細胞增生過程是由細胞週期的訊號傳導(signal transduction)
來完成的,細胞週期共分為 G1、S(DNA 合成)、G2、M(有絲分 kinase、cdk1(cdc2)、cdc25 c,此外 cyclin dependent kinase inhibitors
並使其磷酸化而失活。cdc25c 的磷酸化及 wee1 kinase 於 cdc2 進行磷 酸化阻滯cdc2-cycin B1 complex 的活化,從而阻滯細胞進入 G2/M 期
(圖 4-1)。由西方墨點法確認週期蛋白的表現,chk2 表現上升,
cdc25c、cyclin B1、cdc2 下降(圖 3-3-C)。然而 p53 抑癌基因被活 化,可能會導致細胞凋亡(83),更證明黃芩素可誘導 J5 細胞凋亡。然
使得鈣離子從ER 釋放出來,破壞鈣離子平衡,產生 ER stress,活化 下游路徑造成細胞凋亡。
文獻指出 ROS 的產生會脂質過氧化,粒線體膜電位的改變,促 使膜上的cytochrome c 釋放,參與 caspases(57)的活化,經連鎖反應導 致細胞凋亡(87, 88)。
與caspase-9 形成 apoptosome 並活化下游 caspase-3,進而引起細胞凋 亡,由以上結果,再次確定黃芩素抑制 J5 細胞生長跟粒線體凋亡路
為了更加確認黃芩素對人類肝癌細胞 J5 細胞的凋亡方式,進一 步利用共軛焦顯微鏡觀察分析與細胞凋亡有關蛋白的表現,因為 cytochrome c 會從粒線體釋放到細胞質中,不會進到細胞核中,實驗 結 果 發 現 加 藥 組 cytochrome c 的 螢 光 強 度 比 控 制 組 高 , 顯 示 cytochrome c 大量的表現,另外,與粒線體 caspase independent pathway 中 有 關 蛋 白 , 如 AIF 、 Endo G 等 粒 線 體 膜 間 蛋 白 。 可 能 是 因 anti-apoptosis 蛋白 Bcl-2 下降及 pro-apoptosis 蛋白 Bax 的表現,或一 些協同作用,形成粒線體膜上的通道,造成膜通透性增加、膜電位下 降,而促使膜間蛋白釋放出來,並直接進到細胞核中作用,造成DNA 的損傷的結果。在整個凋亡路徑的探討,由於 AIF 與 endonuclease G 上升的結果,推測黃芩素對 J5 人類肝癌細胞株所誘導的凋亡路徑,
是利用粒線體路徑與 caspase independent pathway 的誘導的結果。
另外利用DAPI stain assay 與 comet assay 測定 DNA 損傷的程度, caspase-12,進而活化 caspase-3 以誘發細胞凋亡(91)。
細胞內貯存鈣離子的細胞器如:內質網(ER)、粒線體,在細 胞凋亡過程中產生的 ROS 會造成胞膜的破壞,並可引起細胞內鈣離 子重新分佈和細胞外鈣離子的內流,引起細胞內持續的鈣離子水準升
高,造成細胞毒性(61)。本實驗為證明是否黃芩素會增加細胞內鈣離子 的產生,以流式細胞儀偵測細胞內鈣離子的表現,同時利用西方墨點 法分析黃芩素對內質網相關蛋白的表現,結果得知當肝癌細胞經黃芩 素處理後,利用流式細胞儀偵測鈣離子的量,短時間(2 小時)沒有 什麼變化,長時間(6~72 小時)鈣離子逐漸上升。利用西方墨點法 分析ER stress 的相關表現蛋白,看到 GADD153、GRP78 的上升,證 明氧化壓力的產生,導致細胞凋亡,透過以上的實驗亦可證明 J5 細 胞凋亡與ER stress 路徑有關。
癌細胞轉移侵襲過程中會透過基質金屬蛋白水解酶(matrix metalloproteinase,MMPs)降解細胞基質 extracellular matrix(ECM)。
又文獻顯示,黃芩素亦有透過抑制癌細胞的侵襲、轉移與血管新生,
而達到抑癌的效果,在膀胱癌(92)、前列腺癌(93),尤其在肝癌(Hep3B、
HepG2)(94-98) 的部分,其中黃芩素對於肝癌細胞雖已被實驗證明是很 有抑制生長作用的抗癌、抗轉移藥;然而,其作用機轉並不甚清楚,
因此本研究檢測黃芩素(baicalein)是否能夠抑制人類肝癌細胞(J5)
的轉移。由細胞移動及細胞侵入的結果,指出黃芩素對 J5 細胞有明 顯抑制轉移的效果,且與濃度及時間成依存性;進而利用西方墨點法 探討轉移蛋白的表現,結果顯示MMP-9 的確也是受到抑制;COX-2 會刺激基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)的表現,
結果顯示 COX-2 的表現也下降。綜合上述,黃芩素抑制人類肝癌細 胞(J5)的轉移,是透過降低 MMP-9 的表現,抑制細胞的移動與侵 入,達到抑制腫瘤轉移的目的。