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总状绿绒蒿醇提物对K562细胞增殖的影响及其机制研究



全 文 :[7] Lam JT,Martin MG,Turk E,et al. Missense mutations in
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收稿日期:2012-11-22
基金项目:青海省自然基金项目(2011-Z-721)
作者简介:范妤(1977-) ,女,硕士,讲师,主要从事肿瘤分子病理学研究;Tel:15706018068,E-mail:fans95950@ sohu. com。
总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞增殖的
影响及其机制研究
范 妤1,范建平2,3,郭东艳1,李 涛1,马晓军1,杜军华2
(1.陕西中医学院,陕西 咸阳 712046;2.青海师范大学,青海 西宁 810008;3.陕西师范大学,陕西 西安 710062)
摘要 目的:研究藏药总状绿绒蒿醇提物对人白血病 K562 细胞增殖的影响,并初步探讨其机制。方法:MTT
法检测总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞增殖的抑制作用;Hoechest 33342 荧光染色观察细胞核形态学改变;流式细
胞术检测凋亡率和线粒体膜电位变化。结果:一定浓度范围内的总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞的增殖有明显抑
制作用(P < 0. 05) ,并呈时间及剂量依赖性;Hoechest 33342 荧光染色及凋亡率检测结果显示总状绿绒蒿醇提物处
理后诱导 K562 细胞发生凋亡;总状绿绒蒿醇提物能明显降低 K562 细胞线粒体膜电位。结论:总状绿绒蒿醇提物
对人白血病 K562 细胞有增殖抑制作用,通过改变线粒体膜电位诱导肿瘤细胞凋亡。
关键词 总状绿绒蒿醇提物;K562 细胞;增殖抑制;细胞凋亡;线粒体膜电位
中图分类号:R285. 5 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2013)07-1143-04
总状绿绒蒿 Meconopsis racemosa Maxim.是罂粟
科绿绒蒿属植物,主要分布于我国西藏、云南、四川、
青海等高海拔省份,在传统藏医药中应用历史悠久,
传统藏医古籍《晶珠本草》记载其具有接骨,提升软
骨功效〔1〕。《中国植物志》记载:总状绿绒蒿西藏用
全草消炎、止骨痛、治头伤、骨折;云南用根入药,治
气虚下陷、浮肿、脱肛、久痢、哮喘;青海以花、茎入
药,治腰痛、腿痛〔2,3〕。作为有较高经济价值的民族
植物,为开发利用其药用价值,近年来对其研究越来
越多,谢鸿妍等〔4〕从中分离、鉴定了 2 个新的异喹
啉类生物碱。郭世民等〔5〕研究其醇提物的体内药
效学发现其具有抗疲劳、止泻、止痛、镇静作用。本
实验通过观察总状绿绒蒿醇提物对人白血病细胞株
K562 细胞增殖的影响,探索其抗肿瘤活性及其作用
机制,为该属植物的应用提供理论基础。
1 材料与仪器
1. 1 细胞株 人慢性髓系白血病细胞株 K562 细
胞,为悬浮生长细胞株。由陕西中医学院基础医学
院形态学实验中心传代保种。
1. 2 药物与试剂 总状绿绒蒿采于 2011 年 8 月下
旬,采集自青海省玉树藏族自治州杂多县境内,海拔
4 232 m。由青海师范大学生命与地理科学学院杜
军华副教授鉴定为总状绿绒蒿 Meconopsis racemosa
Maxim. ;RPMI-1640 细胞培养基(美国 Gibco公司) ;
胎牛血清(兰州民海生物工程有限公司产品) ;胰蛋
白酶、四甲基偶氮唑盐(MTT)、Hoechst33342 均购自
Sigma 公司;细胞周期与细胞凋亡检测试剂盒、Rho-
damine 123 购自碧云天生物技术研究所。
1. 3 主要仪器 AC2-4E1 生物安全柜(新加坡 ES-
CO公司) ;CB-150 二氧化碳培养箱(德国 Bind 公
司) ;BDS-200 倒置显微镜(重庆奥特光学仪器有限
责任公司) ;MLS-3780 全自动高压灭菌器(日本三
洋公司) ;TS100-F倒置荧光数码显微镜(日本 Nikon
公司) ;ELX808IU全自动酶标仪(美国 Bio-Tek 公司
产品) ;流式细胞仪(美国 BD公司)。
·3411·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 7 期 2013 年 7 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2013.07.037
2 方法
2. 1 总状绿绒蒿醇提物的制备 取总状绿绒蒿全
草干品,粉碎后精密称取 500 g,用 6 倍 95%乙醇 50
℃水浴中浸泡 24 h,超声破碎 1 h;提取 2 次,合并提
取液,抽滤,旋转蒸发仪蒸发浓缩,冷冻干燥,得到黑
褐色浸膏 48. 57 g,得率 9. 714%。实验前用二甲基
亚砜溶解(终浓度小于 0. 05%) ,0. 22 μm滤膜过滤
除菌,分装,- 20 ℃避光保存。
2. 2 细胞培养 将人慢性髓系白血病 K562 细胞
接种于含 10%灭活胎牛血清的 RPMI-1640 培养基
的细胞培养瓶中,在 37 ℃、5% CO2、相对饱和湿度
的条件下放置培养箱中培养,每 1 ~ 2 d 换液传代 1
次。取对数生长期且生长状态良好的细胞进行试验。
2. 3 MTT 法检测细胞增殖 取对数期生长的
K562 细胞,将细胞浓度调整为 1 × 105 /mL,分别加
入不同浓度(30、60、90、120、150 μg /mL)的总状绿
绒蒿醇提物,轻轻吹打均匀后,接种于 96 孔板,100
μL /孔,同时设空白对照组(加入等体积含 10%胎牛
血清的 RPMI-1640 培养基)每组 4 个复孔,分别培
养 24、48、72 h后,加入 MTT(5 mg /mL)溶液 20 μL /
孔,继续培养 4 h后,每孔加入三联液 100μL终止反
应,37 ℃继续培养 16 ~ 18 h,用酶标仪在 570 nm波
长处检测各孔光密度值 D(λ)值,计算肿瘤细胞生
长抑制率。实验重复 3 次。
生长抑制率(%) [= 1 - D(λ)药物组 - D(λ)对照组D(λ) ]对照组 × 100%
2. 4 Hoechst 33342 染色检测细胞核形态的变化
取对数期生长的的 K562 细胞,以 1 × 105 /mL 的浓
度接种于 6 孔板中,加入不同浓度(60、90、120 μg /
mL)的总状绿绒蒿醇提物后孵育 12 h,收集细胞,冷
PBS洗 2 次,离心后将细胞重悬于 PBS 中,加入 Ho-
chest 33342 荧光染液避光染色 10 min,离心,加 PBS
重悬,涂片,在荧光显微镜下观察细胞核的改变并拍
照。
2. 5 流式细胞术检测凋亡 细胞处理同“2. 4”项,
加药处理 24 h后收集细胞,离心,用 PBS洗 2 次,重
悬后加入 70%冰乙醇 - 20 ℃静置 6 h,离心,用 1%
BSA重悬后离心,用 PBS洗 1 次,重悬后加入 RNase
(终浓度 100 μg /mL) ,37℃避光放置 30 min,加入
PI(终浓度 50 μg /mL) ,37 ℃避光放置 20 min 后用
流式细胞仪检测,计数 5 000 个细胞,检测凋亡率,
重复 3 次。
2. 6 流式细胞仪 Rhodamine 123 染色法检测线粒
体膜电位 细胞处理同“2. 4”项,加药处理 24 h 后
收集细胞,离心,用 PBS重悬细胞后加入 5 μL Rho-
damine 123(25 μg /mL) ,37 ℃避光反应 20 min,离
心,PBS洗 2 次,重悬后进行流式细胞仪检测,计数
3 000 个细胞,测定线粒体膜电位的变化。
2. 7 统计学处理 结果采用 SPSS 13. 0 统计软件
进行单因素方差分析比较组间差异,P < 0. 05 为差
异有统计学意义。
3 结果
3. 1 总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞增殖的影响
不同浓度总状绿绒蒿醇提物作用于 K562 细胞
24、48、72 h后增殖抑制作用如图 1 所示:当 120 μg /
mL总状绿绒蒿醇提物作用 K562 细胞 24 h,其抑制
率为(54. 43 ± 5. 63)%;72 h 达到(86. 7 ± 44. 1)%,
与对照组比较 P < 0. 05,有显著差异,显示总状绿绒
蒿醇提物在体外对白血病 K562 细胞有抑制作用。
在每个时间点,伴随总状绿绒蒿醇提物浓度的增加,
细胞增殖速度减缓,增殖抑制率显著升高,表明总状
绿绒蒿醇提物对人慢性髓系白血病 K562 细胞的生
长有抑制作用,并呈现剂量-效应关系。在同一给药
浓度下,增殖抑制率与作用时间呈正相关,表现出明
显的时间-效应关系。该实验结果显示,总状绿绒蒿
提物对肿瘤细胞生长抑制呈现浓度和时间的依赖
性。见图 1。
图 1 总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞增殖的抑制作用
3. 2 Hoechst 33342 染色检测细胞核形态的变化
Hoechst 33342 荧光染色下,可见空白对照组 K562
细胞核呈圆形或肾形,大小一致,染色质分布均匀、
疏松,发出均匀蓝色荧光;经不同浓度总状绿绒蒿醇
提物处理后,核形态不规则,核内染色质明显缩小,
呈致密浓染的蓝色荧光团块;120 μg /mL 浓度作用
后,核裂解成碎片,染色质聚集,细胞呈明显凋亡形
态。见图 2。
3. 3 流式细胞术检测细胞凋亡率结果 总状绿绒
蒿提物作用于 K562 细胞 24 h后,60 μg /mL时细胞
凋亡率为 2. 55%,90 μg /mL 时细胞凋亡率为
8. 20%,120 μg /mL时细胞凋亡率为 10. 06%,均高
于对照组(P < 0. 05) ,并呈现浓度依赖性。见图 3。
·4411· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 7 期 2013 年 7 月
3. 4 流式细胞术检测线粒体膜电位结果 采用不
同浓度的总状绿绒蒿醇提物处理 K562 细胞 24 h
后,随着给药浓度的增加(60、90、120 μg /mL)细胞
线粒体膜电位逐步下降,下降幅度分别为 5. 16%、
6. 39%、12. 08%,与对照组 0. 49%比较有统计学意
义(P < 0. 05)。表明总状绿绒蒿醇提物能诱导
K562 细胞线粒体膜电位的下降,并呈一定的剂量的
相关性。见图 4。
图 2 Hoechst 33342 染色荧光显微镜下观察总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞核形态的影响
图 3 流式细胞仪检测总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞凋亡的影响
图 4 总状绿绒蒿醇提物对 K562 细胞线粒体膜电位变化的影响
4 讨论
近年来,筛选来源广、毒性低、效果可靠的天然
中草药资源在抗癌药物领域中发挥越来越重要的作
用。绿绒篙属植物资源丰富,其中多种植物作为藏
药一直被广泛使用,极具开发潜力。本实验以人慢
性髓系白血病细胞株 K562 细胞为模型初步探索绿
绒蒿属植物中总状绿绒蒿的体外抗肿瘤作用机制,
为其开发应用提供实验依据。采用 MTT 法检测结
果显示:不同浓度总状绿绒蒿醇提物(30、60、90、
120、150 μg /mL)体外作用于 K562 细胞一定时间
后,表现出明显的生长抑制作用,细胞毒效果显著,
并呈现剂量-效应关系和时间效应关系。表明总状
绿绒蒿醇提物具有体外抗肿瘤活性。
形态学观察显示:60 μg /mL总状绿绒蒿醇提物
作用 K562 细胞 24 h 后出现细胞核形态不规则,呈
现致密浓染的蓝色荧光增强的凋亡细胞;浓度升至
120 μg /mL时,出现核裂解,染色质高度聚集现象,
呈现强蓝色荧光,凋亡细胞增多。流式细胞术检测
凋亡率的结果显示:随给药浓度增加,各药物处理组
(60、90、120 μg /mL)凋亡细胞比率逐渐增加,其结
果与形态学观察结果相一致,表明总状绿绒蒿醇提
物能够诱导 K562 细胞发生凋亡。
凋亡是通过 2 个进化保守的信号转导途径实现
的,即死亡受体途径和线粒体途径。细胞在应激状
态或受到毒物、化疗药物等凋亡诱导信号作用时,线
粒体被破坏,线粒体内外膜间的通透性转运孔
(MPT)开放,引起线粒体膜通透性增加、线粒体肿
胀以及线粒体内膜的跨膜电位下降,将细胞凋亡的
·5411·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 7 期 2013 年 7 月
启动因子细胞色素 C 由受损的线粒体内释放到胞
质中启动内源性凋亡的发生〔6〕。本实验用流式细
胞术检测 Rhodamine 123(25 μg /mL)染色后 K562
细胞线粒体膜电位结果显示:随着给药浓度的增加
细胞线粒体膜电位逐步下降,表明总状绿绒蒿醇提
物能诱导 K562 细胞线粒体损伤,诱发线粒体膜电
位下降,并呈一定的剂量的相关性。一旦线粒体膜
电位下降,细胞将进入凋亡程序,损伤线粒体诱导凋
亡可能是总状绿绒蒿醇提物抑制肿瘤细胞生长的重
要机制。
综上所述,总状绿绒蒿醇提物对人白血病 K562
细胞有增殖抑制作用,能促进凋亡的发生,损伤线粒
体诱导凋亡可能是其作用机制之一。尽管本次实验
研究中证明了总状绿绒蒿醇提物的抗肿瘤活性,但
其抗肿瘤有效成分的分离、筛选,抗肿瘤作用的具体
机制还需进一步深入研究。
参 考 文 献
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收稿日期:2012-07-17
基金项目:江苏省药学会 -施贵宝医院药学科研项目(JS2012-04) ;江苏省南通市应用研究计划项目(K2008027)
作者简介:窦志华(1966-) ,男,博士,主任中药师,主要从事中药药效物质基础及创新中药研究;Tel:0513-85116027,E-mail:zhihuadou@
163. com。
五味子血清药化学初步研究
窦志华1,罗 琳2,安莉萍3,陈 敏1,缪应祥1,王征宇1
(1.南通大学附属南通第三医院,江苏 南通 226006;2.南通大学,江苏 南通 226001;3.南京中医药大学,江
苏 南京 210046)
摘要 目的:分析五味子含药血清中的药源性成分。方法:大鼠灌胃给予五味子乙醇提取物,采集含药血清,
高效液相法测定其指纹图谱,与相同条件下测定的提取物、对照品及空白血清图谱比较,并参照相关文献,分析大
鼠给药后体内产生的药源性成分并进行鉴定。结果:含药血清中产生药源性成分 13 个,其中 8 个为药材原形成分
入血,5 个为代谢产物,8 个原形成分分别为五味子醇甲、戈米辛 D(或戈米辛 E)、五味子醇乙、五味子酯乙、五味子
甲素、γ-五味子素(戈米辛 N)、五味子乙素和五味子丙素。结论:本研究建立的方法准确、可靠,可用于五味子血清
药化学研究。
关键词 五味子;含药血清;药源性成分;血清药化学
中图分类号:R285. 5 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2013)07-1146-03
中药虽成分众多,但只有那些被消化吸收进入
血液的成分或其代谢产物才有产生药效的可能,中
药药效成分研究应该以给动物或人服用药物后的血
清(即含药血清)为入手点〔1〕。含药血清中的药物
原形成分及代谢产物统称为“血中药源性成分”,与
中药中的化学成分相比,因经过胃肠道的处理、筛
选和滤过,含药血清中药源性成分的种类和数目已
大大减少,这样不仅大大简化了中药复杂体系,而且
对血清中所含化学成分进行进一步分析、鉴定,把得
到的成分与原中药进行药效学比较,就有可能揭示
中药产生药效的成分,甚至可以成为创制新药的基
础。中药血清药物化学主要是研究血清中的化学物
质,观测血清中外源性活性物质及其作用和代谢规
律,是近年来迅速发展起来的研究中药药效物质基
础较为科学的一种方法〔2〕。
五味子为木兰科植物五味子 Schisandra chinen-
sis(Turcz.)Baill. 干燥成熟果实,具有收敛固涩、益
气生津、补肾宁心的功效。现代研究表明,五味子具
有保护肝脏、抗氧化、抗衰老等作用〔3〕。本实验采
用血清药化学方法,对大鼠灌胃五味子乙醇提取物
·6411· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 36 卷第 7 期 2013 年 7 月