柠檬酸镧诱导HeLa细胞凋亡差异蛋白组学研究

稀土具有多种多样的生物效应，研究表明稀土具有促细胞增殖和诱导细胞凋亡的双重作用．作用效应与稀土的种类，物种、浓度以及细胞的种类有关，表现出类似Hormesis效应的“低促高抑”现象．如陈兴安等学者曾报道稀土化合物既能促进正常细胞的生长又能抑制癌细胞．最近，一种化合物（Gd（III）-texaphyrinl已经进入三期临床实验，用于非小细胞肺癌脑转移的治疗．稀土促进细胞凋亡可能与以下机制有关：通过与肿瘤细胞DNA特异性结合，影响DNA的合成或复制、影响细胞周期促进凋亡、增加细胞内活性氧（ROS）水平，通过线粒体凋亡通路诱导细胞凋亡，调节机体免疫机能等．我们前期研究表明，柠檬酸镧对各种癌细胞生长的影响存在浓度依赖性，低浓度无明显作用特征，高浓度抑制癌细胞生长，诱导细胞凋亡；不同肿瘤细胞对稀土的响应不同，宫颈癌HeLa细胞株相对敏感．本文进一步利用差异蛋白质组学方法探讨柠檬酸镧诱导HeLa细胞凋亡的作用机制．双向凝胶电泳（2DE）与基质辅助激光解析电离飞行时间串联质谱（MALDI—TOF／TOF—MS）检测结果显示有14种表达差异明显的蛋白．包括与凋亡和细胞增殖相关蛋白：核仁磷酸化蛋白（NMP）和S100钙结合蛋白（S100－A11）表达上调，线粒体prohibitin蛋白下调；应激和氧化应激相关蛋白：包括热休克蛋白（heat shock 70－kDa protein 9 precursor,HspB8）和超氧化物歧化酶1（SOD1）下调，而NAD依耐的亚甲基四氢叶酸脱氢酶（MTHFD2L）上调；翻译和蛋白降解相关蛋白：包括真核翻译延伸因子2（eFF2）、核糖体蛋白（RPLPO）和钙网蛋白前体变体（calreticulin precursor variant and far upstream element（FUSE）binding protein 1，isoform CRA_b）下调，蛋白酶体proteasome beta 3 subunit上调．蛋白组学的结果提示，La（cit）2]^3-可能通过线粒体凋亡通路以及调节细胞内氧化应激水平诱导Hela细胞凋亡．进一步用免疫印迹（western blotting）进行验证和检测相关凋亡蛋白，结果显示SOD1、eFF2和Nm23蛋白下调，凋亡相关蛋白caspase-9和PARP激活，促凋亡蛋白Bax表达上升和抗凋亡蛋白Bcl-2表达下降．另外，柠檬酸镧作用细胞后，细胞线粒体膜电位（△ψM）下降，细胞色素c（cyt-c）释放和H2O2产生增加．线粒体膜通透性改变、膜电位的变化、ROS的生成和促凋亡蛋白的释放是细胞凋亡过程的关键事件．这些结果表明柠檬酸镧通过线粒体凋亡途径诱导HeLa细胞凋亡，这一结论与既往研究相一致，为柠檬酸稀土配合物的抗癌作用机制提供了基础信息．Ca^2＋超载是引起线粒体损伤的重要因素之一，Ca^2＋也能调节电压依赖阴离子通道活性（VDAC）从而调节线粒体通透性转变孔的开放与关闭．柠檬酸镧能解离出镧离子（La^3＋），La^3＋具有类钙的性质，这可能是镧作用于线粒体引起凋亡的原因之一．当然，有研究表明这种作用具有两面性，低剂量能促进线粒体PTP孔的开放，高浓度表现为拮抗作用或没有影响．另外，VDAC位于线粒体外膜，对线粒体及细胞功能调节非常重要．本研究结果显示，与对照相比，VADC1的表达没有变化，而VADC2没有检测到，说明VADC的表达在柠檬酸镧诱导的细胞凋亡中可能不是一个关键因素．