKC而引起蛋白质磷酸化。已有研究发现BBS能引起Swiss 3T3细胞中IP3和Ca2+增加[4]。该实验也发现BBS能促进IP3增加,提示BBS对clone A细胞的促生长作用是通过磷酸肌醇途径。
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    钙-钙调素信号传导系统在动物细胞中处于多种胞内信号的中心位置。BBS能使人结肠癌细胞株CoLo320、LoVo和HCT116细胞内Ca2+增加[5]。该实验结果与文献报道一致。

    cAMP是腺苷环化酶信号系统中重要的信使。BBS能使Swiss 3T3细胞cAMP增加,同时也能增加c-fos mRNA水平,说明cAMP在BBS诱导的有丝分裂中起重要作用[6]。该实验观察与文献报道一致。

    人们在研究Swiss 3T3细胞时发现BBS是通过对百日咳毒素敏感的G蛋白与其受体相偶联,产生活化PKC的信号[4]。活化的PKC使细胞内一些蛋白质或酶磷酸化,并促使其进入核内,激活特定基因,增加其转录和表达。PKC现已发现有12种同功酶,同时存在钙依赖性和非钙依赖性PKC的传导途径[7]。而钙依赖性PKC同功酶在有丝分裂信号传导过程中起作用[8]。该实验发现BBS能增加clone A细胞胞浆及胞膜中PKC的活性,提示BBS促进clone A细胞生长可能与PKC活性增加有关。
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    该研究提示BBS受体后信息传导途径,一方面可能是通过激活磷脂酶C,使细胞内IP3增加,进而使[Ca2+]i增加,通过钙-钙调素途径;另一方面可能是通过激活腺苷环化酶,使细胞内cAMP增加,进一步激活cAMP依赖性蛋白激酶,使蛋白质磷酸化,促进细胞增殖。此外,PKC在有丝分裂信号传导过程中也有一定作用。Nakajima等研究速激肽受体在转染细胞中都能与多个效应器途径相偶联,其中部分是由于交互作用引起。。BBS引起clone A细胞增殖也可能由于几种信息传导途径相互作用所致。

    参考文献

    1,Narayan S, Guo YS, Courtney M. Specific binding and growth effects of bombesin-related peptides on mouse colon cancer cells in vitro. Cancer Res,1990,50:6772-6778.
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    2,Farre A, Ishizuka J, Gomez G, et al.Bombesin stimulates growth of colon cancer in mice and decreases their survival. Surg Oncol, 1993,2:169-173.

    3,Takai Y, Kishimoto A, Iwasa Y, et al. Calcium dependent activation of a multifunctional protein kinase by membrane phospholipid. J Biol Chem, 1979,254:3692.

    4,Rozengurt E. Bombesin stimulation of mitogenesis specific receptors signal transduction and early events. Am Rev Respir Dis, 1990,142(6 Pt 2): S11-S15.
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    5,Rirai M, Ishizuka J, Hirai A, et al.Bombesin stimulates intracellular Ca2+ mobilization but not proliferation on human colon cancer cells. Life Sci, 1993,53:1859-1865.

    6,Benya RV, Fathi Z, Kusui T, et al. Gastrin-releasing peptide receptor-induced internalization, down-regulation, desensitization and growth : possible role for cyclie AMP. Mol Pharmacol, 1994,46:235-245.

    7,Davidson LA, Jiang YH, Derr JN, et al. Protein VK kinase C isoforms in human and rat colonic mucosa. Arch Biochem Biophys, 1994,312:547-553.

    8,Rainer PK, Sedivy R, Marian B. Protein kinase C tissue localization in human colonic tumors suggests a role for adenoma growth control.Gastroenterology,1996,110:1753-1759.

    (收稿日期:1999-10-13), 百拇医药