全 文 :J.SHANXI AGRIC.UNIV.(Natural Science Edition)
学报(自然科学版)2012,32(3) 002909
收稿日期:2012-02-25 修回日期:2012-03-18
作者简介:任石涛(1964-),男(汉),山西寿阳人,高级实验师,硕士,研究方向:食品营养与安全。
通讯作者:王晓闻,教授,博士,硕士生导师。Tel:0354-6289670;E-mail:wangx@sxau.edu.cn
基金项目:山西省科技攻关项目(20100311073)
酸浆宿萼总皂苷对小鼠胃癌细胞(MFC)生长的影响
任石涛,曹虎灵,王晓闻
(山西农业大学 食品科学与工程学院,山西 太谷030801)
摘 要:为了解酸浆宿萼总皂苷(TPS)的抗肿瘤效果,研究了 TPS对小鼠胃癌细胞(Murine foregastric carcinoma,
MFC)的生长、增殖抑制和细胞凋亡的影响。结果表明,TPS能使小鼠胃癌细胞 MFC的细胞数量减少、细胞形状发生
改变、凋亡小体增加;TPS在浓度为80μmol·L
-1,作用72h后,对 MFC的增殖抑制率能达到50%以上,同时 MFC
的凋亡效果也最明显;TPS对 MFC的增殖抑制率和细胞凋亡率都随浓度增大而增大,呈剂量依赖性。
关键词:酸浆;宿萼;皂苷;小鼠胃癌细胞
中图分类号:TS201.4 文献标识码:A 文章编号:1671-8151(2012)03-0268-05
Anti-proliferation Effects of Total Saponins(TPS)from Franchet Groundcherry Calyx against MFC Cels
Ren Shitao,Cao Huling,Wang Xiaowen
(College of Food Science and Engineering,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801,China)
Abstract:The proliferation inhibition of TPS extracted from Franchet Groundcherry Calyx on MFC cels in vivo was in-
vestigated in this paper.MTT method was used to test the inhibition effect,direct microscope method to observe the
morphology change of MFC cel and apoptosis detection kit was adopted to analyze the potential inducing cel apoptosis
effect.The proliferation inhibition rate was up to 53.06%at 80μmol·L
-1 TPS after 72hincubation.Apoptotic
bodies appeared after treated with TPS and the apoptosis increased as wel.The effect was dose-depended.
Key words:Franchet Groundcherry(Physalis alkekengi L.var.franchetii(Mast.)Makino);Calyx;Saponins;MFC
酸浆[Physalis alkekengi L.var.franchetii
(Mast.)Makino]又名红姑娘,为茄科植物酸浆带
宿萼的果实[1],是一种独特的浆果。酸浆的药理作
用有:消炎、降血糖、降血脂、镇痛、抗氧化、抗菌和
抗癌等[2]。
皂苷(Saponins)又称皂素,是广泛存在于植物
界的一类特殊的甙类,它的水溶液振摇后可产生持
久的肥皂样的泡沫,因而得名[3,4]。皂苷的药理作
用有:双向调节免疫、抗缺氧、抗疲劳、,抗低温应
激、抗脂质氧化和抗致突变作用等[5]。
近年来,大量的临床和实验研究证明,中药在
肿瘤的防治和康复方面均具有重要的作用[6]。天
然产物是新药研发的可靠和较好来源[7]。据不完
全统计,来源于植物药的抗癌制剂,占总抗癌药物
的32.25%。常用抗癌药物秋水仙碱、长春碱、紫
杉醇等均来自天然产物的提取分离或合成[8]。近
年来,一些皂苷也被发现具有防癌治癌的效果:人
参皂苷 Rh2,Rg3,Rs4等可通过抑制肿瘤细胞的
生长和增殖,诱导肿瘤细胞分化和凋亡,抑制肿瘤
细胞的侵袭和转移等途径发挥抗肿瘤作用,且这些
皂苷对正常细胞的毒副作用均较小[9~12];杜德
极[13]发现葛根总皂甙对P388白血病的3H-TdR
掺入法均有不同程度的抑制作用;徐长福[14]发现
绞股蓝总皂甙(GP)对S180肉瘤有明显抑制作用,
使肿瘤生长延缓,瘤周期中淋巴细胞、巨噬细胞浸
润明显增多。在对植物酸浆的研究中,分离出酸浆
总皂苷,并对肿瘤细胞的生长等方面的影响进行探
索性研究,以期扩展酸浆的应用。
1 材料与仪器
1.1 试验材料
酸浆宿萼:采自山西省大同市阳高县种植基地
DOI:10.13842/j.cnki.issn1671-8151.2012.03.005
小鼠胃癌细胞(MFC):购于北京北纳创联生
物技术研究院
1.2 试验试剂
RPMI-1640培养基(美国 Gibico公司)、胎牛
血清(杭州四季青公司)、胰蛋白酶,MTT (Sigma
公司)、青,链霉素(华北制药)、DNA ladder maker
(生工生物工程)、细胞凋亡检测试剂盒(TaKaRa
公司)、二甲基亚砜(DMSO)(北京试剂公司产品)
1.3 试验仪器
凝胶成像系统(捷达)、酶标仪(Thermo Lab-
systems)、医用型超净工作台(上海博讯实业有限
公司)、电泳仪/槽(北京市六一仪器厂)、倒置相差
显微镜 (OLYMPUS 公司)、二氧化碳培养箱
(HEAL FORCE)、可调式微量移液器(德国 Ep-
pendorf)、离心机(上海安婷科学仪器有限公司)
2 试验方法
2.1 肿瘤细胞体外培养
小鼠胃癌细胞 MFC以适量浓度接种于培养
瓶中,加入 RMPI-1640 培养液(含10%小牛血
清),置于37℃,5%CO2,饱和湿度恒温培养箱中
培养。隔天换液一次,细胞呈单层贴壁生长,每3
~4天传代一次,传代时加1mL胰蛋白酶消化5
~10s,用培养液吹打制成细胞悬液,按照所需要
的浓度接种。
2.2 不同浓度TPS对小鼠胃癌细胞 MFC细胞
形态的影响
根据文献中细胞培养方法[16~18,20]。用胰蛋白
酶消化 MFC细胞,用含10%FBS RMPI-1640培
养液制成细胞悬液,以适当的细胞密度将细胞悬液
加入96孔板中,置于二氧化碳培养箱中,在37℃、
5%CO2 及饱和湿度条件下培养24h,然后加入不
同浓度的 TPS,使 TPS的终浓度分别为0、0.5、
10、20、40、80μmol·L
-1,继续培养24h后在显微
镜下观察、记录。
2.3 不同浓度TPS对小鼠胃癌细胞 MFC细胞
增殖抑制的影响
根据文献中细胞增殖抑制培养方法[16~20]。取
对数生长期 MFC 细胞,用含10% FBS RMPI-
1640培养液制成一定浓度细胞悬液,接种于96孔
培养板中,每孔体积100μL。将培养板移入CO2
培养箱中,在37℃、5% CO2 及饱和湿度条件下培
养24h,吸掉培养基然后加入含有不同浓度 TPS
(0、0.5、10、20、40、80μmol·L
-1)的培养基100
μL,继续培养24h,每孔加入 MTT 溶液(5g·
L-1)50μL后,继续培养4h,小心吸弃孔内培养上
清液,加入150μL DMSO 轻轻振荡使之充分溶
解,选择460nm波长在酶联免疫检测仪上测定各
孔光吸收值,进行细胞增殖分析。同样的方法分别
在48,72h进行培养。用酶联免疫检测仪在460
nm波长下测定各孔光吸收值(A),进行细胞增殖
分析。
抑制率/% =
对照孔A值-实验孔A值
实验孔A值 ×100%
2.4 不同浓度TPS对小鼠胃癌细胞 MFC细胞
凋亡的影响
根据细胞凋亡检测试剂盒步骤。把106~107
的细胞用 PBS(-)Buffer清洗后,悬浮于少量的
PBS(-)Buffer中,移入1.5mL Micro tube中,离
心5min,除去上清。将 Micro tube底部的细胞沉
淀加入100μL的Lysis Buffer,用振荡器激烈混合
10s后,离心5min。把上清移入1.5mL Micro
tube中。其沉淀再加入 Lysis Buffer重复一次。
合并上清液,向其中加入10% SDS Solution 20
μL,再加入Enzyme A 20μL,56℃反应1h。反应
完成后加入Enzyme B 20μL,37℃反应1h。加
入Precipitant 130μL、0.95mL的乙醇,-20℃放
置1h以上。取出离心15min,弃上清,用80%乙
醇清洗沉淀。同样离心15min后除去乙醇,干燥
沉淀。向沉淀中加入适量的 TE Buffer(10~50
μL左右)充分搅拌溶解,得到凋亡细胞的片断化
μDNA。得到的DNA样品的一部分,按样品:6×
Loading buffer=5∶1的比例混合后(全量6~15
μL),进行琼脂糖凝胶电泳。
3 结果与分析
3.1 不同浓度TPS对 MFC细胞形态的影响
由图1可以看出,a图为正常生长细胞,呈现
拉网状的生长。b、c、d、e、f为加入TPS后MFC细
胞的情况,细胞数不同程度的减少,细胞形态发生
改变,表现为胞浆皱缩,染色质浓聚,形成致密的染
色质,特别是图e和图f的细胞,细胞体积缩小、成
圆状,凋亡小体形成、细胞发生凋亡。随着浓度的
增大细胞形态改变的越明显。
96232(3) 任石涛等:酸浆宿萼总皂苷对小鼠胃癌细胞(MFC)生长的影响
图1 24h不同TPS浓度下小鼠胃癌细胞的形态
Fig.1 Cel morphology changes of MFC treated by different TPS concentration
注:a、b、c、d、e、f TPS浓度分别为0、5、10、20、40、80μmol·L-1
Note:a,b,c,d,e,f present the concentration of TPS 0,5,10,20,40,80μmol·L-1 respectively.
3.2 不同浓度TPS对小鼠胃癌细胞MFC的增殖
抑制
不同浓度TPS作用于 MFC,24、48、72h后用
MTT法测定细胞生长,结果见表1、图2。
由表1可以看出,40μmol·L
-1和80μmol·
L-1在不同的时间段与对照组比较均差异极显著
(p<0.01);10μmol·L
-1和20μmol·L
-1在不同
的时间段与对照组相比均差异显著(p<0.05);5
μmol·L
-1与对照组相比在各个时间段均差异不
显著(p>0.05)。从24h开始,不同浓度 TPS即
对 MFC细胞的增殖表现出不同程度的抑制作用,
到72h最大抑制率达到53.06%。TPS对 MFC
的抑制作用呈浓度依赖关系。当TPS浓度分别为
20、40、80μmol·L
-1抑制率分别为25.85%~
34.96%,35.37%~41.67%,42.00%~53.06%。
说明TPS对癌细胞有一定的抑制作用,抑制的效
率随着TPS的浓度增加而增强。
3.3 不同浓度TPS对小鼠胃癌细胞MFC细胞凋
亡DNA片段分析
TPS感染 MFC细胞电泳图谱见图3。
表1 不同浓度TPS对 MFC细胞增殖抑制影响(X±SD)
Table 1 The inhibitory rates of TPS of different concentrations on MFC(X±S)
TPS浓度
/μmol·L-1
Concentration of TPS
/μmol·L-1
24h 48h 72h
吸光值
OD
Value
抑制率/%
Inhibition
rate/%
吸光值
OD
Value
抑制率/%
Inhibition
rate/%
吸光值
OD
Value
抑制率/%
Inhibition
rate/%
0 3.200±0.529 0 3.575±0.403 0 3.675±0.435 0
5 3.033±0.833 5.20 3.250±0.342 9.09 3.300±0.294 10.20
10 2.367±0.321* 26.00 2.950±0.387* 17.48 2.875±0.126* 21.77
20 2.233±0.321* 30.21 2.325±0.330* 34.96 2.725±0.435* 25.85
40 1.867±0.757** 41.67 2.150±0.265** 39.86 2.375±0.568** 35.37
80 2.167±0.153** 32.29 1.800±0.337** 49.65 1.725±0.150** 53.06
注:*表示与对照组相比较差异极显著(p<0.05)。**表示与对照组相比较差异极显著(p<0.01)。
Notes:*and** means the results exist significant difference in different levels(p<0.05and p<0.01)compared with blank control.
072 山 西 农 业 大 学 学 报(自然科学版) 2012
图2 不同浓TPS对 MFC细胞增殖抑制率
Fig.2 The inhibitory rates of TPS of different concentrations on MFC
图3 TPS感染 MFC细胞24h、48h、72h3个时间段的电泳图谱
Fig.3 The electrophoretic results of TPS infect MFC cels in 24h,48hand 72hrespectively
注:M为 Marker(100bp);0(对照组)、5、10、20、40、80μmol·L-1分别为不同浓度的TPS
Note:M is Marker(100bp);0,5,10,20,40,80μmol·L-1 mean the TPS concentration
由图3可以看出,24h、48h、72h3个时间段
的对照组细胞无凋亡,不呈现DNA条带;TPS加
入24h后的电泳DNA片段不明显,只在最大浓度
80μmol·L
-1处出现DNA 片段;TPS加入48h、
72h后的细胞DNA均出现细胞凋亡的典型梯状
条带,且72h最明显。该电泳结果可初步说明
MFC细胞凋亡受TPS的作用剂量和作用时间影
响。作用的时间越长干预效果越强;在相同的时间
段里呈剂量依赖性。说明TPS对癌细胞有一定的
致死效用,作用的时间的越长,效果越明显,且呈现
剂量依赖性。
4 结论与讨论
细胞凋亡(apoptosis),即程序性细胞死亡
(programmed cel death,PCD),是指细胞在分化
和发育过程中由基因调控而发生的主动的、自发性
死亡方式,它与坏死有着本质的区别[16,20~23]。尽
管凋亡是一种生理性细胞死亡,但它也能被各种病
理因素所触发,任何可直接破坏细胞、导致细胞坏
死的物质,均可诱发细胞的凋亡[17,20]。
通过对细胞形态的观察发现,加入不同浓度的
TPS作用24h后细胞数量明显少于对照组,凋亡
发生率升高,细胞失去贴壁的能力,细胞由不规则
17232(3) 任石涛等:酸浆宿萼总皂苷对小鼠胃癌细胞(MFC)生长的影响
形逐渐变成圆形,胞浆皱缩,细胞体积缩小,凋亡小
体生成,且浓度越高作用效果越明显。实验结果显
示,当TPS浓度分别为20、40、80μmol·L
-1抑制
率分别为25.85%~34.96%,35.37%~41.67%,
42.00%~53.06%。所以TPS能够抑制 MFC细
胞增殖,且呈时间浓度依赖性;TPS能引起肿瘤细
胞的凋亡,并且随着浓度的增加其凋亡作用就越明
显。在48h和72h10、20、40、80μmol·L
-1的
TPS与对照组相比能显著提高细胞凋亡效果。通
过本实验的研究结果还能看出,随着作用时间的延
长其凋亡效果也随之上升,表现出一定的浓度依赖
性。在以后的试验中,对其最大作用剂量和毒性进
行研究,可能将其作为新的抗肿瘤药物得以开发和
利用。
参 考 文 献
[1]帕提古丽·马合木提,高莉,史博,等.酸浆花萼色素的提取及理化性质研究[J].食品科学,2004,25(9):35-38.
[2]甄清,李静,李勇,等.锦灯笼宿萼提取物体外抗菌作用研究[J].天然产物研究与开发,2006,18(2):273-274.
[3]吴方晖,李文亮,边鸣镝.大孔吸附树脂纯化大豆皂甙的研究[J].河北农业科学,2007,12(6):87.
[4]王东冬,赵大云.大豆皂带的提取纯化与分离检测[D].上海:上海交通大学硕士学位论文,2007.
[5]李广,李浩波,刘璐,等.皂甙的生理活性及应用研究进展[J].中国农学通报,2003,9(6):3-6.
[6]Graham JG,Quinn ML,Fabricant S.Plants used against cancer———an extension of the work of Jonathan Hartwel[J].Journal of Eth-
nopharmacology,2000,73(3):347-377.
[7]Newman DJ,Cragg GM,Snader KM.The influence of natural products upon drug discovery[J].Natural Products Report,2000,17:
215-234.
[8]Pezzuto JM.Plant-derived anticancer agents[J].Biochem Pharmacol,1997,53(2):121-133.
[9]Yun TK,Lee YS,Lee YH,et al.Anticarcinogenic effect of Panax ginseng C A Meyer and identification of active compounds[J].Jour-
nal of Korean Medical Sciences,2001,16:16-18.
[10]Liu WK,Xu SX,Che CT.Anti-proliferative effect of ginseng saponins on human prostate cancer cel line[J].Life Sciences,2000,67
(11):1297-1306.
[11]Popovich DG,Kitts DD.Mechanistic studies on protopanaxadiol,Rh2,and ginseng(Panax quinyuefolius)extract induced cytotoxicity
in intestinal Caco-2cels trite penoid compounds[J].J Korean Medical Sciences,2001,16:28-37.
[12]Kim HS,Lee EH,Ko SR,et al.Effects of ginsenosides Rg3and Rh2on the proliferation of prostate cancer cels[J].Archives Pharma-
cology Research,2004,27(4):429-435.
[13]杜德极,杨薇.葛根主要成分对体外癌细胞的毒活性[J].癌症,1997,16(3):165-167.
[14]徐长福,杨艳萍.绞股蓝总皂甙与阿霉素、5-氟尿嘧啶连用的抑瘤效果[J].西安医科大学学报,1996,17(2):170-174.
[15]梁朝晖.黄豆皂苷的提取和分离方法的初探[J].中国公共卫生,1999,15(11):1043-1044.
[16]杨纯正,王树滨.肿瘤化疗和细胞凋亡[J].中华血液学杂志,2000,21(6):285-286.
[17]赛燕,刘勇,朱明学,等.四肽AC-DEVD-CHO对硫芥诱导淋巴细胞凋亡的干预作用[J].第三军医大学学报,2003,25(14):1223-
1226.
[18]朱永仁,刘志明.细胞凋亡的研究进展[J].贵州畜牧兽医,2008,32(1):25-27.
[19]刘伍梅,汪铭书,程安春.细胞凋亡检测技术研究进展[J].中国兽医科技,2004,34(11):45-49.
[20]刘芳,李雪梅,张平英,等.DNA Ladder和ELLSA合检测PRRSV诱导 Marc 145细胞凋亡动态变化规律的研究[J].四川农业大学
学报,2005,23(1):95-98.
[21]Yu G,Dyan Y,Fang G,et a1.Polysaccharides from fruit calyx of Physalis alkekengi L.var.francheti:isolation,purification,struc-
tural features and antioxidant activities[J].Carbohyd Polym.2009,77(2):188-193.
[22]Lin Liu,Yuesheng Dong,Zhilong Xiu.Three-liquid-phase extraction of diosgenin and steroidal saponins from fermentation of Dioscorea
zingibernsis C.H.Wright[J].Process Biochemistry,2010,45(5):752-756.
[23]Liu W M,Wang M S,Cheng A C.Progress in the detection methods of apoptosis[J].Chinese Journal of Veterinary Science and Tech-
nology,2004,34(11):45-49.
(编辑:马荣博)
272 山 西 农 业 大 学 学 报(自然科学版) 2012