烯丙基异硫氰酸酯(AITC)在体外诱导凋亡性细胞死亡并在人胶质母细胞瘤GBM8401/luc2模型中表现出抗肿瘤活性

Allyl Isothiocyanate (AITC) Induces Apoptotic Cell Death In Vitro and Exhibits Anti-Tumor Activity in a Human Glioblastoma GBM8401/luc2 Model.

作者信息Kung-Wen Lu, Tai-Jung Lu, Fu-Shin Chueh, Kuang-Chi Lai, Te-Chun Hsia, Shu-Fen Peng, Ching-Chang Cheng, Yu-Cheng Chou, Fei-Ting Hsu
PMID36142326
发布时间2022-09-08
DOI10.3390/ijms231810411

实验完整度

包含体外细胞活力与凋亡检测、Western blot验证凋亡蛋白、动物异种移植模型体内药效、H&E毒性评估及IHC机制蛋白分析,功能验证与机制验证齐备。

主要模型

GBM8401/luc2人胶质母细胞瘤细胞 GBM8401/luc2细胞异种移植裸鼠模型 THP-1单核细胞(正常对照) SVG-p12星形胶质细胞(正常对照)

重点核对

AITC浓度(体外:0-100 μM;体内:0.1和0.2 mg/天) 处理时间(体外48小时;体内27天) 细胞接种密度(1×10^4 cells/well) 动物模型(BALB/c裸鼠,皮下注射1×10^7细胞) 给药方式(灌胃,每3天一次)

摘要

一些临床使用的抗癌药物来源于天然产物。烯丙基异硫氰酸酯(AITC)是一种富含于十字花科蔬菜中的植物源性化合物,已被证明在体外对人类癌细胞系具有抗癌能力,包括人脑胶质瘤细胞。然而,AITC在体内对人胶质母细胞瘤(GBM)细胞的抗癌作用尚未被研究。在本研究中,我们使用GBM8401/luc2人胶质母细胞瘤细胞和GBM8401/luc2细胞荷瘤动物模型来评估AITC的治疗效果。我们证实,AITC在体外降低了GBM8401/luc2细胞的总细胞活力并诱导细胞凋亡。此外,Western blotting显示,AITC通过降低抗凋亡蛋白BCL-2、MCL-1的表达,增加促凋亡蛋白BAX的表达,并促进caspase-3、-8和-9的活性,从而诱导凋亡性细胞死亡。因此,我们进一步研究了AITC对人GBM8401/luc2细胞异种移植小鼠的抗肿瘤作用。将人胶质母细胞瘤GBM8401/luc2癌细胞皮下注射到BALB/c裸鼠右胁腹,建立胶质母细胞瘤异种移植小鼠。动物被随机分为三组:I组不使用AITC处理(对照组);II组使用0.1 mg/天AITC;III组使用0.2 mg/天AITC,每3天一次,持续27天。每3天记录体重和肿瘤体积(大小)。测量显示Luc2强度的肿瘤,并使用Living Image软件在第0、12和24天定量强度。处理后,记录每只小鼠的肿瘤重量。使用H&E染色检查肿瘤组织的组织病理学变化,并通过免疫组织化学分析蛋白水平。我们的结果表明,AITC在两种剂量下均显著抑制肿瘤生长,表现为肿瘤大小和重量的减少。心、肝、脾和肾样本的H&E组织病理学分析显示,AITC未显著诱导毒性。任何实验组的体重均无显著变化。与对照组相比,AITC显著下调MCL-1、XIAP、MMP-9和VEGF的蛋白表达水平,但增加了凋亡相关蛋白,如cleaved caspase-3、-8和-9,在肿瘤组织中。基于这些观察,AITC通过抑制肿瘤细胞增殖和诱导细胞凋亡,在人胶质母细胞瘤细胞异种移植模型中表现出有效的抗癌活性。AITC可能是一种潜在的抗GBM抗癌药物,未来可用于临床。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
AITC能否在体外诱导人胶质母细胞瘤细胞凋亡,并在体内抑制肿瘤生长?
核心机制
AITC通过下调抗凋亡蛋白BCL-2、MCL-1、XIAP,上调促凋亡蛋白BAX,激活caspase-3、-8、-9,并通过下调MMP-9和VEGF抑制肿瘤增殖和血管生成。
主要证据
体外MTT和Annexin V/PI检测显示细胞活力下降和凋亡增加;Western blot证实凋亡蛋白变化;体内异种移植模型显示肿瘤体积和重量显著减小,BLI信号降低,IHC显示凋亡蛋白表达增加。
研究意义
AITC可能作为治疗胶质母细胞瘤的潜在抗癌药物,为未来临床应用提供依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外细胞活力与凋亡检测

确定AITC对GBM8401/luc2细胞的毒性作用和凋亡诱导效果

将GBM8401/luc2细胞接种于96孔板,用不同浓度AITC处理48小时,进行MTT和Annexin V/PI检测。

2

凋亡相关蛋白表达检测

探究AITC对凋亡相关蛋白表达的影响

用AITC处理GBM8401/luc2细胞后,收获细胞,通过Western blot检测BCL-2、MCL-1、BAX、cleaved caspase-3、-8、-9的表达。

3

体内异种移植模型建立与AITC治疗

评估AITC在体内的抗肿瘤效果

将GBM8401/luc2细胞皮下注射至裸鼠右胁腹,待肿瘤体积达100-120 mm3后,随机分组,通过灌胃给予AITC或对照,记录肿瘤体积、体重和活体成像。

4

动物活体成像(BLI)检测

监测肿瘤内活细胞数量变化

在第0、12、24天对小鼠进行IVIS扫描,量化Luc2信号强度。

5

组织病理学与免疫组化分析

评估AITC的组织毒性并验证凋亡及增殖相关蛋白表达

取肿瘤及心、肝、脾、肾组织进行H&E染色评估毒性;对肿瘤组织进行IHC染色检测MCL-1、XIAP、MMP-9、VEGF和cleaved caspase-3、-8、-9的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Gibco/Life Technologies--
胎牛血清Gibco/Life Technologies--
L-谷氨酰胺Gibco/Life Technologies--
青霉素/链霉素Gibco/Life Technologies--
D-荧光素Promega--
pGL4.50[luc2/CMV]载体Promega--
潮霉素BSanta Cruz Biotechnology--
JetPEI™转染试剂Polyplus Transfection--
MTT----
Bio-Rad蛋白测定试剂盒Bio-Rad Laboratories--
Immobilon-P转印膜Merck Millipore--
BAX抗体Cell Signaling Technology2772
BCL-2抗体Cell Signaling Technology2870
Caspase-9抗体Cell Signaling Technology9508
Caspase-8抗体Cell Signaling Technology9746
Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
MCL-1抗体Sigma Chemical Co.M8434
抗鼠IgG HRP标记抗体Cell Signaling Technology7076
抗兔IgG HRP标记抗体Cell Signaling Technology7074
基质胶----
异氟烷----
IHC Select®试剂盒EMD Millipore--
Cleaved caspase-3抗体ElabscienceE-AB-30004
Cleaved caspase-8抗体ElabscienceE-AB-22107
Cleaved caspase-9抗体Proteintech10380-1-AP
MCL-1抗体ElabscienceE-AB-33430
MMP-9抗体ProteintechAG0549
VEGF抗体ElabscienceE-AB-70013
XIAP抗体ElabscienceE-AB-61374
IVIS 200成像系统Xenogen--
IVIS® SpectrumCT小动物活体成像系统----
Nikon ECLIPSE Ti-U显微镜Nikon--
GraphPad Prism 7.0----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外细胞活力与凋亡实验
细胞系来源、培养条件、细胞接种密度、AITC浓度范围、处理时间、重复次数
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.2 and 4.4; Figure 1 legend
Western blot
细胞处理浓度、处理时间、蛋白上样量、抗体稀释度、内参抗体
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.5; Figure 2 legend
动物模型构建与给药
小鼠品系、年龄、体重、细胞接种数量、基质胶浓度、肿瘤体积起始标准、分组、给药剂量、给药频率、给药方式、处理时长
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.6; Figure 3A legend
活体成像
成像时间点、麻醉方式、信号定量软件
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.7; Figure 3E,F
组织病理与免疫组化
组织处理、染色方法、抗体货号及稀释度、评分系统、定量方法
阅读提示:Materials and Methods, Section 4.8; Figure 4 and 5 and 6 legends