鼠尾草酸通过线粒体介导的凋亡抑制口腔鳞状细胞癌的发展

Carnosic Acid Suppresses the Development of Oral Squamous Cell Carcinoma via Mitochondrial-Mediated Apoptosis.

作者信息Fenghe Min, Xin Liu, Yuan Li, Mingyuan Dong, Yidi Qu, Weiwei Liu
PMID34900710
发布时间2021-11-26
DOI10.3389/fonc.2021.760861

实验完整度

包含体外细胞功能实验、体内异种移植模型验证,并明确检测凋亡相关蛋白表达,涵盖功能验证与机制验证。

主要模型

CAL27人OSCC细胞系 SCC9人OSCC细胞系 CAL27异种移植BALB/c裸鼠模型 SCC9异种移植BALB/c裸鼠模型

重点核对

CA处理浓度:CAL27细胞为30μM,SCC9细胞为15μM(体外实验) CA处理时间:细胞实验多为12h或24h,动物实验为14d 动物模型:BALB/c裸鼠皮下接种1×10^7个CAL27或SCC9细胞 CA给药剂量:20mg/kg,腹腔注射,隔天一次 对照组处理:生理盐水含<0.1% DMSO

摘要

口腔鳞状细胞癌(OSCC)主要由鳞状细胞组成,是头颈部发病率最高的肿瘤。鼠尾草酸(CA)是一种从迷迭香和鼠尾草中提取的天然单体药物,具有多种药理作用,包括抑制肿瘤发展。本研究旨在评估CA对OSCC发展的影响及其潜在机制。在CAL27和SCC9细胞中,CA抑制细胞增殖和迁移,增加细胞内活性氧(ROS)和Ca2+水平,降低线粒体膜电位(MMP),并促进凋亡。在CAL27和SCC9异种移植BALB/c裸鼠中,CA抑制肿瘤生长而不影响体重和组织形态。CA上调Bax、Bad、cleaved Caspase-3和-9水平以及cleaved PARP1/PARP1比值,但下调Bcl-2,在CA处理的OSCC细胞和OSCC细胞异种移植BALB/c裸鼠中。这些结果表明CA至少通过线粒体凋亡途径抑制OSCC,并提供这种天然化合物作为对抗OSCC的潜在治疗剂。

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
鼠尾草酸(CA)是否能够抑制口腔鳞状细胞癌(OSCC)的发生发展及其潜在机制。
核心机制
CA通过升高细胞内ROS和Ca2+水平,降低线粒体膜电位,触发线粒体凋亡通路,调节Bcl-2家族蛋白(上调Bax、Bad,下调Bcl-2)并激活caspase级联反应,最终诱导OSCC细胞凋亡。
主要证据
在CAL27和SCC9细胞中,CA抑制增殖和迁移,促进凋亡,增加ROS/Ca2+,降低线粒体膜电位,并改变凋亡相关蛋白表达;在异种移植模型中,CA抑制肿瘤生长并增加肿瘤组织凋亡,同时不影响体重和组织形态。
研究意义
CA作为一种天然化合物,通过线粒体凋亡途径抑制OSCC发展,为OSCC治疗提供潜在的治疗药物。

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

细胞活力检测

评估CA对OSCC细胞增殖的抑制作用。

将CAL27和SCC9细胞接种于96孔板,用不同浓度CA处理24小时,MTT法检测细胞活力。

2

细胞迁移检测

评估CA对OSCC细胞迁移能力的影响。

细胞刮擦后用CA处理,在不同时间点观察迁移面积。

3

细胞凋亡检测

评估CA对OSCC细胞凋亡的诱导作用。

用CA处理细胞后,Annexin V-FITC/PI染色,流式细胞仪分析凋亡率。

4

线粒体功能检测

评估CA对OSCC细胞线粒体功能的影响。

检测细胞内ROS和Ca2+水平,JC-1染色检测MMP,透射电镜观察线粒体超微结构。

5

凋亡相关蛋白表达检测

评估CA对OSCC细胞和肿瘤组织中凋亡相关蛋白表达的影响。

Western blot检测Bcl-2、Bax、Bad、cleaved Caspase-3/9、cleaved PARP1等蛋白表达。

6

体内异种移植实验

评估CA在体内对OSCC肿瘤生长的抑制作用。

BALB/c裸鼠皮下接种OSCC细胞,成瘤后腹腔注射CA或对照,测量肿瘤体积和体重,TUNEL染色检测凋亡,HE染色观察组织形态。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco--
DMEM/F12培养基Hyclone--
胎牛血清Procell Life Science&Technology Co., Ltd.--
青霉素和链霉素Sigma-Aldrich--
Plasmocin预防剂In vivogen--
MTTSource Leaf Biological Technology Co., Ltd.S19063
酶标仪NanJing DeTie Laboratory Equipment Co., Ltd.HBS-1096A
荧光显微镜Nikon Corp.Eclipse
eBioscietm Annexin V-FITC凋亡试剂盒InvitrogenBMS500FI-100
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter, Inc.C02945
JC-1染料Beyotime BiotechnologyC2006
活性氧检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0033S
Fluo-4AM荧光探针Beyotime BiotechnologyS1060
超薄切片机LeicaUC7
透射电子显微镜HITACHIH-7650
切片机Leica--
TUNEL检测试剂盒Servicebio technology Co., Ltd.G1205
RIPA裂解液EpiZymePC101
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
一步法PAGE凝胶快速制备试剂盒EpiZymePG213
PVDF膜Merck Millipore--
NcmBlot封闭液NCM BiotechP30500
Cleaved PARP1抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A19612
PARP1抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A19596
Cleaved Caspase-3抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A2156
Caspase-3抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A2156
Caspase-9抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A2636
Bad抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A19595
Bax抗体ABclonal Technology Co., Ltd.A19684
Cleaved Caspase-9抗体Cell Signaling TechnologyAsp315
Bcl-2抗体Beijing Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd.BSM-33047M
GAPDH抗体Elabscience Biotechnology Co., Ltd.SY0102
山羊抗兔IgG (H+L) HRP结合物Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-AB-1003
山羊抗小鼠IgG (H+L) HRP结合物Elabscience Biotechnology Co., Ltd.E-AB-1001
ECL化学发光检测试剂盒Merck Millipore--
SPSS 25.0软件IBM Corporation--

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
细胞培养
细胞系:CAL27和SCC9;培养基:DMEM和DMEM/F12;FBS浓度10%;青霉素/链霉素1%;Plasmocin 0.1%;培养条件:37°C,5% CO2
阅读提示:Materials and Methods, Cell Culture
细胞活力检测
细胞密度8×10^3细胞/孔;CA浓度范围0-80μM;处理时间24h;MTT浓度5mg/mL;孵育4h;DMSO终浓度≤0.1%
阅读提示:Materials and Methods, Cell Viability Assay
细胞迁移检测
细胞密度3×10^5细胞/孔;CA浓度:CAL27 30μM,SCC9 15μM;处理时间0, 12, 24h
阅读提示:Materials and Methods, Migration Assay
凋亡检测
细胞密度2.5×10^5细胞/孔;CA浓度:CAL27 30μM,SCC9 15μM;处理时间12h;Annexin V-FITC凋亡试剂盒使用
阅读提示:Materials and Methods, Apoptosis Assay
线粒体膜电位检测
细胞密度2.5×10^5细胞/孔;CA浓度:CAL27 30μM,SCC9 15μM;处理时间12h;JC-1浓度5mg/mL;孵育20min
阅读提示:Materials and Methods, Mitochondrial Membrane Potential (MMP) Assay
ROS和Ca2+检测
细胞密度2.5×10^5细胞/孔;CA浓度:CAL27 30μM,SCC9 15μM;处理时间12h;ROS检测孵育30min;Ca2+检测Fluo-4AM孵育40min
阅读提示:Materials and Methods, Quantitation of Intracellular ROS and Ca2+
透射电镜
细胞处理同ROS检测;固定条件:4°C 4h;二次固定:1%锇酸;切片厚度60-80nm
阅读提示:Materials and Methods, Transmission Electron Microscopy (TEM) Analysis
动物模型
BALB/c裸鼠,雄性,5周龄;细胞接种量1×10^7;肿瘤体积达100mm^3时开始给药;CA剂量20mg/kg,腹腔注射,隔天一次,持续14天;对照组:生理盐水含<0.1% DMSO
阅读提示:Materials and Methods, CAL27- and SCC9-Xenograft Models
组织学检查
4%多聚甲醛固定48h;石蜡包埋;切片厚度5μm;HE染色
阅读提示:Materials and Methods, Histopathological Examination
TUNEL检测
石蜡切片;蛋白酶K修复;Triton破膜;TdT酶和dUTP孵育37°C 2h;DAPI染色10min
阅读提示:Materials and Methods, TUNEL Assay
Western blot
细胞处理:CAL27 30μM CA,SCC9 15μM CA,处理24h;蛋白裂解:RIPA裂解液;BCA定量;上样量30-40μg;电泳、转膜、封闭、抗体孵育条件
阅读提示:Materials and Methods, Western Blot Analysis