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苦参碱诱导人肝癌细胞株HpG2.2.15凋亡的实验研究
作者:程少冰,赵昌林    
作者单位:1.暨南大学医学院,广东 广州 510632; 2.广州中医药大学祈福医院,广东 广州 511495

《时珍国医国药》 2010年 第5期

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       【摘要】 
       目的研究苦参碱诱导人肝癌细胞株HpG2.2.15的凋亡机制。方法使用MTT法测定细胞生长率,流式细胞仪检测细胞凋亡和Fas蛋白的表达,RT-PCR检测Fas基因的表达。结果苦参碱对人肝癌细胞株HpG2.2.15的生长抑制率为75.5%。苦参碱具有诱导HpG2.2.15细胞凋亡的作用,诱导细胞凋亡率为57.9%。苦参碱诱导人肝癌细胞株HpG2.2.15Fas基因的表达率(4.11%)优于对照组DDP(3.7%)。苦参碱可使细胞株的Fas蛋白表达增加。结论苦参碱具有诱导HpG2.2.15细胞凋亡的作用,其作用是促进Fas基因的表达,使Fas蛋白增加。
       【关键词】  HpG2.2.15细胞株; 苦参碱 ; 凋亡; 凋亡蛋白
        乙肝病毒与肝癌发生密切相关,两者相关率高达80%,在肝细胞癌中,血清HBV阳性感染率为94.78%;HBsAg阳性携带率为89.57%[1]。HBV-DNA与肝细胞DNA紧密结合在一起,乙肝病毒产生的X蛋白在肝癌的发生和发展中起着重要的作用。苦参碱可诱导人肝癌细胞株HpG2凋亡,应用全基因组表达谱芯片检测差异表达基因,苦参碱可改变人肝癌细胞株HpG2细胞基因谱,调控凋亡基因的表达,在苦参碱治疗的C6细胞株中,57个基因表达上升2倍,而11个基因至少下调2倍[2,3]。苦参碱可诱导wp53的表达,从而激活Bax基因,抑制Bc1-2基因;并且wp53还可能诱导Fas的表达,最终导致细胞凋亡[4]。苦参碱促进HpG2细胞Bax的表达,抑制Bcl-XL 和Bcl-2蛋白的表达,说明苦参碱可通过抑制HepG2细胞内Bcl-2/Bcl-XL的活性,减少细胞色素C的释放,激活caspase-3蛋白进而激活caspases蛋白酶家族,诱导细胞凋亡的发生[5]。
          
       HpG2.2.15细胞株是将乙肝病毒X基因转染到HpG2细胞株内所得,更符合中国人乙肝诱发原发性肝癌的发病特点。本实验研究苦参碱对人HpG2.2.15细胞株的作用。
       1  材料
       1.1  细胞株人HpG2.2.15细胞株,由本实验室保存。在含10%胎牛血清的DMEM培养液中,37℃,5%CO2条件下培养。
       1.2  试剂苦参碱注射液5 ml∶50 mg,江苏吴中医药集团有限公司,批号070604。MTT和G418购自sigma 公司,胰蛋白酶和Fas抗体购于sigma 公司。DAB试剂盒购自天津灏洋生物公司,ABC-Kit试剂盒购自sigma公司。兔抗人HBxAg多克隆抗体(HBx99  rabbit  pdycolonal  AB  serum,Rabbit 2)由本实验室保存。
       1.3  仪器酶标仪(美国Bio-Rad公司680), BD FACSCanto流式细胞仪,电泳仪(美国Bio-Rad公司),紫外透射仪(美国Bio-Rad公司)。
       2  方法
        分为治疗组、对照组和空白组。对照组采用顺铂。
       2.1  MTT实验法①MTT用PBS配制成5 mg/ml。②细胞悬液以104/孔接种于96孔培养板(200 μl/孔),治疗组每孔加入苦参碱10μl(200 μg/ml),对照组DDP10 μl(20 μg/ml),空白组加入培养液10 μl/孔。③在37℃,5%CO2的培养箱中培养24 h。④每孔加入MTT20 μl,每次3孔,37℃作用4 h。⑤吸弃各孔中的上清,每孔加入DMSO 150 μl,振荡,紫蓝色沉淀充分溶解,用酶标仪在波长540 nm处测定吸光度A值。⑥上述试验重复4次。
       2.2  流式细胞学检测法①对数生长期的细胞,胰酶消化后,以5×104/ml的密度接种,贴壁后加入DMEM培养基培养24 h,治疗组加入苦参碱10 μl(200 μg/ml),对照组加入顺铂10 μl(20 μg/ml),空白组加入等体积的培养液。②继续培养48 h,胰酶消化成单细胞悬液,冰PBS 洗涤2次,800 r/min离心5 min,弃上清,缓慢加入-20℃预冷的70%乙醇,4℃过夜。③取细胞悬液,PBS洗涤,1 600 r/min离心5 min后,弃上清。PI 染液1.0 ml染30 min,混合液经过300目滤网以除去杂质,620 nm 检测。每样本收集多于10 000个荧光信号。④在流式细胞仪上作Fas基因表达分析。将细胞培养后直接将细胞送至流式细胞室做检查。
       2.3  RT-PCR试验方法
       2.3.1  引物序列Fas-F5"-TCCTACCTCTGGTTCTTAC-3"Fas-R5"-CTCTTCACTTCCTCTTTGC-3"Beta-actin F5"- ACTCTTCCAGCCTTCCTT-3" Beta-actin R5"- ACTCGTCATACTCCTGCT-3"
       2.3.2  逆转录过程(RT)试剂:5×AMV buffer   RNA酶抑制剂   随机引物   DNTPs  AMV RT反应体系20 μl灭菌的DEPC水10.3 μl5×AMV buffer4 μlRNA抑制剂0.4 μlOligo(DT) 1 μldNITs1.3 μlRAN2 μlAMV 1 μl
       2.3.3  反应条件37℃90 min,95℃10 min,4℃pause。
       PCR 反应体系25 μl dH2O14 μl10×PCR  Buffer2.5 μldNTPs1.2 μlPrimer11.2 μlPrimer21.2 μlTemplate4 μlTaq 酶0.8 μl
       2.3.4  PCR反应程序95℃4 min → 95℃40 s →  54℃30 s → 72℃30 s →72℃5 min →4℃ pause
       3  结果
       3.1  苦参碱抑制HpG2.2.15 细胞增殖(MTT)的实验结果 细胞生长抑制率的计算公式为:细胞生长抑制率(%)=实验组OD值/ 对照组OD值×100%。以生长抑制率的结果大于50%有效。DDP的细胞生长抑制率86%,苦参碱的细胞生长抑制率为75.5%,低于DDP的抑制率,但是高于50%的有效标准,苦参碱对人肝癌HpG2.2.15细胞株有抑制增殖的作用。结果见图1。
       从图2中可看出,顺铂和苦参碱组的吸光度值随着时间的延长而减少,细胞数量逐渐减少,顺铂和苦参碱具有诱导人肝癌HpG2.2.15细胞株凋亡的作用。
       3.2  细胞凋亡细胞凋亡的实验结果见图3。
        经χ2 检验,χ2=8.00,P= 0.000,按a=0.05水准,各组诱导细胞凋亡有差别。苦参碱诱导细胞凋亡率为57.9%。结果见图4。
       
       3.3  苦参碱对Fas蛋白的影响诱导Fas蛋白的表达。见图5。
       经χ2检验, χ2=1.41,P= 0.000,按a=0.05水准,在诱导Fas基因表达具有统计学意义。苦参碱诱导Fas基因的表达率(4.11%)要优于DDP(3.7%)。见图6。
       3.4  苦参碱对Fas基因的影响Fas表达产物是495bp,HpG2.2.15细胞株Fas基因表达较弱,HpG2有明显Fas基因表达。苦参碱可以诱导HpG2.2.15细胞株的Fas基因表达,其作用要低于内毒素。结果见图7~8。
       4  讨论
        肝细胞凋亡抑制与肝癌以及胆管癌的发生和发展具有密切的关系,在肝纤维化中也具有重要的作用[6]。诱导肿瘤细胞凋亡和正常分化是恶性肿瘤治疗的主要目标,Fas/FasL是细胞凋亡的主要机制。
        通过MTT实验,苦参碱可以显著减少细胞生长的数量,虽没有顺铂组抑制率高,但是也超过有效的标准。细胞抑制率与苦参碱的浓度密切相关,浓度越高,抑制率越显著。在流式细胞仪测定细胞凋亡的实验中,可以看到苦参碱有显著的凋亡峰值,随着时间延长,细胞凋亡数量明显增加,而细胞凋亡主要阻滞于G1期。这说明苦参碱具有诱导人肝癌HpG2.2.15细胞株凋亡的作用。
        细胞凋亡主要与Fas基因的表达密切相关,用流式细胞仪测定Fas蛋白的表达,可以看到Fas蛋白表达的数量与时间密切相关,随着时间延长,表达Fas蛋白的细胞数量增加,苦参碱诱导Fas蛋白表达的数量要高于顺铂。使用RT-PCR的方法检测Fas基因,苦参碱有促进Fas基因表达的作用。苦参碱具有诱导HpG2.2.15细胞的Fas基因表达,使Fas蛋白增加,从而诱导细胞凋亡。
        研究表明,苦参碱有抑制胃溃疡形成的作用,可减少胃酸的分泌[7],具有抑制肝细胞的PDGF 和TGF-beta1的活性,从而具有抗肝纤维化的作用[8],可通过减少血管兴奋蛋白磷酸化而抑制PKA的活性,从而减少Hela细胞的黏附和转移[9],具有抑制K-562细胞株增殖和诱导分化的作用,64.6%细胞阻滞在G1期[10]。苦参碱具有抗恶液质的作用,可能是抑制了白细胞介素-6和TNF-a的作用[11]。HBx蛋白可使乙肝病毒的复制加快[12],使肝癌细胞对细胞毒药物的具有抵抗性。
       
       研究表明,苦参碱具有诱导人肝癌HpG2.2.15细胞株凋亡的作用,其作用机制是促进Fas基因的表达,使Fas蛋白增加。
       【参考文献】
           [1]阮秀花,田 葱,张效本,等.肝癌患者乙型肝炎病毒感染血清流行病学分析[J].现代中西医结合杂志,2007,16(14):2031.
       
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       [3]薛 净,李瑜羌,聂玉强,等. 苦参碱对人肝癌细胞株HepG2基因表达谱的影响[J].胃肠病学和肝病学杂志,2007,16(4):341.
       
       [4]司维柯,陈 安,李 鹏,等.苦参碱诱导人肝癌细胞株HepG2 凋亡的研究[J].第三军医大学学报,2001,23(7): 816.
       
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       [9]Zhang L, Wang T,Wen X ,et al. Effect of matrine on HeLa cell adhesion and migration[J]. Eur J Pharmacol,2007,563(1-3):69.
       
       [10]Zhang LP,Jiang JK,Tam JW,et al. Effects of Matrine on proliferation and differentiation in K-562 cells[J]. Leuk Res,2001,25(9):793.
       
       [11]Zhang Y,Wang S, Li Y ,et al. Sophocarpine and matrine inhibit the production of TNF-alpha and IL-6 in murine macrophages and prevent cachexia-related symptoms induced by colon26 adenocarcinoma in mice. Int Immunopharmacol[J].2008,8(13-14):1767.
       
       [12]Victor V. Keasler, Amanda J. Hodgson, Charles R etal. Enhancement of Hepatitis B Virus Replication by the Regulatory X Protein In Vitro and In Vivo[J].Journal Of Virology,2007,81(6) :2656.

经典中医古籍

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