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一、觀察不同劑量小蘗鹼對肺癌細胞的影響:

為了探討小蘗鹼對肺癌細胞之生物效應,四株肺癌細胞 H1299、

H1299/p53、A549 以及 CH27 分別種植於 12 孔盤中,分別處理小蘗鹼 1 µM、10 µM 和 100 µM,於顯微鏡下進行觀察。在初期 12 小時內,鏡檢下 觀察並無明顯的差異性,但於給藥 24 小時後,處理組與控制組開始有生 長的速率的不同。48 小時的觀察,可明顯的看出處理組的細胞生長被抑制

(圖 4),但藥物對細胞並無毒殺的效應。到了 72 小時,處理小蘗鹼的細 胞生長抑制作用更趨明顯。然而,細胞仍無受藥物影響而致死的現象產 生,顯示再本實驗處理之濃度範圍內,小蘗鹼對肺癌細胞的影響,並不會 誘使細胞的凋亡或壞死,而是抑制細胞的分裂增殖。

二、不同劑量小蘗鹼的生長抑制效應:

由圖4 之結果顯示,小蘗鹼可抑制肺癌細胞增生,因此將四株肺癌細 胞種植於 12 孔盤中,分別於給藥後 12、24、48 和 72 小時後,利用血清 計數器計算出確實的細胞數目,而得一細胞生長的折線圖。由圖5 得知,

小蘗鹼對四株肺癌細胞均有顯著並相近的生長抑制作用,細胞在處理小蘗 鹼100 µM 的濃度下,經過 72 小時的培養,發現細胞的增殖現象完全的被 抑制下來,在10 µM 濃度下也約有 50 至 70%的抑制生長效果;至於在 1 µM 的情況下,只有約10%的抑制能力。由此可知,小蘗鹼抑制肺癌細胞生長 的作用呈現著劑量與時間依存性的關係,另一方面,由圖5 的數據可推論,

小蘗鹼為一抑制細胞增生的化合物,不具有細胞毒殺的作用。因即使在100 µM 的作用濃度下,生長曲線並無下降的趨勢而保持水平。因此,後續的 研究工作,我們以最有效濃度100 µM 的小蘗鹼來進行實驗。

三、小蘗鹼使細胞週期停滯於G1期:

過去的研究已明確的指出,細胞的增生與分裂遵循著一套規律的法 則,稱之為細胞週期。整個週期可分為 G1、S、G2及 M 期。由上述實驗 結果得知,小蘗鹼會抑制肺癌細胞的分裂增殖,此現象極有可能是透過阻 止細胞週期的進行。因此,利用流式細胞分析儀,分析小蘗鹼是否會影響 對肺癌細胞週期的進行。

由圖 6 結果顯示,小蘗鹼可使 H1299、H1299/p53、A549 以及 CH27 四株肺癌細胞 G1 期的細胞數目隨著處理時間明顯的增加,顯示小蘗鹼的 細胞生長抑制活性,似乎是使細胞無法進入 S 期,而停留在 G1期。其中 尤以 H1299 與 H1299/p53 兩株細胞最為明顯(表 3)。所以,往後的實驗 就以這兩株細胞來做進一步的探討與比較。

此外,整個分析圖示中並無所謂sub-G1 peak (亦稱 pre-G1 or apoptotic peak)的出現,進一步證實小蘗鹼並不會造成細胞的凋亡,而只有生長抑 制的作用。

四、小蘗鹼對細胞週期相關分子的調控:

一般而言,細胞週期的進行與否是靠著許多分子的參與,彼此間訊息 的傳遞環環相扣且錯綜複雜、有時因為一個分子表現量的差異,可能就產 稱截然不同的結果。因此,對於小蘗鹼所導致肺癌細胞週期停滯於G1期,

很有可能是小蘗鹼調控了與 G1 期相關分子的表現。所以下一步我們利用 西方墨點法技術,偵測 G1 期相關分子的蛋白表現量,同時也比較對於有 p53 表現的 H1299/p53 細胞株與沒有 p53 表現的 H1299 細胞株,處理小蘗 鹼後分子層次上之異同。

由於Cdks 以及 cyclins 為細胞週期進行的重要調節因子,首先檢測小 蘗鹼對它們的影響。如圖 7 所示,因小蘗鹼的影響在 G1期,因此檢測與 G2期相關的Cdk1 和 cyclin B 如預測的並無變化;而對於 G1期相關分子的

調控,小蘗鹼在兩株細胞上均造成 G1早至中期的 Cdk4 和 cyclin D3以及 G1晚期相關的Cdk2 表現量減少,此外,G1晚期另一相關分子cyclin E 則 有增加的趨勢,至於Cdk6、cyclin A、cyclin D1與cyclin D2這些分子則無 變化。

另一方面,探討抑制細胞週期進行的CdkIs,發現在小蘗鹼的作用下,

INK4 家族的 p16 與 CIP/KIP 家族的 p21 及 p27,於兩株細胞的表現量均 有明顯的增加,而p15 並不受影響(圖 8)。除此之外,H1299/p53 細胞的 p53 表現量不受調控,同時 H1299 則如預期的偵測不到 p53 表現。另外,

在Rb protein 家族中的 pRb1 並沒有顯著變化,但是在 pRb2 /p130 蛋白質 表現方面,兩株細胞都可以清楚的看出於給藥組細胞內pRb2 /p130 蛋白質 磷酸化之程度較低,蛋白質在電泳膠上跑的比較快。而未處理之控制組細 胞中pRb2 /p130 蛋白質明顯被磷酸化,蛋白質在膠體上移動較慢。

五、小蘗鹼調控MAPK 家族分子的活性:

過去的文獻報導指出, MAPK 家族分子參與細胞的生長、分化與死 亡等生命現象之調控,因此,本實驗將探討小蘗鹼是否也藉由調控MAPK 家族分子去影響細胞的生長,利用西方墨點法技術偵測蛋白質表現量之變 化。由圖9 的結果得知,於兩株細胞中,ERK、JNK 與 p38 MAPK 三者在 總蛋白質量的表現均無明顯的變化,然而在 ERK 的磷酸化蛋白質表現量 是減少的,但 p38 MAPK 磷酸化蛋白之表現量則顯著增加,至於 JNK 其 磷酸化蛋白質未見有明顯的變化。

六、小蘗鹼對蛋白質激酶活性的影響:

由以上的實驗結果,許多蛋白質均受到小蘗鹼的調控,其中不乏具有 激酶活性的蛋白質,由於僅靠蛋白質量增減以及磷酸化的有無並不能完全 代表其活性的消長,因此下一步驟便去測定G1期分子Cdk2、Cdk4 和 Cdk6

與MAPK 家族分子蛋白質激酶活性,是否也隨著蛋白質量的改變而產生變 化。

由圖 10 可明顯的看出,Cdk2、Cdk4 以 ERK 及蛋白質激酶活性與蛋 白質表現量趨勢相同,均有減少的現象,至於 Cdk6 無論於蛋白質激酶活 性或表現量上都沒有太大的變化,然而,p38 MAPK 激酶活性卻是減少的,

與其磷酸化蛋白表現量的趨勢相反,此外,JNK 磷酸化蛋白質雖無明顯的 變化,但其激酶活性於 24 小時處理組為增加的,可是到了 48 和 72 小時 卻反而下降。

七、小蘗鹼對AP-1 與 NF-κB 活性的影響:

文獻報導指出,轉錄因子(transcription factors)亦會直接或間接的去 調控細胞週期的進行。其中AP-1 與 NF-κB 是目前已知與細胞生長、凋亡 以及癌化有極大的關連的轉錄因子,其中JNK 下游分子中的 c-Jun 為 AP-1 主要組成分子之一,而過去已有研究指出,小蘗鹼可能會抑制 AP-1 的活 性69。接著我們利用Gel Retardation Assay,測定小蘗鹼是否會影響 AP-1 與 NF-κB 和其認知的 DNA 序列結合的能力。一般認為,AP-1 與 NF-κB 如可結合到 DNA 序列上,則可使其調控的下游分子表現量上升,進而影 響一些生物現象。

由圖11 之結果可知,於兩株肺癌細胞中 AP-1 或 NF-κB 與 DNA 序列 結合的能力均明顯的減少。顯示小蘗鹼可能會透過降低AP-1 與 NF-κB 與 DNA 結合活性,進而抑制下游分子的表現,此現象可能牽涉小蘗鹼的生長 抑制作用。

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