基本信息
- 项目名称：
- 芹菜素对乳腺癌MCF-7细胞系增殖抑制作用及其机制的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究以乳腺癌MCF-7细胞系为研究对象，探讨芹菜素对其细胞周期的影响，以及不同浓度芹菜素处理后MCF-7细胞自噬水平的变化，并对以上两方面机制进行初步讨论
- 详细介绍：
- 方法：常规培养MCF-7细胞，用四甲基偶氮唑盐法（MTT法）和克隆形成实验评价芹菜素对乳腺癌MCF-7细胞系细胞增殖的影响。流式细胞仪检测不同浓度芹菜素对MCF-7细胞系细胞周期的阻滞作用和自噬的诱导作用。Western Blotting检测周期相关蛋白的表达和自噬相关蛋白的表达。吖啶橙染色和GFP-LC3质粒转染后，荧光显微镜观察细胞自噬囊泡的情况。 结果：MTT和克隆形成试验显示：芹菜素对MCF-7细胞具有明显的增殖抑制作用。流式细胞计数显示：芹菜素能够使MCF-7细胞产生明显的G2/M期阻滞，不同浓度组细胞G2/M期所占的比例具有显著性差异（p<0.05）；芹菜素能够诱导MCF-7细胞发生自噬，且自噬程度随药物浓度的增加而增加，具有统计学差异（p<0.05）。AO染色流式细胞仪检测结果显示：随着芹菜素浓度的增高，自噬的荧光强度逐渐增强，具有显著性差异（p＜0.05）。GFP-LC3质粒转染结果显示：随着芹菜素浓度的增高，绿色荧光颗粒逐渐增多，且荧光强度明显增强，具有显著性差异（p＜0.05）。Western Blotting显示，随着芹菜素浓度的增加，cyclinA，cyclinB1，Cdc2，Cdc25C含量降低，p21，p-Cdc2，p-Cdc25Cc，p-Chk-2含量增加。此外，芹菜素处理后PI3K/Akt通路中p-Akt的含量减少；LC3的含量增加，p-Akt及mTOR的表达均明显减少。 结论：芹菜素主要通过细胞周期阻滞及诱导细胞发生自噬性死亡这两种方式抑制细胞增殖，其机制可能与PI3K/Akt通路的抑制有关。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 乳腺癌已成为严重危害女性健康的疾病，发病率有逐年增加的趋势。目前乳腺癌治疗主要是手术及术后化疗，但多数药物在杀伤癌细胞的同时，也对正常细胞造成损伤，其副作用影响着患者的生活质量。 因此，从天然植物中寻找低毒，高效的抗肿瘤药物成为目前研究的热点。本研究以乳腺癌MCF-7细胞系为研究对象，探讨芹菜素对其细胞周期的影响，及不同浓度芹菜素处理后细胞自噬水平的变化，并对以上两方面机制进行初步讨论
科学性、先进性及独特之处
- 目前，乳腺癌化疗虽能明显改善乳腺癌患者预后，但其副作用却限制了化疗药物的使用。芹菜素有别于其他药物，它不仅能有效抑制癌细胞增殖，且副作用较小，应用前景广泛；芹菜素能通过阻滞细胞周期，诱导细胞发生自噬性死亡等方式有效抑制乳腺癌MCF-7细胞系增殖，并在分子水平对其机制进行初步探讨。芹菜素体内试验为将来的临床试验提供参考。
应用价值和现实意义
- 芹菜素作为一种低毒副作用的新型辅助化疗药物，拥有着广阔的应用前景，它不仅可以与传统化疗药一起协同作用于肿瘤细胞，降低传统化疗药的使用剂量，减少毒副作用，它还可以在预防肿瘤发生方面发挥自己的独特优势。
学术论文摘要
- 本研究以乳腺癌MCF-7细胞系为研究对象，探讨芹菜素对细胞周期的影响，及不同浓度芹菜素处理后细胞自噬水平的变化，并对以上两方面机制进行初步讨论。 MTT和克隆形成试验：芹菜素对MCF-7细胞具有明显的增殖抑制作用。流式细胞计数：芹菜素能使MCF-7细胞产生G2/M期阻滞，不同浓度组细胞G2/M期所占比例差异显著；芹菜素能诱导MCF-7细胞发生自噬，且自噬程度随药物浓度增加而增加。AO染色流式细胞仪检测：随芹菜素浓度增高，自噬荧光强度逐渐增强，具有显著性差异。GFP-LC3质粒转染：随芹菜素浓度增高，绿色荧光颗粒逐渐增多，且荧光强度明显增强，具有显著性差异。Western Blotting：随芹菜素浓度增加，cyclinA，cyclinB1，Cdc2，Cdc25C含量降低，p21，p-Cdc2，p-Cdc25Cc，p-Chk-2含量增加。此外，芹菜素处理后PI3K/Akt通路中p-Akt的含量减少；LC3含量增加，p-Akt及mTOR表达均明显减少。 结论：芹菜素主要通过细胞周期阻滞及自噬性死亡这两种方式抑制细胞增殖，机制可能与PI3K/Akt通路的抑制有关。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 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).
同类课题研究水平概述
- 乳腺癌已成为严重危害女性健康的疾病，且发病率有逐年增加趋势。目前，乳腺癌治疗主要是手术及术后化疗，但多数化疗药物在杀伤癌细胞的同时，也对正常细胞造成损伤，其副作用在一定程度上影响了肿瘤患者的生活质量。 因此，从天然植物中寻找低毒，高效的抗肿瘤药物成为目前研究点。 芹菜素是一种黄酮类化合物，广泛存在于蔬菜，水果及茶叶中。据报道，芹菜素能够对乳腺癌，前列腺癌等多种癌细胞系产生增殖抑制作用。因其能够选择性地抑制肿瘤细胞增殖而对正常细胞影响较小，且具有毒性小、致突变作用低等优势引起人们广泛关注。 标准细胞周期分为四期：G1期、S期、G2期和M期。细胞周期中，基因组DNA在S期完整地复制成两份拷贝，然后在M期将这两份拷贝准确无误地分配给子代细胞。如果这一过程出现错误，且没有及时纠正，将导致基因组的不稳定，甚至变异。但细胞在长期的进化中发展出一套保证细胞周期中DNA复制和染色体分配质量的检查机制，被称为细胞周期检查点。整个细胞周期中存在着两个重要的检查点，分别为G1/S和G2/M周期检查点。一旦细胞DNA受到损伤，细胞周期就会被阻滞在G1/S或G2/M检查点，从而给细胞充分的时间对DNA进行修复，这样便保证细胞遗传的稳定性。 自噬是细胞利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质过程，是真核细胞特有的生命现象。自噬与肿瘤的发生发展密切相关。当肿瘤细胞处于缺氧、缺乏营养物质等不利环境时，细胞迫切需要能量产生，这时自噬所介导的分解代谢过程开始发挥作用，该过程产生的氨基酸、脂肪酸等降解产物可供细胞重新利用，使细胞内环境恢复稳定。另外自噬与肿瘤细胞的耐药性密切相关。化疗药物会造成细胞器的损伤，使细胞内环境遭到破坏。但肿瘤细胞能通过自噬可清除受损的细胞器，从而避免凋亡产生。由此可见，自噬是一种自我保护机制，可降低肿瘤细胞受到的应激损伤，维持了细胞内环境稳态,但这种作用却成为了抗肿瘤治疗的障碍。 然而，大量证据证明，自噬除了具有保护细胞，维持细胞生存作用外，还可能因自噬过度而发生自噬性死亡，而这一机制被认为是抑制肿瘤发生的机制之一。实验证明，有些细胞死亡伴有自噬特征，细胞中有大量自噬体存在，长期应激状态及不断进展的自噬作用最终会导致细胞死亡。因此，自噬对肿瘤具有双向作用，即自噬既能促进肿瘤生长也能促进肿瘤退化。
