来自北京食品营养与人类健康高精尖创新中心、北京市食品添加剂工程技术研究中心的郝帅、闫燕、李爽和王成涛*等人以一种典型的非小细胞肺癌A549细胞系为模型，评价藻蓝蛋白对A549细胞体外增殖、凋亡以及周期分布等的影响，研究结果能够为进一步开发天然无副作用的抗肿瘤功能食用色素提供理论依据。
1、藻蓝蛋白对A549细胞体外生长的影响
采用藻蓝蛋白处理体外培养的A549细胞24 h或48 h，随着处理浓度的不断增大（0、0.6、1.2、2.4、4.8、9.6、19.2 μmol/L），细胞的存活率均呈现下降趋势，表明细胞的存活状态与藻蓝蛋白存在浓度依赖效应；同时，在相同处理剂量下（4.8、9.6、19.2 μmol/L），细胞在48 h的存活率明显低于24 h，说明细胞存活状态与藻蓝蛋白也存在时间依赖效应。随后选取0、1.2、2.4、4.8 μmol/L的处理剂量进行了细胞增殖检测，4.8 μmol/L处理组细胞的生长速率从第二天起就显着低于对照组。以上结果表明，藻蓝蛋白对体外培养的肺癌A549细胞具有显着的生长抑制作用。
2、藻蓝蛋白对肺癌A549细胞的形态影响
未经处理的A549细胞轮廓清晰，呈现梭形，细胞紧密贴壁生长，且未见明显的悬浮细胞。随着藻蓝蛋白处理浓度的不断增大，从2.4 μmol/L作用剂量开始，细胞的形态由梭形变得不规则，形成芽状的突起，部分细胞呈漂浮状不再贴壁；同时，在相同处理剂量下，细胞形态也会随着处理时间的延长而发生非正常改变。当藻蓝蛋白处理浓度达到9.6 μmol/L时，大部分细胞均已脱落，仅观察到极少的细胞贴壁。以上结果表明，较高浓度的藻蓝蛋白能够使A549细胞形态发生非正常改变，初步提示藻蓝蛋白能够引起细胞的凋亡。
3、藻蓝蛋白对肺癌A549细胞凋亡程度的情况
与对照组相比，随着藻蓝蛋白处理浓度的不断增加（0、1.2、2.4、4.8 μmol/L），A549细胞的早期凋亡与晚期凋亡比例均呈现显着的浓度依赖性上调，当处理浓度为4.8 μmol/L时，细胞凋亡比例最大，早期、晚期凋亡率分别达到（8.03±0.32）%和（21.95±1.21）%，表明藻蓝蛋白确实诱导了A549细胞的凋亡。藻蓝蛋白处理后，A549细胞内促凋亡基因Bax、Bad的转录水平发生了显着上调，而凋亡抑制基因Bcl-2以及Bcl-xl的转录水平则呈现相反变化趋势，这与流式细胞术的结果一致。随着藻蓝蛋白处理浓度的不断增加，A549细胞内Bax、Bad蛋白水平出现了明显上调，Bcl-2、Bcl-xL蛋白表达量出现显着降低。以上结果从细胞表型、基因转录水平和蛋白表达水平对细胞的凋亡进行了验证，表明藻蓝蛋白确实能促进体外培养A549肺癌细胞的凋亡，藻蓝蛋白有望作为一种极具潜力的新型抗肺癌功能性食品添加剂。
4、藻蓝蛋白对肺癌A549细胞周期分布的影响
与对照组相比，随着藻蓝蛋白处理浓度的不断增加（0、1.2、2.4、4.8 μmol/L），A549细胞中G1期比例出现增加，S期比例下降。结果表明，藻蓝蛋白能够使细胞阻滞在G1期，无法进入S期进行DNA的复制，影响了正常的细胞周期进程，从而可能引起细胞凋亡的发生。细胞周期蛋白（Cyclin）E、细胞周期依赖的蛋白激酶（CDK）2以及CDK4作为细胞周期重要的调控因子，能够促进细胞由G1期向S期转换，而细胞周期调控抑制因子p21、p27则对Cyclin E以及CDK2、CDK4具有抑制作用。定量PCR结果显示，藻蓝蛋白处理后，细胞中CyclinE、Cdk2、Cdk4的转录水平均出现了显着下调，p21、p27则出现了显着上调，这些基因的异常调节可能导致细胞不能正常合成G1/S期转换过程所需的蛋白，使细胞阻滞在G1期，这与流式细胞术结果相一致，进一步验证了藻蓝蛋白对细胞周期的调控效应。
结 论
藻蓝蛋白能够显着降低A549细胞的存活率与生长速率（P＜0.05），引起细胞形态发生非正常改变；同时上调促凋亡基因Bax、Bad，下调抑凋亡基因Bcl-2、Bcl-xl的表达而诱导细胞凋亡；此外，藻蓝蛋白能够异常调控细胞周期G1/S转换点相关基因的表达而引起细胞发生G1期阻滞。研究结果揭示了藻蓝蛋白对A549肺癌细胞具有显着的抑制作用，为开发新型抗癌类功能性食品着色剂提供了必要的理论依据。
