Betulinic Acid Induces Autophagy and Apoptosis of Human Colorectal Cancer SW620 Cells by Regulating PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway

Qingyuan ZHUO; Meixian CHEN; Lingli WANG

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220921

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Betulinic Acid Induces Autophagy and Apoptosis of Human Colorectal Cancer SW620 Cells by Regulating PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway

更新时间：2022-09-01

- Betulinic Acid Induces Autophagy and Apoptosis of Human Colorectal Cancer SW620 Cells by Regulating PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 14, Pages: 99-106(2022)
- 作者机构：
  
  广州中医药大学中药学院，广州 510006
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220921
  CLC： R22;R242;R2-031;R2-0;R285.5
- Received：03 December 2021，
  
  Published Online：22 February 2022，
  
  Published：20 July 2022
- 稿件说明：
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卓清缘,陈美先,王羚郦.桦木酸通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导人结肠癌细胞SW620凋亡及自噬[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(14):99-106.

ZHUO Qingyuan,CHEN Meixian,WANG Lingli.Betulinic Acid Induces Autophagy and Apoptosis of Human Colorectal Cancer SW620 Cells by Regulating PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(14):99-106.
卓清缘,陈美先,王羚郦.桦木酸通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导人结肠癌细胞SW620凋亡及自噬[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(14):99-106. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220921.

ZHUO Qingyuan,CHEN Meixian,WANG Lingli.Betulinic Acid Induces Autophagy and Apoptosis of Human Colorectal Cancer SW620 Cells by Regulating PI3K/Akt/mTOR Signaling Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(14):99-106. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220921.

摘要

目的

研究桦木酸对人结肠癌细胞SW620凋亡和自噬的影响及磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路在其中的调控作用。

方法

采用噻唑蓝（MTT）比色法检测细胞活性，确定最佳给药时间及给药浓度，用于后续实验；设置空白组、桦木酸低、中、高浓度组。采用苏木素-伊红（HE）染色观察桦木酸对SW620细胞形态的影响。采用Annexin-V/碘化丙啶（PI）双染法检测SW620细胞凋亡率。分别采用Hoechst33258染色及细胞自噬染色（MDC）观察细胞凋亡和自噬体发生情况。采用蛋白免疫印迹法（Western blot）检测细胞中B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）相关X蛋白（Bax）、胱天蛋白酶-9（Caspase-9）、活化的胱天蛋白酶-3（cleaved Caspase-3），微管相关蛋白Ⅰ轻链3Ⅱ（LC3Ⅱ）、自噬关键分子酵母Atg6同系物-1（Beclin-1）、p62、磷酸化（p）-PI3K、p-Akt、p-mTOR蛋白表达。

结果

桦木酸以浓度、时间依赖性的方式抑制SW620、HT29、HCT116细胞的活性；与桦木酸给药24 h比较，W620、HT29、HCT116细胞给药48 h细胞活性明显降低（

0.05，

0.01），给药48 h的半数抑制浓度（IC

）显著降低（

0.01），其中SW620细胞给药48 h的IC

最小。HE染色、Hoechst33258染色显示，桦木酸组可见浓度依赖性细胞凋亡；MDC染色可见细胞自噬体数量增加。与空白组比较，桦木酸低、中、高浓度组细胞凋亡率显著升高（

0.01）。与空白组比较，桦木酸低、中、高浓度组Bax、Caspase-9、cleaved Caspase-3、LC3Ⅱ蛋白表达水平明显升高（

0.05，

0.01），桦木酸中、高浓度组Beclin-1蛋白表达显著升高（

0.01）；桦木酸低、中、高浓度组p62、p-Akt、p-PI3K、p-mTOR蛋白表达显著降低（

0.01）。

结论

桦木酸对SW620细胞活性有明显的抑制作用，其作用机制可能与抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路从而诱导人结肠癌细胞SW620的凋亡及自噬有关。

Abstract

Objective

To investigate the effect of betulinic acid （BA） on apoptosis and autophagy of human colorectal cancer SW620 cells and the regulatory role of phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt）/mammalian target of rapamycin （mTOR） signaling pathway.

Method

Cell viability was detected by methyl thiazolyl tetrazolium （MTT） colorimetry to determine the optimal administration time and dosage for subsequent experiments. Four groups were designed， including blank group and low-， medium-， and high-dose BA groups. Hematoxylin-eosin （HE） staining was conducted for the observation of SW620 cell morphology， and annexin-V/propidium iodide double staining for the determination of apoptosis rate in SW620 cells. Hoechst33258 staining and MDC staining were used for the observation of apoptosis and autophagy， respectively. Western blotting was employed to determine the protein levels of B-cell lymphoma/leukemia-2（Bcl-2）-associated X protein （Bax）， aspartate proteolytic enzyme-9 （Caspase-9）， activated aspartate proteolytic enzyme-3 （cleaved Caspase-3）， microtubule-associated protein 1 light chain 3 （LC3）， the mammalian homolog of yeast Atg6 （Beclin-1）， p62， phosphorylated PI3K （p-PI3K）， phosphorylated Akt （p-Akt）， and phosphorylated mTOR （p-mTOR） in SW620 cells.

Result

BA inhibited the activity of SW620， HT29， and HCT116 cells in a concentration- and time-dependent manner. The cells treated with BA for 48 h had lower viability than those treated for 24 h （

0.05，

0.01）. The half maximal inhibitory concentration (IC

） value of BA at the time point of 48 h was also lower than that at the time point of 24 h （

0.01）， and that for SW620 cells was the minimum. BA induced the apoptosis in a concentration-dependent manner and increased the autophagosomes. Compared with the blank group， BA increased the apoptosis rate （

0.01）， up-regulated the protein levels of Bax， Caspase-9， cleaved Caspase-3， and LC3 Ⅱ （

0.05，

0.01）， and down-regulated the protein levels of p62， p-Akt， p-PI3K， and p-mTOR （

0.01）. Additionally， medium- and high-dose BA up-regulated the protein level of beclin-1 （

0.01）.

Conclusion

BA may inhibit the activity of SW620 cells by hindering the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway to induce cell apoptosis and autophagy.

关键词

Keywords

references

邹小农，贾漫漫，王鑫，等 . 《2020全球癌症报告》要点解读［J］. 中国胸心血管外科临床杂志， 2021 ， 28 （ 1 ）： 11 - 18 .

杨国红 . 伊立替康联合替吉奥治疗转移性结直肠癌的疗效分析［J］. 实用中西医结合临床， 2018 ， 18 （ 10 ）： 46 - 48 .

EKUADZI E ， BINEY R P ， BENNEH C K ， et al . Antiinflammatory properties of betulinic acid and xylopic acid in the carrageenan-induced pleurisy model of lung inflammation in mice ［J］. Phytother Res ， 2018 ， 32 （ 3 ）： 480 - 487 .

易想炼 . 基于MAPK/Nrf2-HO-1信号通路探究桦木酸对T-2毒素致小鼠免疫器官氧化损伤的保护作用及其分子机制［D］. 长沙：湖南农业大学， 2019 .

王雪振，牟悦，郝倩，等 . 桦木酸抗肿瘤作用及机制的研究进展［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 21 ）： 223 - 231 .

WANG S ， WANG K ， ZHANG C ， et al . Overaccumulation of p53-mediated autophagy protects against betulinic acid-induced apoptotic cell death in colorectal cancer cells ［J］. Cell Death Dis ， 2017 ， 8 （ 10 ）： e3087 .

齐鑫鑫，刘涛 . 细胞自噬与细胞凋亡及其交互作用在肝癌治疗中的研究进展［J］. 医学综述， 2020 ， 26 （ 20 ）： 4038 - 4042 .

魏文科 . 介绍一种观察凋亡细胞形态学特征的染色方法-苏木素-伊红染色法（ HE染色法）［J］. 生物学通报， 2003 ， 38 （ 5 ）： 49 - 50 .

ZUCO V ， SUPINO R ， RIGHETTI S C ， et al . Selective cytotoxicity of betulinic acid on tumor cell lines， but not on normal cells ［J］. Cancer Lett ， 2002 ， 175 （ 1 ）： 17 - 25 .

林晓英，沈阿灵，吴美珠，等 . 桦木酸通过调节TGF- β- Smad信号通路抑制结肠癌细胞转移的研究［J］. 康复学报， 2020 ， 30 （ 1 ）： 58 - 63 .

POTZE L ， DI FRANCO S ， KESSLER J H ， et al . Betulinic acid kills colon cancer stem cells ［J］. Curr Stem Cell Res Ther ， 2016 ， 11 （ 5 ）： 427 - 433 .

RZESKI W ， STEPULAK A ， SZYMAŃSKI M ， et al . Betulinic acid decreases expression of Bcl-2 and Cyclin D 1 ， inhibits proliferation， migration and induces apoptosis in cancer cells ［J］. Naunyn Schmiedeberg's Arch Pharmacol ， 2006 ， 374 （ 1 ）： 11 - 20 .

ZENG A ， HUA H ， LIU L ， et al . Betulinic acid induces apoptosis and inhibits metastasis of human colorectal cancer cells in vitro and in vivo ［J］. Bioorg Med Chem ， 2019 ， 27 （ 12 ）： 2546 - 2552 .

CHINTHARLAPALLI S ， PAPINENI S ， LEI P ， et al . Betulinic acid inhibits colon cancer cell and tumor growth and induces proteasome-dependent and -independent downregulation of specificity proteins （Sp） transcription factors ［J］. BMC Cancer ， 2011 ， 11 ： 371 - 382 .

卢丹，彭小兰，熊珊，等 . 高良姜素促进胰腺癌PCNA-1细胞凋亡和自噬并抑制移植瘤生长［J］. 广州中医药大学学报， 2021 ， 38 （ 9 ）： 1963 - 1971 .

王娟娟，王苏美，吴万垠，等 . 山柰酚调控Akt/Bcl-2/Caspase通路促进非小细胞肺癌细胞发生凋亡［J］. 中药材， 2021 ， 44 （ 8 ）： 1959 - 1960 .

TANIDA I ， UENO T ， KOMINAMI E . LC3 and autophagy ［J］. Methods Mol Biol ， 2008 ， 445 ： 77 - 88 .

SONG X ， LEE D ， DILLY A ， et al . Crosstalk between apoptosis and autophagy is regulated by the arginylated BiP/Beclin-1/p62 complex ［J］. Mol Cancer Res ， 2018 ， 16 （ 7 ）： 1077 - 1091 .

丁亦含，李玉峰 . mTOR信号通路与自噬、凋亡之间的相互关系［J］. 现代医学， 2015 ， 43 （ 6 ）： 801 - 804 .

LI F ， ZHAN Z ， QIAN J ， et al . Naringin attenuates rat myocardial ischemia/reperfusion injury via PI3K/Akt pathway-mediated inhibition of apoptosis， oxidative stress and autophagy ［J］. Exp Ther Med ， 2021 ， 22 （ 2 ）： 811 - 818 .

XU Z ， HAN X ， OU D ， et al . Targeting PI3K/Akt/mTOR-mediated autophagy for tumor therapy ［J］. Appl Microbiol Biotechnol ， 2020 ， 104 （ 2 ）： 575 - 587 .

陈宣辛 . microRNA-637靶向NUPR1调控多发性骨髓瘤细胞增殖、凋亡与自噬的作用及机制研究［D］. 重庆：重庆医科大学， 2021 .

李铮铮，刘雪锋 . 长链非编码RNAs在肿瘤细胞死亡中的作用［J］. 中国科学：生命科学， 2021 ， 51 （ 12 ）： 1701 - 1709 .

周雄，杨明，李翔，等 . 中药单体成分调节肿瘤微环境的研究进展［J］. 中草药， 2021 ， 52 （ 14 ）： 4398 - 4409 .

余洋 . 桦木酸靶向脂质体的制备及其抗结肠癌作用机制的研究［D］. 镇江：江苏大学， 2020 .

吴海霞，艾克白尔·买买提，王帅，等 . 桦木酸通过抑制STAT3的活化提高胰腺癌细胞对吉非替尼的敏感性［J］. 中国肿瘤生物治疗杂志， 2019 ， 26 （ 9 ）： 948 - 954 .

王鑫 . 不同粒径白桦脂酸纳米混悬剂体内外行为及协同抗乳腺癌活性评价［D］. 南京：南京中医药大学， 2020 .

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