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盐酸吉西他滨联合铁死亡诱导剂对PANC-1细胞的增殖抑制作用

王吉荣 杨道秋 孙治国 韩涵 邓莉

陈方剑, 骆锦前, 王志君, 胡叶帅, 孙煜昕, 宋洪杰. HPLC-MS/MS同时测定感冒安颗粒中5种黄酮成分的含量[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(9): 402-406. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202403030
引用本文: 王吉荣, 杨道秋, 孙治国, 韩涵, 邓莉. 盐酸吉西他滨联合铁死亡诱导剂对PANC-1细胞的增殖抑制作用[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 234-239. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202212051
CHEN Fangjian, LUO Jinqian, WANG Zhijun, HU Yeshuai, SUN Yuxin, SONG Hongjie. Simultaneous determination of five flavonoids in Ganmao’an granules by HPLC-MS/MS[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(9): 402-406. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202403030
Citation: WANG Jirong, YANG Daoqiu, SUN Zhiguo, HAN Han, DENG Li. Inhibitory effects of gemcitabine hydrochloride combined with ferroptosis inducers on the proliferation of PANC-1 cells[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 234-239. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202212051

盐酸吉西他滨联合铁死亡诱导剂对PANC-1细胞的增殖抑制作用

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202212051
详细信息
    作者简介:

    王吉荣,硕士研究生,Email:iamaluckyking@163.com

    通讯作者: 邓 莉,副教授,硕士生导师,研究方向:新型药物递送系统研究,Email:lilideng2004@126.com

Inhibitory effects of gemcitabine hydrochloride combined with ferroptosis inducers on the proliferation of PANC-1 cells

  • 摘要:   目的   研究三种铁死亡诱导剂埃拉斯汀(Era)、柳氮磺胺吡啶(SASP)和青蒿琥酯(Art)与盐酸吉西他滨(hcGEM)单独或联合应用对人胰腺癌PANC-1细胞的抑制作用。  方法   采用CCK-8法检测不同浓度的Era、SASP、Art单独或联合hcGEM对PANC-1细胞的增殖抑制作用,并根据联合指数(CI) 判断三种铁死亡诱导剂联合hcGEM对 PANC-1细胞是否具有协同抑制作用。  结果  hcGEM与三种铁死亡诱导剂单独或联合应用均能显著抑制PANC-1细胞活性,并且这种抑制作用随着浓度增大而增强。hcGEM-Era 4∶1或1∶4联用组、hcGEM-SASP 1∶400联用组 CI 值小于1。hcGEM-Art 1∶4或1∶16联用组仅在一定浓度范围内CI值小于1。  结论  hcGEM与三种铁死亡诱导剂单独或联合应用对PANC-1细胞的增殖抑制作用呈现剂量依赖性。hcGEM与三种铁死亡诱导剂联用能协同抑制PANC-1细胞的增殖。
  • 流感是一种严重的上呼吸道病毒感染,由于其高毒力和突变率,该病毒仍然是对公众健康的主要威胁。据美国疾病控制与预防中心和世界卫生组织估计,每年有多达65 万人死于季节性流感引起的呼吸道疾病[1]。传统中医药预防和治疗流感病毒导致的感染(如呼吸道肺炎和支气管炎)已成为中国临床上常规治疗策略,发挥了独特的医疗优势[2,3]

    感冒安颗粒是由金银花、连翘、板蓝根、拳参、桑叶、紫苏和荆芥等七味中药制成的复方制剂,临床应用30 多年,具有疏散风邪,解表退热功能,其预防和治疗呼吸道感染的作用已得到很好的临床验证,特别是在病毒感染初期的治疗效果尤其显著,但药效物质基础并不清楚。目前,建立了TLC法对方中的板蓝根和连翘两味药材进行特征鉴别;同时对方中各药味的共有成分绿原酸和齐墩果酸也建立了TLC鉴别方法。在含量限度方面,则建立了制剂中连翘酯苷A的HPLC法。尽管这些获批的标准已用于制剂常规质量控制,但尚需进一步进行质量评价,以期更客观、准确地反映感冒安颗粒的临床疗效。

    由于中药复方复杂的化学成分,它的药理作用是通过多靶点、多途径而实现的。流感病毒感染的病理生理过程主要是病毒的直接作用和宿主免疫反应损伤(如细胞因子风暴所致的炎性损伤和ROS导致的氧化应激损伤)的结果[2,4]。为了研究感冒安颗粒临床效果的药效物质基础,我们对组方各药味的化学成分进行了文献追踪,发现方中药味含有多种黄酮类成分,如异槲皮苷、芦丁、木樨草素及木樨草苷等[5-9]。而黄酮类成分对流感病毒的作用越来越受到关注[10,11]。异槲皮苷抑制流感病毒A和B的复制,与抗病毒药amantadine或者oseltamivir合用可抑制它们导致的耐药病毒出现[12]。槲皮素与流感病毒A H1N1(A/PR/8/34)的神经酰胺酶的结合与zanamivir相当,体内研究也证实了其抗流感病毒能力,可作为抗甲型H1N1流感的有效先导化合物[13]。Zima研究认为木犀草素及其同源物是强效流感核酸内切酶抑制剂,揭示黄酮类化合物的抗流感作用[14]。鉴于此,本研究在总黄酮含量测定的基础上[15],采用HPLC-MS/MS方法建立5 种黄酮类成分的定量方法,不仅为制剂质量评价提供方法学,也为进一步研究感冒安颗粒防治流感病毒引起的呼吸道感染机制奠定物质基础。

    Agilent Technologies 6410 Triple Quad LC/MS仪,配以Triple Quad B.02.01(B2043.12)数据处理软件(美国安捷伦公司);XS205DU电子天平(瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司);DL-720A超声波清洗器(上海之信仪器有限公司)。

    感冒安颗粒(本院院内制剂,批号110418、110704、111025、111121、111130、111221、120131、120201、120207、120214);芦丁对照品(中国食品药品检定研究院,供UV法测定,含量以92.5 %计,批号:100080-200707);金丝桃苷对照品(中国食品药品检定研究院,供含量测定用,含量以93.9 %计,批号:111521-201004);木犀草素对照品(中国食品药品检定研究院,供含量测定用,批号:111520-200504);槲皮素对照品(中国食品药品检定研究院,供含量测定用,批号:100081-200406);异槲皮苷对照品(成都曼斯特生物制品有限公司,纯度>99.0 %,批号:MUST-10021901);甲醇为色谱纯;甲酸为分析纯;水为蒸馏水。

    2.1.1   对照品溶液制备

    分别取芦丁、金丝桃苷、异槲皮苷、槲皮素和木犀草素对照品各适量,用甲醇溶解,摇匀,各配制成500 μg/ml的对照品贮备液。分别精密量取5种对照品贮备液适量,稀释成浓度如下:分别含芦丁0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 μg/ml,金丝桃苷0.002、0.008、0.020、0.032、0.044、0.056、0.080 μg/ml,异槲皮苷0.03、0.10、0.25、0.45、0.65、0.95、2.00 μg/ml,槲皮素0.02、0.10、0.20、0.30、0.40、0.60、0.70 μg/ml,木犀草素0.012、0.026、0.040、0.054、0.082、0.096、0.200 μg/ml的混合对照品溶液。

    2.1.2   供试品溶液制备

    按已优化的黄酮提取方法进行[15]。取样品约0.5 g,精密称定,置量瓶中,加70 %甲醇35 ml,超声提取30 min,放冷,过滤,滤液加70 %甲醇溶液定容至50 ml,摇匀,用微孔滤膜(0.45 μm)滤过,即得。

    色谱条件:采用Kromasil C 18(4.6 mm×150 mm,5 μm,100 Å)色谱柱;甲醇(A)- 0.1 %甲酸(B)作为流动相,按0~20 min,35 % A;20~40 min,45 % A梯度洗脱。

    质谱条件:电喷雾负离子化(ESI)源:毛细管电压 3.0 kV;气体温度 350 ℃,气体流速 10 L/min,雾化气压 35 psi。多反应模式(MRM)监测。5种黄酮检测的离子对:芦丁m/z 609.1→300.1、金丝桃苷和异槲皮苷m/z 463.0→300.1、槲皮素m/z 301.0→151.0、木犀草素m/z 285.0→132.9。

    2.3.1   检测限和定量限

    采用上述色谱条件,每个待测化合物对照品用70%甲醇溶液进行系列稀释,分别以信噪比(S/N)等于3和10确定各自的检测限和定量限。结果见表1

    表  1  5种黄酮成分的线性方程、相关系数、线性范围、检测限和定量限
    黄酮化合物 线性方程 相关系数
    r
    线性范围
    (ng/ml)
    检测限
    (ng/ml)
    定量限
    (ng/ml)
    芦丁 Y=24 527X–162.17 0.999 7 250~8 000 0.025 0.50
    金丝桃苷 Y=34 123X1.7381 0.999 1 2~80 0.005 0.01
    异槲皮苷 Y=29 935X+1 597.80 0.999 1 30 ~2 000 0.02 0.50
    槲皮素 Y=19 667X+370.71 0.999 2 20~700 0.02 0.10
    木犀草素 Y=33 076X–177.98 0.999 7 12~200 0.005 0.01
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    2.3.2   线性范围考察

    精密量取“2.1.1”项下配制的5 种黄酮成分的对照品混合溶液,照“2.2”项下进样测定,记录各待测组分的峰面积积分值。横坐标为黄酮成分质量浓度(X,ng/ml),纵坐标为峰面积(Y),进行线性回归,计算回归方程和相关系数。结果见表1,表明5 种黄酮成分在各自浓度范围内呈良好的线性关系。

    2.3.3   精密度试验

    精密吸取供试品溶液(批号120131),照“2.2”项下操作,进样,连续测定5 次和连续测定5 d,记录各待测组分的峰面积积分值,计算日内、日间RSD。结果显示,芦丁、金丝桃苷、异槲皮苷、槲皮素和木犀草素的日内精密度RSD分别为1.09 %、1.42 %、1.69 %、0.86 %、1.27 %(n=5),日间精密度RSD分别为1.85 %、1.76 %、1.43 %、2.01 %、1.90 %(n=5),表明仪器精密度良好。

    2.3.4   重复性试验

    取同一批号样品(批号120131)5 份,各0.5 g,精密称定,照“2.1.2”项下方法制备供试品溶液,照“2.2”项下操作,进样,测定峰面积积分值,并进行含量测定。结果显示,芦丁、金丝桃苷、异槲皮苷、槲皮素和木犀草素的含量分别为260.16、1.84、19.76、13.39、3.73 μg/g(n=5),RSD分别为1.51 %、1.73 %、0.90 %、1.44 %、1.68 %(n=5),表明方法的重复性良好。

    2.3.5   加样回收率试验

    取已知含量的样品(批号120131)9 份,每份约0.5 g,精密称定,各精密加入对照品贮备液适量,使已知样品中加入的相当对照品量分别含芦丁140.00 μg、金丝桃苷0.90 μg、异槲皮苷10.00 μg、槲皮素7.00 μg、木犀草素1.90 μg的各对照品贮备液,按“2.1.2”项下的方法制备供试品溶液,照“2.2”项下操作,进样,测定峰面积积分值,计算加样回收率。结果显示,芦丁、金丝桃苷、异槲皮苷、槲皮素和木犀草素的平均加样回收率分别为:102.06%、101.60%、100.63%、102.81%、101.80%(n=9),RSD分别为1.56%、1.93%、0.67%、2.07%、1.84%(n=9)。

    2.3.6   样品含量测定

    取10 个批号的感冒安颗粒,分别按“2.1.2”项下的方法制备供试品溶液,照“2.2”项下操作,进样,测定峰面积积分值,计算含量,结果见表2

    表  2  不同批号感冒安颗粒含量测定结果($\bar x $±s, n=3)
    批号芦丁金丝桃苷异槲皮苷槲皮素木犀草素
    含量(μg/g)RSD(%)含量(μg/g)RSD(%)含量(μg/g)RSD(%)含量(μg/g)RSD(%)含量(μg/g)RSD(%)
    110418479.83±1.990.410.855±0.0040.4920.54±0.251.2314.83±0.050.313.46±0.061.70
    110704198.98±3.011.520.596±0.0061.0511.79±0.201.6815.31±0.130.864.51±0.010.19
    11102532.23±0.260.830.993±0.0121.2613.31±0.000.026.53±0.040.555.15±0.081.58
    11112169.18±1.031.510.499±0.0061.2613.36±0.211.568.04±0.141.695.65±0.071.19
    11113067.53±0.270.400.533±0.0081.5713.36±0.211.547.48±0.121.625.42±0.061.15
    111221275.38±3.611.310.291±0.0020.7311.44±0.020.2115.74±0.020.146.51±0.020.24
    120131264.55±0.510.191.825±0.0120.6820.29±0.040.1713.66±0.021.523.78±0.010.26
    120201239.19±1.550.650.593±0.0101.7618.95±0.060.3318.41±0.211.163.86±0.030.81
    120207109.20±2.141.970.503±0.0040.8318.00±0.211.166.72±0.081.224.21±0.020.37
    120214108.93±0.590.540.461±0.0020.4517.67±0.100.016.32±0.081.194.73±0.010.11
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    为了获得良好的MS结果,优化了检测的离子模式、碎裂电压、碰撞能量等参数,以获得高灵敏度的分子离子和碎片离子。结果显示,ESI采用负离子模式可使待测的黄酮成分有更高的灵敏度。对照品混合液经产物离子扫描显示,芦丁的主要碎片为m/z:300.1、271.0;金丝桃苷和异槲皮苷的主要碎片为m/z:300.1、270.8;槲皮素的主要碎片为m/z:178.6、151.0、120.9、106.9;木犀草素的主要碎片为m/z:150.9、132.9、106.8。依据定量碎片离子选择原则,从远离母离子、裂解方式稳定、碎片离子有足够的丰度等方面进行考察,最终选择的碎裂电压、碰撞能量和定量离子如表3所示。由于金丝桃苷和异槲皮苷是结构异构体,它们有相同分子离子峰[M-H] m/z 463,MS/MS图谱中有相同的产物离子峰m/z 300,这两个化合物通过比较两者在HPLC中的保留时间进行定位。

    表  3  5种黄酮化合物的质谱检测参数
    黄酮化合物母离子产物离子碰撞电压
    U/ V)
    碰撞能量
    U/ eV)
    芦丁609.1300.119038
    金丝桃苷463.0300.117025
    异槲皮苷463.0300.117025
    槲皮素301.0151.013019
    木犀草素285.0132.915037
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    采用已优化的测定条件,感冒安颗粒中5 种黄酮类成分通过与各自标准对照品的保留时间和MS谱图的比较得以鉴别和确认,结果见图1。由于金丝桃苷、异槲皮苷和芦丁均是以槲皮素为苷元,结合不同的糖而形成,金丝桃苷与异槲皮苷还具有相同的分子量,它们的保留时间非常相近。采用HPLC-UV或二极管阵列检测的方法专属性不强,待测成分间相互干扰,很难保证测定结果的准确性。而本研究采用MS/MS-MRM模式测定,实现了准确定量的目的。

    图  1  感冒安颗粒提取液5 种黄酮成分的MRM色谱图
    A. 芦丁的MRM色谱图;B.金丝桃苷、异槲皮素的MRM色谱图;C.槲皮素的MRM色谱图;D.木犀草素的MRM色谱图;1.芦丁;2. 金丝桃苷;3.异槲皮苷;4.槲皮素;5.木犀草素

    本研究采用经优化的超声提取法提取感冒安颗粒中黄酮成分,用所建立的LC-MS/MS方法测定了10 个批号样品,结果显示,每批样品中均为芦丁含量最高,金丝桃苷含量最低;批间样品同种黄酮成分含量存在差异。为了保证感冒安颗粒质量的稳定性,临床疗效的一致性,对其中的主要黄酮成分可以考虑设定最低限度要求。感冒安颗粒是经传统水提醇沉工艺制得的稠膏制粒而成,我们以往的研究表明,制剂中含有大量的酸性成分[16],工艺提取过程中的高温、偏低的pH值可能导致金丝桃苷、异槲皮苷、芦丁等苷类黄酮化合物发生水解反应。本研究将3种黄酮苷对照品及生产工艺获得的稠膏经2 % HCl溶液在80 ℃水浴加热处理30 min,进行HPLC-MS/MS分析,处理后的稠膏样品中金丝桃苷和芦丁含量降低,异槲皮苷和槲皮素含量增加;在3种黄酮苷对照品水解液中,均有槲皮素产生;除此之外,芦丁对照品溶液水解还出现了异槲皮苷。由此可以推测,感冒安颗粒的制备工艺可能导致黄酮类成分的水解和转化。

    本研究采用HPLC-MS/MS同时测定了感冒安颗粒中5 种黄酮类成分的含量,所建立方法的专属性、灵敏度、精密度和准确性均已得到确证,达到了同时测定多种结构相似的黄酮类成分的目的,为其质量标准的建立提供了方法学依据。我们的研究已经证明感冒安颗粒中含有多种酚酸类成分[17],本研究又测定了其中的黄酮类成分。这些成分可能共同作用于流感病毒在宿主内复制的多环节,或者改善流感病毒对机体的炎性损伤,降低炎性细胞因子表达,改善氧化应激损伤,提高机体的免疫力等,充分发挥其多途径和多靶点作用优势,为其预防和治疗流感病毒所致呼吸道感染性疾病奠定物质基础。

  • 图  1  不同浓度的三种铁死亡诱导剂对胰腺癌PANC-1细胞存活率的影响

    A.hcGEM组;B.Era组;C.SASP组;D.Art组;*P<0.05, 与未用药组比较

    图  2  三种铁死亡诱导剂分别联用hcGEM对胰腺癌PANC-1细胞存活率的影响

    A.hcGEM-Era联合用药组;B.hcGEM-SASP联合用药组;C.hcGEM-Art联合用药组;*P<0.05, 与单用hcGEM组比较

    图  3  三种铁死亡诱导剂分别联用hcGEM对胰腺癌PANC-1细胞的效应-联合指数曲线图

    A.hcGEM-Era联用组;B. hcGEM-SASP联用组;C.hcGEM-Art联用组

    表  1  hcGEM联合三种铁死亡诱导剂对胰腺癌PANC-1细胞作用时的IC50

    组别摩尔浓度比IC50(μmol/L,hcGEM)
    hcGEM-Era联合组1∶0.250.140 3±0.009 1
    1∶10.340 2±0.018 3
    1∶40.091 3±0.005 1
    1∶160.083 3±0.002 5
    hcGEM-SASP联合组1∶0.250.297 5±0.016 1
    1∶10.240 2±0.021 2
    1∶200.120 8±0.008 9
    1∶4000.092 6±0.006 7
    hcGEM-Art联合组1∶0.50.366 4±0.018 7
    1∶10.344 4±0.026 3
    1∶40.249 3±0.015 7
    1∶160.154 6±0.013 5
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-26
  • 修回日期:  2023-03-07
  • 刊出日期:  2023-04-25

盐酸吉西他滨联合铁死亡诱导剂对PANC-1细胞的增殖抑制作用

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202212051
    作者简介:

    王吉荣,硕士研究生,Email:iamaluckyking@163.com

    通讯作者: 邓 莉,副教授,硕士生导师,研究方向:新型药物递送系统研究,Email:lilideng2004@126.com

摘要:   目的   研究三种铁死亡诱导剂埃拉斯汀(Era)、柳氮磺胺吡啶(SASP)和青蒿琥酯(Art)与盐酸吉西他滨(hcGEM)单独或联合应用对人胰腺癌PANC-1细胞的抑制作用。  方法   采用CCK-8法检测不同浓度的Era、SASP、Art单独或联合hcGEM对PANC-1细胞的增殖抑制作用,并根据联合指数(CI) 判断三种铁死亡诱导剂联合hcGEM对 PANC-1细胞是否具有协同抑制作用。  结果  hcGEM与三种铁死亡诱导剂单独或联合应用均能显著抑制PANC-1细胞活性,并且这种抑制作用随着浓度增大而增强。hcGEM-Era 4∶1或1∶4联用组、hcGEM-SASP 1∶400联用组 CI 值小于1。hcGEM-Art 1∶4或1∶16联用组仅在一定浓度范围内CI值小于1。  结论  hcGEM与三种铁死亡诱导剂单独或联合应用对PANC-1细胞的增殖抑制作用呈现剂量依赖性。hcGEM与三种铁死亡诱导剂联用能协同抑制PANC-1细胞的增殖。

English Abstract

陈方剑, 骆锦前, 王志君, 胡叶帅, 孙煜昕, 宋洪杰. HPLC-MS/MS同时测定感冒安颗粒中5种黄酮成分的含量[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(9): 402-406. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202403030
引用本文: 王吉荣, 杨道秋, 孙治国, 韩涵, 邓莉. 盐酸吉西他滨联合铁死亡诱导剂对PANC-1细胞的增殖抑制作用[J]. 药学实践与服务, 2023, 41(4): 234-239. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202212051
CHEN Fangjian, LUO Jinqian, WANG Zhijun, HU Yeshuai, SUN Yuxin, SONG Hongjie. Simultaneous determination of five flavonoids in Ganmao’an granules by HPLC-MS/MS[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(9): 402-406. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202403030
Citation: WANG Jirong, YANG Daoqiu, SUN Zhiguo, HAN Han, DENG Li. Inhibitory effects of gemcitabine hydrochloride combined with ferroptosis inducers on the proliferation of PANC-1 cells[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2023, 41(4): 234-239. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202212051
  • 胰腺癌是一种病死率极高的消化道恶性肿瘤 [1]。超过80%以上的患者一旦确诊即是晚期,手术难以根治,需在术后进行辅助化疗、放疗、对症支持治疗等 [2]。盐酸吉西他滨(hcGEM)是治疗胰腺癌的一线化疗药。由于存在半衰期短、产生耐药性及不可避免的毒副作用等问题,其疗效不尽如人意[3]。因此,hcGEM的临床应用需要联合化疗来提高疗效[4]

    铁死亡是一种铁依赖的非凋亡性细胞死亡形式,针对铁死亡的治疗策略可能为传统疗法难以攻克的癌症提供新的治疗思路 [5]。埃拉斯汀 (Era)作为一种高效持久的铁死亡诱导剂,它可以激活多种信号通路来触发癌细胞的铁死亡 [6]。柳氮磺胺吡啶(SASP)是一种能抑制铁死亡相关的胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白的抗炎药,可通过降低癌细胞对胱氨酸的摄取以及胞内谷胱甘肽水平来抑制胰腺癌细胞的生长[7]。青蒿琥酯(Art)是一种青蒿素的衍生物,除用作抗疟治疗外,可通过促进铁蛋白吞噬来增加细胞内游离铁水平,进而引发癌细胞的铁死亡[8]。铁死亡诱导剂与盐酸吉西他滨联合应用可能是胰腺癌治疗的潜在策略[9]

    本研究分别考察Era、SASP和Art这三种铁死亡诱导剂单独或联合hcGEM使用,对人胰腺癌PANC-1细胞的增殖抑制作用,以期发现具有潜在协同抑制的联合方案,为今后开发胰腺癌新疗法奠定基础。

    • 盐酸吉西他滨、柳氮磺胺吡啶、埃拉斯汀(美国MCE公司);青蒿琥酯(上海泰坦科技股份有限公司);胎牛血清、青链霉素、胰酶(以色列BI公司);DMEM高糖培养基、PBS缓冲液(上海泰坦科技股份有限公司),CCK- 8细胞毒性试剂盒(日本同仁化学研究所)。

    • 人胰腺癌PANC-1细胞,来源于海军军医大学第一附属医院消化内科,冻存复苏后培养于含10%胎牛血清的DMEM高糖培养基。

    • 人胰腺癌PANC-1细胞用DMEM完全培养基(含10 %胎牛血清,1 %青-链霉素)于5 % CO2、37 ℃的恒温培养箱中培养。待细胞融合度达80 %~90 %时,移除旧培养基,PBS缓冲液清洗2遍后加入适当体积的胰蛋白酶消化3 min。待大部分细胞镜下变圆,小部分细胞脱落时,加入2倍胰酶体积的完全培养基终止消化,充分吹打使细胞脱离。将细胞悬液以1 000 r/min转速,离心5 min,弃上清液,加入2 ml完全培养基重悬,并按1∶2的比例均匀接种于两个培养皿,加入8 ml完全培养基水平摇匀后置于恒温细胞培养箱内培养,取对数生长期的细胞进行后续细胞毒性实验。

    • 将实验细胞单独用药组根据药物种类与浓度不同,分为hcGEM单药组(hcGEM: 0.015 625、0.031 25、0.062 5、0.125、0.25、0.5、1、2、4 μmol/L),Era单药组(Era:0.25、0.5、1、2、4、8、16、32、64 μmol/L),SASP单药组(SASP: 6.25、12.5、25、50、100、200、400、800、1600 μmol/L)以及Art单药组(Art:0.5、1、2、4、8、16、32、64、128 μmol/L),每种药物都按2倍比率设置浓度梯度,每组各9个浓度;联合用药组根据联合药物组成与比例不同分为hcGEM-Era联合用药组(包括4∶1、1∶1、1∶4和1∶16 联合组)、hcGEM-SASP联合用药组(包括4∶1、1∶1、1∶20和1∶400联合组)、hcGEM-Art联合用药组(包括 2∶1、1∶1、1∶4和1∶16联合组)。每个联合用药组中,hcGEM的浓度均为相同的浓度梯度(hcGEM: 0.015 625、0.031 25、0.062 5、0.125、0.25、0.5、1、2、4 μmol/L),并与恒定比例的联合药物共同作用于细胞。hcGEM-Era 1∶16联合组的药物浓度梯度为0.015 625 μmol/L hcGEM+0.25 μmol/L Era、0.031 25 μmol/L hcGEM+0.5 μmol/L Era、0.062 5 μmol/L hcGEM+1 μmol/L Era、0.125 μmol/L hcGEM+2 μmol/L Era、0.25 μmol/L hcGEM+4 μmol/L Era、0.5 μmol/L hcGEM+8 μmol/L Era、1 μmol/L hcGEM+16 μmol/L Era、2 μmol/L hcGEM+32 μmol/L Era、4 μmol/L hcGEM+64 μmol/L Era。

    • 取对数生长的PANC-1细胞接种于96孔板,密度为5 000个细胞/孔。待细胞贴壁24 h后,弃上清液,每3个复孔加入100 μl不同浓度的每种药物,另设空白对照组与药物未处理组各3个复孔。药物与细胞共培养48 h后,每孔加入含10% CCK-8的DMEM培养基。于恒温培养2 h后,用酶标仪测量450 nm波长下各孔的吸光度值(A值)。使用GraphPad Prism 8.0.2软件对数据进行非线性回归分析,得到各组药物作用于细胞的半数抑制浓度(IC50) 以及细胞增殖抑制率,具体公式为:抑制率=[1−(A用药组A空白组)/(A未用药组A空白组)]×100%。

    • 根据单独用药组与联合用药组的摩尔浓度与细胞增殖抑制率,使用CompuSyn软件计算联合指数(CI),并依据CI值判断药物的联合效果: CI>1表示拮抗作用;CI=1表示相加作用;CI<1表示协同作用,且协同抑制效果随CI值的减小而增强。

    • 实验结果以($\bar x $±s)表示,采用GraphPad Prism 8.0.2软件进行数据的处理分析,多组间比较采用单因素方差分析,两组间比较采用t检验。P<0.05表示组间差异有统计学意义。

    • 图1所示,hcGEM、Era、SASP、Art单独作用于PANC-1细胞时可明显抑制细胞的增殖,并且这种抑制作用呈现剂量依赖性。hcGEM、Era、SASP、Art作用于PANC-1细胞的IC50值分别为0.175 7、1.884、195.1、23.13 μmol/L。hcGEM单独用药时,小于0.015 625 μmol/L的剂量对PANC-1细胞的生长几乎无抑制作用,存活率>95%(P>0.05);剂量大于2 μmol/L时,细胞的活性受到显著抑制,存活率<15%(P<0.05)。Era单独用药时,大于16 μmol/L 的剂量能显著抑制PANC-1细胞的生长,存活率<10%(P<0.05),而小于0.25 μmol/L的剂量会使80%以上的细胞存活。SASP单独用药时,大于800 μmol/L的剂量能抑制PANC-1细胞的生长,存活率<15%(P<0.05),而小于12.5 μmol/L的剂量仅轻微抑制PANC-1细胞存活,存活率>85%(P>0.05)。Art单独用药时,大于128 μmol/L的剂量能显著抑制PANC-1细胞的生长,存活率<40%(P<0.05),而小于0.5 μmol/L时,仅能轻微抑制细胞增殖,存活率>85%(P>0.05)。

      图  1  不同浓度的三种铁死亡诱导剂对胰腺癌PANC-1细胞存活率的影响

    • 在研究单药对PANC-1细胞抑制效果的基础上,我们进一步探究了hcGEM-Era 4∶1、1∶1、1∶4和1∶16 联合用药,hcGEM-SASP 4∶1、1∶1、1∶20和1∶400联合用药,以及hcGEM-Art 2∶1、1∶1、1∶4和1∶16联合用药,对PANC-1细胞的抑制效果。如图2所示, hcGEM-Era、hcGEM-SASP以及hcGEM-Art联合用药组的抑制效果随着浓度的增加而提高。其中,hcGEM-Era 4∶1、1∶4、1∶16联合组,以及hcGEM-SASP 1∶400联合组对PANC-1细胞抑制效果在所有浓度梯度范围均优于hcGEM组(P<0.05)。此外,hcGEM-Era 4∶1、1∶4、1∶16联合用药组,hcGEM-SASP 1∶20、1∶400联合组,和hcGEM-Art 1∶16联合组的IC50值均小于0.1757 μmol/L(hcGEM单药组的IC50),说明上述联合用药能在一定程度上提高对PANC-1细胞的抑制效果。不同联合用药组hcGEM的IC50值见表1

      图  2  三种铁死亡诱导剂分别联用hcGEM对胰腺癌PANC-1细胞存活率的影响

      表 1  hcGEM联合三种铁死亡诱导剂对胰腺癌PANC-1细胞作用时的IC50

      组别摩尔浓度比IC50(μmol/L,hcGEM)
      hcGEM-Era联合组1∶0.250.140 3±0.009 1
      1∶10.340 2±0.018 3
      1∶40.091 3±0.005 1
      1∶160.083 3±0.002 5
      hcGEM-SASP联合组1∶0.250.297 5±0.016 1
      1∶10.240 2±0.021 2
      1∶200.120 8±0.008 9
      1∶4000.092 6±0.006 7
      hcGEM-Art联合组1∶0.50.366 4±0.018 7
      1∶10.344 4±0.026 3
      1∶40.249 3±0.015 7
      1∶160.154 6±0.013 5
    • 为了研究hcGEM分别与Era、SASP、Art联合用药,对PANC-1细胞是否具有协同抑制作用,我们分别设计了hcGEM与三种铁死亡诱导剂的4种不同比例的联用方案,来探讨不同联合用药组对PANC-1细胞的协同抑制效果。CompuSyn软件分析结果显示,hcGEM-Era 4∶1或1∶4联用组在所有药物浓度下均能对PANC-1细胞产生良好的协同抑制效果(CI<1),且4∶1联用组的协同抑制效果略优于1∶4联用组。对于hcGEM-Era 1∶16联用组,CI值随着联合药物浓度的增加而减小,说明该比例下两药协同抑制效果随着浓度增大有所增强,而hcGEM-Era 1∶1联用组的CI值,仅除1 μmol/LhcGEM+1 μmol/L Era、0.031 25 μmol/L hcGEM+0.031 25 μmol/L Era联用组的CI<1外,其余浓度组CI>1,说明hcGEM-Era 1∶1联用组对PANC-1细胞几乎无协同抑制效果(图3A)。

      图  3  三种铁死亡诱导剂分别联用hcGEM对胰腺癌PANC-1细胞的效应-联合指数曲线图

      对于hcGEM与SASP联合用药组对PANC-1细胞的协同抑制效果,CompuSyn分析结果提示,hcGEM-SASP 4∶1联用对PANC-1细胞没有协同作用(CI>1),而hcGEM-SASP 1∶1联用组除了0.25 μmol/L hcGEM+0.25 μmol/L SASP、0.125 μmol/L hcGEM+0.125 μmol/LSASP联用组CI<1外,其余联用浓度组的CI>1,表明hcGEM-SASP 1∶1联合用药对PANC-1细胞几乎无协同抑制作用。hcGEM-SASP 1∶20联合用药对PANC-1细胞,除了1 μmol/LhcGEM+20 μmol/L SASP、2 μmol/L hcGEM+40 μmol/LSASP联用组CI>1外,其余浓度组CI<1,提示hcGEM-SASP 1∶20联合用药对PANC-1细胞主要是协同抑制效果,且协同效果随着浓度的增加而减弱。hcGEM-SASP 1∶400联合用药对PANC-1细胞有良好的协同抑制效果(CI<1),且协同效果随着浓度的增加而增强(图3B)。

      对于hcGEM与Art联合用药组对PANC-1细胞的协同抑制效果,CompuSyn结果提示,hcGEM-Art 2∶1联用组在0.031 25 ~0.25 μmol/L hcGEM联合浓度范围内CI <1,且接近1,其余联合浓度组的CI>1,表明hcGEM-Art 2∶1联合用药对PANC-1细胞几乎无协同抑制作用。hcGEM-Art 1∶1联用组CI>1,表明hcGEM-Art 1∶1联合用药对PANC-1细胞无协同抑制作用。hcGEM-Art 1∶4联用组仅在0.031 25~0.125 μmol/L hcGEM联合浓度范围内CI<1,其余联合浓度范围内CI>1,表明hcGEM-Art 1∶4联合用药对PANC-1细胞仅在0.031 25~0.125 μmol/L hcGEM联合浓度范围内存在协同抑制作用。 hcGEM-Art 1∶16联用组在0.015 625~0.25 μmol/L hcGEM联合浓度范围内CI <1,其余联合浓度范围内CI>1,表明hcGEM-Art 1∶16联用组在0.015 625~0.25 μmol/L hcGEM联合浓度范围内对PANC-1细胞有协同抑制作用 (图3C)。

    • 目前,胰腺癌的一线治疗标准为吉西他滨联合白蛋白结合型紫杉醇或者FOLFIRONOX组合(5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙、伊立替康和奥沙利铂)[10]。吉西他滨在一定程度上能提高患者的生存率,但耐药性的出现以及毒副作用限制了临床治疗效果,故临床上常将其与其他化疗药联合使用来提高其疗效[11]。近来大量研究证实,诱导癌细胞铁死亡可能对包括胰腺癌在内的多种类型癌症有效[12]。自2003年发现小分子铁死亡诱导剂埃拉斯汀至今,研究人员已发现多种铁死亡诱导剂,如RSL3、Sorafeni、SASP、Art等[13]。本研究选取了三种铁死亡诱导剂Era、SASP以及Art,首先研究了三种铁死亡诱导剂单独应用对PANC-1细胞的增殖抑制作用。通过CCK-8法检测了三种铁死亡诱导剂的细胞毒性作用,我们发现Era对PANC-1细胞的IC50最小,而SASP的IC50最大,表明在这三种铁死亡诱导剂中,Era对PANC-1细胞的抑制作用最强,而SASP最弱。三种铁死亡诱导剂单独使用对PANC-1细胞的增殖抑制作用呈现剂量依赖性,即浓度越大抑制效果越强。

      为了进一步探究三种铁死亡诱导剂Era、SASP、Art与hcGEM联用是否对胰腺癌PANC-1细胞具有协同抑制作用,本研究设计了不同比例的联合用药组来探索最佳的联合协同方案。本次研究结果显示,当三种铁死亡诱导剂分别与hcGEM联合使用时, hcGEM-Era 4∶1或1∶4联用组,hcGEM-SASP 1∶400联用组对PANC-1细胞具有良好的协同抑制效果。hcGEM-Art 1∶4或1∶16联用组仅在一定浓度范围内对PANC-1细胞有协同抑制效果。胰腺导管腺癌患者中,90%存在KRAS突变, 而致癌KRAS将胰腺导管腺癌细胞重新编程为高度抗凋亡的状态。由于KRAS信号突变的副产物是生成大量的ROS,为了上调抗氧化能力,胰腺导管腺癌转而增强葡萄糖和谷氨酰胺代谢途径,使细胞对ROS诱导的、铁依赖性非凋亡的铁死亡模式敏感[13]。激活铁死亡可有效阻止肿瘤进展,增强化疗、放疗和免疫治疗的效果[14]。在治疗胰腺癌的过程中,吉西他滨通过NF-κB信号途径诱导内源性活性氧的产生,进而导致Nrf2信号通路的激活以及细胞内谷胱甘肽增加,最终使胰腺癌细胞对吉西他滨不敏感[15]。埃拉斯汀可通过抑制胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白的活性来减少胱氨酸进入肿瘤细胞,从而降低胞内谷胱甘肽的合成,抑制线粒体的电压依赖性阴离子通道等多种途径促进线粒体代谢紊乱、活性氧类物质以及脂质过氧化物的大量积累,增强吉西他滨对胰腺癌细胞的杀伤效果[16]。柳氮磺胺吡啶可通过抑制胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白的功能促进胰腺癌细胞的铁死亡,逆转癌细胞的耐药性 [17]。青蒿琥酯通过诱导铁依赖性氧化损伤促进胰腺癌细胞的死亡,并且这种脂质过氧化性细胞死亡可被铁死亡抑制剂阻断[18]。本研究中三种铁死亡诱导剂联合hcGEM对PANC-1细胞的协同抑制的效果可能与这三种铁死亡诱导剂引起的氧化应激反应的强弱有关,具体相关机制还有待进一步实验。

      综上所述,本研究发现三种铁死亡诱导剂分别与hcGEM联合应用时存在对PANC-1细胞的协同抑制联合方案。hcGEM-Era 4∶1或1∶4联合用药以及hcGEM-SASP 1∶400联合用药对PANC-1细胞的协同抑制效果良好,而hcGEM-Art 1∶4或1∶16联合用药仅一定浓度范围能对PANC-1细胞产生协同抑制效果。

参考文献 (18)

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