楊梅樹皮素誘導(dǎo)人肝癌HepG2細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究 |
發(fā)布時(shí)間:2011-04-28 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點(diǎn)擊次數(shù):3487 |
摘要:探討楊梅樹皮素(myricetin,MYR)對人肝癌HepG2抑制生長和誘導(dǎo)凋亡作用及其機(jī)制。:MTT法研究MYR對人肝癌HepG2的抑制生長;熒光染色和電子透射電鏡觀察HepG2細(xì)胞形態(tài);流式細(xì)胞儀研究MYR對HepG2細(xì)胞周期的影響及誘導(dǎo)凋亡作用,羅丹明123單染觀察MYR對線粒體膜電位的改變;caspase3,9試劑盒檢測MYR對人肝癌HepG2細(xì)胞內(nèi)caspase3,9活性的影響。:MYR對人肝癌HepG2細(xì)胞生長具有明顯的抑制作用,并具有劑量依賴性,IC50為586617mg·L-1;MYR作用72h后,HepG2細(xì)胞呈現(xiàn)典型細(xì)胞凋亡特征,細(xì)胞周期阻滯于G2/M期,凋亡率最高為6473%。同時(shí)線粒體膜電位明顯下降,caspase3,9活性增加。:MYR對人肝癌HepG2細(xì)胞有明顯的抑制生長和誘導(dǎo)凋亡作用,其機(jī)制可能與線粒體凋亡途徑有關(guān)。 關(guān)鍵詞:楊梅樹皮素;HepG2細(xì)胞;細(xì)胞凋亡;膜電位;caspase3,9 楊梅樹皮素(myricetin,MYR)是從藤茶Ampelopsisgrossedntata莖葉中或楊梅樹皮和樹葉中提取的有效成分之一,為黃酮類化合物[1]。在人類白血病細(xì)胞HL60中,楊梅素通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡降低腫瘤細(xì)胞活性,從而抑制腫瘤的生長[2]。但其對人肝癌HepG2細(xì)胞增殖抑制作用及機(jī)制尚未見報(bào)道。 為此本實(shí)驗(yàn)選取HepG2細(xì)胞為研究對象,采用MTT比色法、流式細(xì)胞術(shù)和分光光度法,通過觀察MYR對HepG2細(xì)胞凋亡、線粒體膜電位和caspase3,9活性影響,初步探討MYR誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制,為深入研究其在腫瘤方面的功效提供一定的理論基礎(chǔ)。 1 材料 11 藥物與試劑 人肝癌細(xì)胞HepG2(由哈爾濱商業(yè)大學(xué)藥物研究所博士后科研工作站傳代保種)。楊梅樹皮素(徐州弘康科技有限公司,純度為90%)。小牛血清(Hyclone公司);噻唑藍(lán)(MTT,Ameresco公司);戊二醛(北京化工廠);RNA酶(Sigma公司);RPMI1640培養(yǎng)液(Gibco),Hochest33258(062010),碘化丙啶(PI),羅丹明123均為Invitrogen公司產(chǎn)品;caspase3,9試劑盒(北京碧云天生物科技有限公司)。 12 儀器 酶標(biāo)儀(瑞士TECAN公司),熒光顯微鏡(德國Leica公司),倒置顯微鏡(Olympus公司),流式細(xì)胞儀CLOUTEREPICSXL(美國BeckmanCoulter公司)。 2 方法 21。龋澹穑仟玻布(xì)胞培養(yǎng) 用含10%小牛血清的RPMI1640培養(yǎng)液,在5%CO2,37℃培養(yǎng),細(xì)胞呈貼壁生長,用025%的胰酶消化傳代,用于實(shí)驗(yàn)的細(xì)胞均處于對數(shù)生長期。 22。停裕苑z測楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞的生長抑制作用[3] 將對數(shù)生長期的細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞為1×104個(gè)/mL,按每孔1000個(gè)接種于96孔板,每孔100μL。次日加入MYR(終濃度分別為20,40,60,80,100,120,140mg·L-1),溶劑對照組及陽性對照組阿霉素10mg·L-1,每孔加100μL,培養(yǎng)72h,棄上清,每孔加100μL的05g·L-1MTT,繼續(xù)培養(yǎng)4h,棄上清,每孔加200μLDMSO溶解MTT甲簪沉淀,用酶標(biāo)儀在參考波長450nm,檢測波長570nm?xiàng)l件下測定吸光度值A,計(jì)算腫瘤細(xì)胞的抑制率。 23 熒光顯微鏡法觀察細(xì)胞形態(tài)[4] 取指數(shù)生長期的人肝癌細(xì)胞HepG2,調(diào)整細(xì)胞為3×105個(gè)/mL,于6孔板中每孔接種1mL。24h后試驗(yàn)組加入MYR(使其終濃度分別40,60,80,100mg·L-1);阿霉素10mg·L-1;對照組加入同體積培養(yǎng)液。繼續(xù)培養(yǎng)72h后,PBS洗1遍,加固定液(甲醇冰醋酸3∶1),4℃固定10min后,加入5mg·L-1的熒光探針Hoechst33258,置培養(yǎng)箱中孵育15min,取出蓋玻片,置于熒光倒置顯微鏡上觀察細(xì)胞形態(tài)。 24 透射電鏡法觀察細(xì)胞狀態(tài)[5] 收集細(xì)胞,冷PBS洗2次,4%戊二醛固定,1500r·min-110min,加入瓊脂攪勻,冷卻后切塊,1%四氧化鋨固定,醋酸鈾和檸檬酸鉛雙重染色后,透射電鏡觀察細(xì)胞狀態(tài)。 25 細(xì)胞周期分布和凋亡比例檢測[6] 取指數(shù)生長期的人肝癌細(xì)胞HepG2,調(diào)整細(xì)胞為3×105個(gè)/mL,于6孔板中每孔接種1mL。24h后試驗(yàn)組加入MYR(使其終濃度分別40,60,80,100mg·L-1);阿霉素10mg·L-1;對照組加入相同體積的培養(yǎng)液。72h后,收集作用到預(yù)定時(shí)間的HepG2細(xì)胞,70%冷乙醇4℃固定過夜。固定后的細(xì)胞用PBS洗2遍并懸浮之,加入PI染液(終濃度為50mg·L-1),37℃避光溫育30min,用流式細(xì)胞儀檢測,計(jì)算出細(xì)胞周期分 布和凋亡情況,激發(fā)波長488nm,發(fā)射波長630nm。 26 線粒體膜電位檢測[7] 取指數(shù)生長期的人肝癌細(xì)胞HepG2,加入適量025%胰蛋白酶液消化細(xì)胞,使貼壁細(xì)胞脫落。用含10%胎牛血清的培養(yǎng)基制備成3×105個(gè)/mL的細(xì)胞懸液,于6孔板中每孔接種1mL。將平板置于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱。24h后加入MYR(使其終濃度分別為40,60,80,100mg· L-1);阿霉素10mg·L-1;陰性對照組加入不含藥物相同體積的培養(yǎng)液。72h后細(xì)胞用胰酶消化,加PBS洗2遍,分別加入終濃度10μmol· L-1的羅丹明123置于37℃孵育30min,孵育后離心(2000r·min-1,10min),用PBS洗2次,再用300目尼龍網(wǎng)過濾后用流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞熒光強(qiáng)度,激發(fā)波長488nm,發(fā)射波長525nm。 27 caspase3,9活力的檢測[8] 取指數(shù)生長期的人肝癌細(xì)胞HepG2,加入適量025%胰蛋白酶液消化細(xì)胞,使貼壁細(xì)胞脫落。用含10%胎牛血清的培養(yǎng)基制備成密度為3×105個(gè)/mL的細(xì)胞懸液,于6孔板中每孔接種1mL。將平板置于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱。24h后不同濃度的RES,使其終濃度分別40,60,80,100mg· L-1;阿霉素10mg·L-1;陰性對照組加入不含藥物相同體積的培養(yǎng)液。藥物作用72h后利用caspase3,9試劑盒檢測caspase3,9的活性。 3 結(jié)果 31 楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞的生長抑制作用 結(jié)果顯示MYR對HepG2細(xì)胞具有生長抑制作用并具有明顯的劑量依賴性,其IC50值為58.6617mg·L-1(表1)。 32 楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變的影響 HepG2細(xì)胞隨MYR作用濃度的增高出現(xiàn)不同程度的凋亡改變,熒光顯微鏡下對照組細(xì)胞核形狀正常,呈圓形,染色均勻,其核內(nèi)染色體呈均勻分布;而MYR作用HepG2細(xì)胞72h后,其細(xì)胞核固縮、凝聚,出現(xiàn)濃染致密的顆粒塊熒光。透射電鏡進(jìn)一步顯示細(xì)胞部分核膜向外膨出,胞質(zhì)有大小不等的空泡,微絨毛數(shù)量減少,線粒體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器減少(圖1,2)。 33 流式細(xì)胞儀檢測HepG2細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期變化 流式細(xì)胞術(shù)檢測顯示,不同濃度的MYR(40~100mg·L-1)作用HepG2細(xì)胞72h后可引起HepG2腫瘤細(xì)胞凋亡。MYR作用72h后,G1期細(xì)胞的比例減少,S期細(xì)胞的比例無明顯影響,G2期細(xì)胞的比例增加,表明楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞周期的G2/M期有一定的阻滯作用,并且能誘導(dǎo)其凋亡并呈明顯的劑量依賴性(表2)。 A對照組;B楊梅樹皮素40mg·L-1;C楊梅樹皮素60mg·L-1;D楊梅樹皮素80mg·L-1; E楊梅樹皮素100mg·L-1;F陽性對照組。 圖1 熒光顯微鏡觀察楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變的影響 A A對照組;B楊梅樹皮素60mg·L-1;C楊梅樹皮素100mg·L-1。 圖2 電子透射電鏡觀察楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變的影響(×6000 34 楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞線粒體膜電位的影響 細(xì)胞經(jīng)羅丹明123染色,流式細(xì)胞儀檢測,結(jié)果顯示經(jīng)不同濃度MYR作用后的HepG2細(xì)胞與空白對照組相比(空白組的熒光強(qiáng)度為798%)線粒體膜電位顯著降低。各劑量組的熒光強(qiáng)度分別為566%,486%,466%,424%,陽性對照組(阿霉素10mg·L-1)的熒光強(qiáng)度為547%(表3)。 35 楊梅樹皮素對HepG2細(xì)胞caspase3,9活性的影響 經(jīng)不同濃度MYR作用后的HepG2細(xì)胞中caspase3,9活性增加。正常情況下caspase3,9活性水平較低,A405值分別為0025和0020,在MYR作用下,其活性升高,A405分別升至為0031,0046,0055,0063和0032,0056,0083,0098,與空白對照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<005)(表4)。 4 討論 近年來,尋找有效的抗腫瘤天然藥物成為研究的熱點(diǎn)之一,許多文獻(xiàn)[910]報(bào)道楊梅素對多種腫瘤具有殺傷作用,在臨床上用于治療食管腺癌、結(jié)腸癌等多種癌癥。體外實(shí)驗(yàn)研究表明MYR對HepG2細(xì)胞有明顯的抑制作用,且存在劑量效應(yīng)關(guān)系;通過光鏡、電鏡形態(tài)學(xué)觀察,可見胞體縮小,胞漿凝縮,核內(nèi)染色質(zhì)從均勻分布逐漸凝集成新月狀,附 在核周邊,密度明顯增高,界限清楚、胞膜完整、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、空泡化,表面微絨毛消失。流式細(xì)胞術(shù)是檢測細(xì)胞凋亡的一種重要方法,通過PI染色法,流式細(xì)胞儀能檢測到與PI標(biāo)記細(xì)胞DNA結(jié)合的PI的熒光強(qiáng)度可直接反映細(xì)胞內(nèi)DNA的含量,可以檢測目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)的DNA含量,區(qū)分細(xì)胞周期各時(shí)相。研究顯示,隨著MYR濃度的增加,HepG2細(xì)胞的亞二倍體細(xì)胞逐漸升高,并能在一定濃度范圍內(nèi)將細(xì)胞增殖阻滯在G2/M期,表現(xiàn)出細(xì)胞周期特異性;提示MYR能夠減慢HepG2細(xì)胞分裂速度,阻止其由G2/M 期向G0/G1和S期移行,從而抑制HepG2細(xì)胞增殖。從表2可見,人肝癌HepG2細(xì)胞經(jīng)MYR作用后,隨著MYR濃度的增加,凋亡細(xì)胞比例也逐漸增多。 目前認(rèn)為,細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與3條途徑有關(guān),一條是線粒體途徑,由線粒體感受傷害刺激信號后釋放一系列凋亡信號分子,引發(fā)caspase反應(yīng)導(dǎo)向凋亡,其中線粒體是細(xì)胞凋亡調(diào)控中心[11];另一條是死亡受體途徑,由死亡受體結(jié)合配體后直接激發(fā)caspase級聯(lián)反應(yīng)[12];還有一條內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑,目前機(jī)制不甚明確,估計(jì)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)caspase反應(yīng)有關(guān)[13]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)人肝癌HepG2細(xì)胞經(jīng)MYR處理后,細(xì)胞內(nèi)的線粒體膜電位明顯下降,caspase3和caspase9活性也明顯增加。 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是抗腫瘤藥物發(fā)揮作用的重要環(huán)節(jié)。本研究結(jié)果表明MYR能有效誘導(dǎo)人肝癌HepG2細(xì)胞凋亡,并可能通過線粒體途徑實(shí)現(xiàn),為進(jìn)一步研究MYR抗腫瘤作用的分子藥理機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。但是MYR誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡是否還存在其他重要機(jī)制還有待于更進(jìn)一步的研究。 [1] ;眨勇飒敝参稂S酮抗腫瘤研究進(jìn)展[J]國外醫(yī)學(xué)·衛(wèi)生學(xué)分冊,2006,33(5):296 [2]。耍铮茫龋樱瑁澹睿樱,HsuCS,etalMitochondrialdependent,reactiveoxygenspeciesindependentapoptosisbymyricetin:rolesofproteinkinaseC,cytochromeC,andcaspasecascade[J]. 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