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安石榴苷对热应激后IEC-6细胞HSPs表达及凋亡影响



全 文 :北京农学院学报 2016,31 (1):
Journal of Beijing University of Agriculture
http://bnxb.cbpt.cnki.net
doi:10.13473/j.cnki.issn.1002-3186.2015.0210
  收稿日期:2015-10-29
  基金项目:国家 “十二五”科技支撑计划项目 (2013BAD10B04-4);公益性行业 (农业)科研专项项目 (201403051-07);
国家自然科学基金项目 (31272478)
  第一作者:许磊,男,硕士在读,从事中兽医研究,E-mail:xulei0131@sina.com
  通信作者:蒋林树,男,博士,教授,研究方向:反刍动物营养与免疫,通讯地址:102206北京市昌平区北农路7号
北京农学院,Tel:010-80796368,E-mail:jls@bac.edu.cn
刘凤华,女,博士,教授,研究方向:中兽医药,通讯地址:102206北京市昌平区北农路7号北京农学
院,Tel:010-80797301,E-mail:liufenghua1209@126.com
安石榴苷对热应激后IEC-6细胞HSPs表达及凋亡影响
许 磊,梅 晨,李德银,宫 平,吕 安,张志聪,张 彤,蒋林树*,刘凤华*
(北京农学院动物科学技术学院/奶牛营养学北京市重点实验室,北京102206)
摘 要:【目的】本试验旨在研究安石榴苷对热应激大鼠肠上皮细胞 (IEC-6)损伤的预防作用。 【方法】通过
MTT法检测细胞活力,倒置显微镜观察细胞形态学变化;RT-PCR检测 HSP27、HSP70、HSP90的 mRNA变
化;AO/EB检测细胞凋亡。【结果】筛选热应激最佳时间为42℃6h,安石榴苷预处理细胞低中高浓度分别为
2.5、5、10μmol/L;药物预处理细胞后细胞损伤及凋亡程度减轻,能够显著抑制 HSP27、HSP70、HSP90的
高表达。【结论】安石榴苷对IEC-6细胞热应激损伤具有显著预防作用,HSP27、HSP70、HSP90参与安石榴苷
对IEC-6细胞热损伤预防作用的调控。
关键词:安石榴苷;IEC-6细胞;热应激;热休克蛋白
中图分类号:S852.4 文章编号:1002-3186(2016)01-0000-04 文献标志码:A 网络出版时间:2015-12-16 9:28
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2156.S.20151216.0928.010.html
Effect of punicalagin on expression of IEC-6 HSPs and
apoptosis induced by heat stress
XU Lei,MEI Chen,LI Deyin,GONG Ping,LüAn,ZHANG Zhicong,
ZHANG Tong,JIANG Linshu*,LIU Fenghua*
(Colege of Animal Science and Technology,Beijing University
of Agriculture/Beijing Key Laboratory for Dairy Nutrition,Beijing 102206,P.R.China)
Abstract:【Objective】This study was to investigate the aleviation effect of punicalagin on rat intestinal epithelial cel(IEC-6)in-
duced by heat stress.【Methods】Cel viability was measured by MTT,the change of cel morphology was observed by inverted
microscope,the mRNA levels of HSP27、HSP70、HSP90were determinaed by RT-PCR,cels apoptosis was measured by AO/
EB.【Results】42℃6hwas screened out as the thermal stress model and the punicalagin concentrations was 2.5,5,10μmol/
L.Also,the injury and apoptosis of IEC-6cels significantly reduced,mRNA expressions of HSP27、HSP70、HSP90signifi-
cantly decreased after pretreatment with punicalagin.punicalagin had a remarkably preventive effect on IEC-6cel injury in-
duced by heat stress.【Conclusion】The prevention of punicalagin on the thermal damage of IEC-6injury was regulated by
HSP27、HSP70、HSP90.
Keywords:punicalagin;IEC-6cel;heat stress;heat shock protein
  热应激是指机体应对环境高温所产生的非特
异性应答反应[1]。研究表明,高温下动物机体通过
加速外周血液循环进行散热,造成机体组织器官缺
血损伤,动物胃肠道最先缺血而又最晚得到恢复,
2016年第1期 许磊 等:安石榴苷对热应激后IEC-6细胞 HSPs表达及凋亡影响 47 
胃肠道的缺血缺氧导致肠道严重损伤[2]。热休克蛋
白(heat stress protein,heat shock protein,HSP)
是在热应激反应中保护细胞的蛋白质,是一组高度
保守的蛋白质家族,它们主要起分子伴侣功能[3]。
正常生理条件下,HSPs处于低表达状态,在高温条
件下能够被激活表达,从而增加细胞耐热性,降低
细胞热损伤程度和抵抗细胞凋亡[4]。HSPs在细胞
中持续合成并且不断高表达,细胞其他蛋白合成就
会受到抑制,维持细胞生存的蛋白不能及时合成,
细胞存活将会受到严重威胁[5]。在热应激过程中调
节 HSPs持续高表达可以促进细胞存活。
石榴皮性酸、味涩、具有涩肠、止血、杀虫之功
效[6]。研究表明,石榴皮提取物能够改善束缚浸水
应激大鼠胃肠的运动机能[7]。安石榴苷(Punicala-
gin,PUN)是石榴科植物石榴(Punica granatum
L.)干燥果皮提取物主要活性成分之一,具有抗凋
亡[8]、抗氧化、抗炎、抑制肿瘤细胞增殖等活性[9]。
本试验采用IEC-6细胞建立细胞热损伤模型,研究
安石榴苷对IEC-6细胞热应激后 HSPs基因表达水
平以及凋亡影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
细胞系:大鼠肠上皮细胞(IEC-6),北京协和细
胞资源中心。药品:DMEM,GIBCO公司;胎牛血
清,GIBCO公司;0.25%胰酶-EDTA溶液,GIBCO
公司;溴化乙锭(EB),中国北京科昊泽生物技术有
限公司;吖啶橙(AO),Sigma公司;反转录试剂盒,
美国伯乐公司;荧光定量PCR试剂盒,安捷伦公司。
主要试验仪器:CO2培养箱,Thermo,3100型;
单人双面净化工作台,中国苏州净化设备有限公
司;倒置生物显微镜,OLYMPUS,IX71/IX2。
1.2 试验方法
1.2.1 细胞培养 培养液成分为89.2%含酚红
DMEM、10%胎牛血清(FBS)、0.7%胰岛素、0.1%
青链霉素混合液,4℃保存备用。当IEC-6细胞融
合率达到90%以上时,用0.25%的胰酶-EDTA进
行消化,然后加入细胞培养液,进行传代。
1.2.2 MTT筛选热应激时间及安石榴苷作用浓
度 胰酶-EDTA消化并收集IEC-6细胞,调整细胞
密度为1×105cel/mL,96孔培养板每孔加入200
μL细胞悬液,37℃、5% CO2培养。细胞80%融合
后,弃掉上清,PBS清洗2遍后,加入不含血清无色
培养基200μL,细胞置于42℃、5%CO2培养箱中,
分别作用1、3、6、9、12h后加入10μL MTT(5mg/
mL),培养4h后弃去上清,加入100μL DMSO溶
解,震荡混匀,酶标仪490nm读取各孔的吸光值。
按照上述方法培养细胞,分别加入2.5、5、10、20、40
μmol/L的安石榴苷(不含血清的无色培养基配制)
作用48h后,MTT法测定细胞活力。
1.2.3 总RNA的提取及RT-PCR测定 细胞分
为空白对照组、模型组和2.5、5、10μmol/L药物剂量
组。用药组预防给药6h后弃去培养基,PBS清洗2
遍,加入不含血清的无色培养基,42℃、5%CO2热应
激6h,生物学倒置显微镜下观察并拍照。弃去培养
基,PBS洗2遍,采用Trizol一步提取法提取细胞总
RNA,核酸蛋白仪测定总RNA浓度,按照反转录试
剂盒说明将 mRNA反转录成cDNA,-20℃保存。
HSP27、HSP70、HSP90引物序列见表1。
表1 基因引物序列
Tab.1 gene sequence primers
名称
name
序列
Primer Sequence
产物/bp
Product
β-actin
Forward:5′-TTGTCCCTGTATGCCTCTGG-3′
Reverse:5′-ATGTCACGCACGATTTCCC-3′
218
HSP27
Forward:5′-AGGAGCGGCAG GATGAG-3′
Reverse:5′-GGACAGGGAGGAGGAGAC-3′
101
HSP70
Forward:5′-GTGGCTCTACCCGCATCCC-3′
Reverse:5′-GCACAGCAGCACCATAGGC-3′
114
HSP90
Forward:5′-CGCTGAGAAAGTGACCGTTATC-3′
Reverse:5′-ACCTTTGTTCCACGACCCATAG-3′
126
1.2.4 荧光染色 细胞分为空白对照组、模型组、
10μmol/L药物剂量组。盖玻片经过高压灭菌后置
于6孔板中,每孔加入密度为1×105cel/mL细胞2
mL,置于37℃含有5%CO2培养箱中培养,细胞融
合率达到80%后,分别作相应处理,取出盖玻片,
PBS洗3遍,AO/EB避光染色10min,荧光显微镜
下观察并照相,最终双色图像叠加处理。
1.2.5 数据处理 结果采用SPSS 11.5软件对数
据进行分析。
2 结果分析
2.1 热应激时间及安石榴苷药物浓度筛选结果
如图1所示,IEC-6细胞分别热应激1、3、6、9、
12h后,在1h和3h细胞活力变化不显著,随时间
延长,细胞活力在6h后显著下降(P<0.01),热应
激6h时细胞存活率在70%左右,最终选择42℃热
应激6h为本试验模型。
如图2所示,不同浓度安石榴苷2.5、5、10、20、
40μmol/L作用IEC-6细胞48h后,细胞活力变化
48  北 京 农 学 院 学 报 第31卷
图1 热应激对细胞活力的影响
Fig.1 The effect of heat stress on cel vitality
不显著,因此安石榴苷药物浓度在40μmol/L无明
显细胞毒性,本试验最终选择2.5、5、10μmol/L为
安石榴苷药物作用浓度。
2.2 安石榴苷对细胞热应激后形态学的影响
如图3所示,对照组(C)细胞生长正常、多角形、
细胞贴壁紧密、排列不规则、呈现典型的“铺路石样
图2 安石榴苷对细胞活力的影响
Fig.2 The effect of PUN on cel vitality
(pavement-like)”。热应激组(HS)42℃6h大量
细胞皱缩、脱落、漂浮于细胞培养上清液中,剩余贴
壁细胞生长分散、细胞边缘模糊不清、“铺路石样
(pavement-like)”形态被破坏。细胞用药组(HS+
PUN)预防给药6h后,能够显著减缓热应激造成的
细胞损伤,并呈现剂量依赖性。
图3 细胞形态学变化
Fig.3 Changes of cel morphology
2.3 安石榴苷对细胞热应激后HSPs表达的影响
由图4可知,与对照组相比,HSP27、HSP70与
HSP90表达量在热应激组、2.5、5、10μmol/L药物预防
组均极显著升高(P<0.01);与热应激组相比,HSP27、
HSP70与HSP90表达量在5、10μmol/L药物预防组
均极显著降低(P<0.01),且 HSP70表达量在2.5
μmol/L药物预防组也极显著降低(P<0.01)。
图4 HSPs mRNA的表达
Fig.4 The expression ofHSPs mRNA
注:与对照组相比,#为P<0.05,##为P<0.01;与热应激组
相比,*为P<0.05,**为P<0.01
Note:#and##respectively mean P<0.05and P<0.01com-
pared with the control group;*and **respectively mean P<
0.05and P<0.01compared with the heat stress-treated group
2.4 安石榴苷对细胞热应激后凋亡的影响
经AO/EB双染后,荧光显微镜下观察,对照组
(C)细胞呈现均一的绿色荧光,热应激(HS)后,细
胞染色增强,细胞呈现几种不同状态,呈现绿色固
缩状为早期凋亡细胞,呈现橘黄色的为晚期凋亡细
胞,呈现红色的为死亡细胞,安石榴苷预处理(HS+
PUN)后,能够显著抑制热应激引起的细胞凋亡(见
图5)。
图5 观察药物预处理对IEC-6细胞热应激后凋亡的影响
Fig.5 The effect of PUN on apoptosis after heat stress
3 讨 论
肠道是动物吸收营养物质的主要场所,对动物
生长发育至关重要。IEC-6细胞系属于未分化的上
2016年第1期 许磊 等:安石榴苷对热应激后IEC-6细胞 HSPs表达及凋亡影响 49 
皮干细胞,来源于新生正常大鼠的小肠,同时具有
隐窝样上皮细胞的特征,在一定条件下能够分化成
为成熟的肠上皮细胞[10]。栾伟丽和郭凯军等人发
现高温可以诱导大鼠肠上皮细胞(IEC-6)活力降低
和凋亡[11]。本试验采用 MTT法筛选细胞热应激
模型,在42℃热应激6h后,与对照组相比细胞活
力极显著降低,并随热应激时间增加,细胞活力进
一步降低,热应激6h时细胞活力虽有降低但不会
影响细胞正常生长,最终确定42℃6h作为本试验
热应激模型。研究显示,安石榴苷对小鼠巨噬细胞
无明显细胞毒性作用[12]。本试验中,MTT筛选药
物作用的最佳浓度时,结果显示安石榴苷在0~40
μmol/L无显著细胞毒性作用,最终选择药物作用
的低、中、高浓度分别为2.5、5、10μmol/L。
高温能够诱导细胞形态学发生变化[11],本研究
发现在热应激条件下,细胞皱缩、脱落、漂浮于细胞
培养上清液中,剩余的贴壁细胞生长分散、细胞边
缘模糊不清、“铺路石样(pavement-like)”形态被破
坏。不同剂量安石榴苷预处理细胞后,随剂量增
加,细胞形态逐渐趋于正常。HSPs作为细胞内最
重要的分子伴侣,在帮助蛋白质正确折叠、移位、维
持和降解中发挥重要作用,应激状态下能够增强机
体耐受能力[13]。Afshin、Samali等人发现 HSPs高
表达可抑制应激引起细胞凋亡[14]。研究发现,
HSPs持续过量表达将使其他维持细胞存活的蛋白
合成受阻,威胁细胞生存[15]。高志民、王亚芳等发
现香苇二石口服液能够显著降低 HSPs的表达,进
而缓解热应激对大鼠的影响[16]。本试验中,安石榴
苷预处理细胞后,HSP70在不同剂量组均可降低,
并呈现剂量依赖性,然而 HSP27和 HSP90只有在
中剂量和高剂量时能够降低其mRNA的表达水平,
这可能是由于不同基因对药物的敏感性不同,这些
结果证明安石榴苷能够使 HSPs表达量降低,进而
使其不会持续过高表达,促进细胞存活。AO/EB
染色更进一步证明,安石榴苷预处理细胞后,细胞
凋亡显著减少,安石榴苷能够显著缓解热应激造成
的细胞损伤。安石榴苷如何调控 HSPs的表达与细
胞凋亡之间的关系还有待于进一步研究。
综上所述,安石榴苷预处理细胞能够显著减少
热应激造成的细胞损伤,显著降低由热应激诱导升
高的 HSPs mRNA表达量,并呈现剂量依赖性,同
时安石榴苷能够显著降低热应激诱导的细胞凋亡。
参考文献:
[1] 施忠秋,齐智利.γ-氨基丁酸调控采食量和缓解热应激的机
制[J].动物营养学报,2014(1):49-53
[2] Yu J,Yin P,Liu F,Cheng G,Guo K,Lu A,Zhu X,Luan
W,Xu J.Effect of heat stress on the porcine smal intestine:
a morphological and gene expression study[J].Comparative
biochemistry and physiology.Part A,Molecular &integra-
tive physiology,2010,156(1):119-128
[3] 朱大栩,马更生.热休克蛋白的生物学功能[J].国外医学:
分子生物学分册,1993(6):275-278
[4] Ritossa F.Discovery of the heat shock response[J].Cel
stress &chaperones,1996(2):97-98
[5] 王枫,赵法伋,郭俊生.HSP70高表达对K_(562)细胞热耐
力的影响[J].中国公共卫生,2000(7):11-12
[6] 杨丽平,杨永红.石榴皮的研究进展[J].云南中医中药杂
志,2004(3):45-47
[7] 张爱丽,刘姗姗,崔希云,艾洪滨.石榴皮水提物对束缚浸
水应激大鼠胃肠运动机能的影响[J].中国临床药理学杂志,
2012(11):828-830
[8] Yaidikar L,Thakur S.Punicalagin attenuated cerebral ische-
mia-reperfusion insult via inhibition of proinflammatory cyto-
kines,up-regulation of Bcl-2,down-regulation of Bax,and
caspase-3[J].Molecular and celular biochemistry,2015,
402(1-2):141-148
[9] 张杰,崔艳娜,刘绣华.安石榴苷的研究进展[J].化学研
究,2014(6):551-562
[10] Quaroni A,Wands J,Trelstad RL,Isselbacher KJ.Epitheli-
oid cel cultures from rat smal intestine.Characterization by
morphologic and immunologic criteria[J].The Journal of cel
biology,1979,80(2):248-265
[11] 栾伟丽,郭凯军,王惠川,余进,王宁,程桂林,刘凤华.高
温应激诱导IEC-6产生凋亡[A].International Science and
Engineering Center,Hong Kong,Wuhan Institute of Tech-
nology,2010:485-488
[12] Xu X,Yin P,Wan C,Chong X,Liu M,Cheng P,Chen J,
Liu F,Xu J.Punicalagin inhibits inflammation in LPS-in-
duced RAW264.7macrophages via the suppression of TLR4-
mediated MAPKs and NF-kappaB activation[J].Inflamma-
tion,2014,37(3):956-965
[13] Richter-Landsberg C,Goldbaum O.Stress proteins in neural
cels:functional roles in health and disease[J].Celular and
molecular life sciences:CMLS,2003,60(2):337-349
[14] Samali A,Cotter TG.Heat shock proteins increase resist-
ance to apoptosis[J].Experimental cel research,1996,223
(1):163-170
[15] 许剑琴,刘凤华.21世纪我国中兽药发展前景[J].中国禽业
导刊,2004(18):10-13
[16] 高志民,王亚芳,赵宏,刘晓曦,刘涛,石达友,刘凤华,陈
志虹,郭世宁.香苇二石口服液对大鼠试验性热应激的影响
[J].中国兽医杂志,2014,50(12):23-25