全 文 :[收稿日期] 20110526(004)
[基金项目] 北京市教育委员会科技计划面上项目(KM200810025008)
[第一作者] 林燕,硕士,研究实习员,从事中药药理,Tel:010-52176669,E-mail:linyan18@ sina. com
[通讯作者] * 王笑民,博士,主任医师,从事肿瘤的中西医结合治疗及基础研究,Tel:010-52176508,E-mail:ntxm100@ sina. com
鸡血藤黄酮类有效部位对人肺腺癌 A549细胞氧化应激的影响
林燕1,李萍1,王燕1,解欣然1,张蕾1,何薇1,杨国旺2,王笑民2*
(1. 北京市中医研究所,北京 100010;2. 首都医科大学附属北京中医医院,北京 100010)
[摘要] 目的:探讨鸡血藤黄酮类有效部位(SSCE) 对人肺腺癌A549 细胞的杀伤活性与氧化应激反应的相关性。方法:
实验分为 SSCE 高、中、低剂量组和正常对照组,各组分别加入不同浓度的 SSCE( 正常组用培养基代替) 作用人肺腺癌A549 细
胞24 h后,采用脂质过氧化物(MDA)、谷胱甘肽(GSH) 试剂盒检测A549 细胞 MDA,GSH 的含量; 以2,7-二氯荧光素二乙酸
酯(DCFH-DA) 为荧光探针,用荧光酶标法和共聚焦荧光显微镜法检测活性氧(ROS) ; 选择加入SSCE 高浓度组同时加入抗氧
化剂维生素 C(Vit C) ,维生素E(Vit E) ,谷胱甘肽过氧化物酶(GPx) ,过氧化氢酶(CAT) 作用细胞24 h 后,采用 CCK-8 法检测
A549 细胞增殖情况及荧光酶标仪法检测 ROS。结果:加入 SSCE 后,SSCE 各组细胞 MDA 均含量上升(P < 0. 01)、高浓度组
GSH 含量下降(P < 0. 01) ;高、中浓度组细胞 ROS 含量上升(P < 0. 01) ;共聚焦显示SSCE 各组均有绿色荧光,其中高、中浓度
组荧光较强;加入抗氧化剂后,各组细胞抑制率均降低(P < 0. 05) ,ROS 含量均下降(P < 0. 01)。结论:SSCE 可以改变 A549
细胞 MDA,GSH,ROS 水平,其抗肿瘤作用可能是通过诱导肿瘤细胞氧化应激反应而实现的。
[关键词] 鸡血藤黄酮类有效部位;活性氧;氧化应激;A549 细胞
[中图分类号] R285. 5 [文献标识码] A [文章编号] 1005-9903(2012)04-0190-04
Effect of Active Part of Spatholobus Suberectus Flavonoid on
Oxidative Stress of Human Pulmonary Adenocarcinoma Cell A549
LIN Yan1,LI Ping1,WANG Yan1,XIE Xin-ran1,ZHANG Lei1,HE Wei1,YANG Guo-wang2,WANG Xiao-min2*
(1. Beijing Institute of Chinese Medicine,Beijing 100010,China;
2. Beijing Hospital of Traditional Chinese Medicine,Capital University of Medical Sciences,Beijing 100010,China)
[Abstract] Objective:To investigate the effect of active part of spatholobus suberectus flavonoid (SSCE)
on oxidative stress in human pulmonary adenocarcinoma cell A549. Method:Cells were divided into a high-dose
group,a moderate-dose,a low-dose group and a normal control group. Cell A549 were interfered with different
dosages of SSCE active part for 24 h (normal group with DMEM) level of malonic dialde hyde(MDA) and
glutathione(GSH) ;reactive oxygen speiesROS was detected using fluorescence microplate reader and confocal
fluorescence microscope,and using DCFH-DA as fluorescent probe;Antioxidant was added,CCK-8 was employed
to detect cell proliferation of A549 and ROS was detected by fluorescence microplate reader. Result:After the
addition of SSCE,MDA content in each group increased (P < 0. 01) and GSH content in high density group
decreased (P < 0. 01) ;Cell ROS content in high and middle density groups increased (P < 0. 01) ;Each group
showed green fluorescence under confocal microscope,in which the high and middle density group showed higher;
Addition of antioxidant made decrease of cell inhibition (P < 0. 05)and ROS content (P < 0. 01). Conclusion:
SSCE can change the level of A549 MDA,GSH and ROS,and its mechanism of antitumor might be inducing
oxidative stress reaction of tumor cells.
[Key words] spatholobus suberectus flavonoids (SSCE) ;reactive oxygen speies; oxidative stress;
A549 cell
·091·
第 18 卷第 4 期
2012 年 2 月
中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 18,No. 4
Feb.,2012
DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.2012.04.061
鸡血藤 Spatholobus suberctus Dun 是豆科崖豆藤
属的植物,是常用的养血活血药物,可用于肿瘤中晚
期病人血瘀证的治疗。以前的研究发现,鸡血藤提
取物在体内外均具有确切的抗肿瘤疗效[1-3],醇提
取的黄酮类有效部位 SSCE 抗肿瘤活性最强,可抑
制人肺腺癌 A549 细胞的增殖,引起细胞周期阻滞,
诱导细胞凋亡[4]。根据前期研究,选用鸡血藤体外
抗肿瘤活性最强的黄酮类有效部位 SSCE 和较为敏
感的肺癌细胞系 A549 作为研究对象,从药物作用
前后细胞活性氧(ROS)、脂质过氧化物(MDA)、谷
胱甘肽(GSH) 水平及加入抗氧化剂后细胞增殖、细
胞 ROS 水平等方面评价细胞的氧化损伤程度,探讨
SSCE 对 A549 细胞的杀伤活性与癌细胞内氧化应
激反应之间的相关性,为进一步确定鸡血藤抗肿瘤
靶点提供依据。
1 材料
1. 1 细胞株 人肺腺癌细胞株 A549 购自北京协
和细胞中心。
1. 2 试剂 鸡血藤黄酮类化合物(SSCE) 由北京市
中医研究所药理研究室提供,为粉末剂型。CCK-8
试剂盒由日本同仁化学研究所提供。MDA 试剂盒、
GSH 试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。2,
7-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)、Vit C、谷胱甘
肽过氧化物酶(GPx)、过氧化氢酶(CAT) 由Sigma
公司提供。Vit E 由 MERCK 公司提供。
1. 3 仪 器 SA1000 型 酶 标 仪 ( 奥 地 利
ASYSHITECH 公司) ,FV500 型共聚焦扫描荧光显
微镜( 日本Olympus 公司) ,SpectraMax GeminiEM 型
荧光酶标仪 SpectraMax GeminiEM(MD 公司)。
2 方法
2. 1 细胞分组 ①对照组: 人肺腺癌A549 细胞 +
完全 F12 培养液;②低剂量组: 人肺腺癌A549 细
胞 + 40 mg·L - 1 SSCE;③中剂量组: 人肺腺癌A549
细胞 + 80 mg·L - 1 SSCE;④高剂量组: 人肺腺癌
A549 细胞 + 160 mg·L - 1 SSCE。
2. 2 SSCE 对人肺腺癌 A549 MDA,GSH 水平的影
响 将人肺腺癌 A549 细胞以 1 × 105 /mL密度接种
于 12 孔板中,每孔 1 mL,细胞贴壁 24 h 后,各实验
组分别加入不同剂量的 SSCE,每孔 1 mL,对照组加
入完全 F12 培养液 1 mL,放入 37 ℃ CO2 培养箱中
分别培养 24 h 后,收集细胞,用 MDA 试剂盒、GSH
试剂盒进行检测。每次试验各实验组设 6 个复孔,
实验重复 3 次。
2. 3 SSCE 对 A549 细胞 ROS 水平的影响 DCFH-
DA 可被细胞内 ROS 氧化为发荧光的 DCF,采用荧
光酶标仪和共聚焦荧光显微镜测定 DCF 荧光强度
即代表细胞的 ROS 水平。
2. 3. 1 荧光酶标仪法检测 ROS 将 A549 细胞以
2 × 105 /mL密度接种于 96 孔板中,每孔 100 μL,细
胞贴壁生长 24 h 后,各实验组分别加入不同剂量的
SSCE,每孔 100 μL,对照组加入完全 F12 培养液
100 μL,37 ℃ CO2 培养箱中培养 24 h 后,加入
DCFH-DA 荧光探针至终浓度 5 μmol·L - 1,37 ℃
CO2 培养箱中避光孵育 15 min,放入荧光酶标仪检
测,检测条件为激发波长 497 nm,发射波长 512 nm。
每次试验各实验组设 6 个复孔,实验重复 3 次。
2. 3. 2 共聚焦荧光显微镜检测 ROS 将 A549 细
胞以 1 × 104 /mL 密度接种于共聚焦小皿中,待细胞
贴壁生长 24 h 后弃培养液,对照组加入完全 F12 培
养液 1 mL,实验组加入质量浓度为 160 mg·L - 1
SSCE 4 mL,6 h 后吸出液体,PBS 洗 1 遍,加入 200
μL DCFH-DA(20 μmol·L - 1) ,放入37 ℃ CO2 培养箱
中避光孵育 15 min,再用 PBS清洗 3 遍,用共聚焦进行
检测,检测条件为激发波长 497 nm,发射波长 512 nm。
2. 4 加入抗氧化剂后 SSCE 对 A549 细胞增殖及
ROS 的影响 实验设正常对照组、模型组(SSCE 终
质量浓度为 160 mg·L - 1)、Vit C 组(Vit C 250 μmol·
L - 1 + SSCE 160 mg·L - 1)、Vit E 组 (Vit E 250
μmol·L - 1 + SSCE 160 mg·L - 1)、GPx 组(GPx 0. 5 U·
L - 1 + SSCE 160 mg·L - 1)、CAT 组(CAT 1 U·L - 1 +
SSCE 160 mg·L - 1)。细胞 96 孔板贴壁生长 24 h 后,
按实验组分别加入不同剂量的药物,每孔 100 μL,对
照组加入完全 F12 培养液 100 μL,37 ℃ CO2 培养箱
中培养 24 h。
2. 4. 1 加入抗氧化剂后 SSCE 对 A549 细胞增殖的
影响 检测前 4 h,每孔加入 CCK-8 各 10 μL,酶标
仪 450 nm 处检测吸光度(A)。每次试验各组设 6
个复孔,实验重复 3 次。
2. 4. 2 加入抗氧化剂后观察 SSCE 对 A549 细胞
ROS 的影响 用荧光酶标仪法检测 ROS,每次试验
各组设 6 个复孔,实验重复 3 次。
2. 5 统计学方法 应用 SPSS 15. 0 软件进行统计
分析,计量资料以 珋x ± s 表示。采用单因素方差分析
(One-way ANOVA) ,以P < 0. 05 为差异有统计学
意义。
3 结果
3. 1 SSCE 对人肺腺癌 A549 细胞 MDA,GSH 水平
的影响 MDA 为过氧化脂质的代谢产物,其含量间
·191·
林燕,等:鸡血藤黄酮类有效部位对人肺腺癌A549 细胞氧化应激的影响
接证明细胞氧化损伤的水平。GSH 为体内重要的
抗氧化剂和自由基清除剂,其含量可间接反映细胞
抗氧化损伤的能力。结果显示,加入 SSCE 后,细胞
产生 MDA 显著增加,与正常组相比 SSCE 各组 MDA
含量均显著升高(P < 0. 01) ,高浓度组GSH 含量显
著减少(P < 0. 01)。见表 1。
3. 2 荧光酶标仪法检测 ROS 与正常组相比,
SSCE 各组均可使细胞 ROS 水平上升,其中高、中浓
度组差异显著(P < 0. 01)。见表 1。
3. 3 共聚焦荧光显微镜检测 ROS 加入 SSCE 后,
细胞内荧光强度增大,说明细胞内产生大量 ROS,
其中高、中浓度组 ROS 增加较低浓度组更为明显。
见图 1。
表 1 SSCE 作用前后 A549 细胞 MDA、
GSH,ROS 水平(珋x ± s,n = 6)
组别
剂量
/mg·L - 1
MDA
/nmol·L - 1
GSH
/kU·L - 1
荧光强度
对照 4. 86 ± 3. 25 6. 53 ± 1. 35 124. 52 ± 24. 05
SSCE 160 37. 71 ± 9. 762) 4. 28 ± 2. 092) 251. 66 ± 56. 372)
80 33. 01 ± 9. 092) 5. 31 ± 1. 01 246. 25 ± 55. 062)
40 21. 72 ± 3. 082) 7. 53 ± 2. 17 147. 57 ± 47. 99
注:与正常组比较1)P < 0. 05,2)P < 0. 01。
3. 4 加入抗氧化剂后 SSCE 对 A549 细胞增殖的影
响 加入抗氧化剂后,与 SSCE 组比较细胞抑制率
显著降低(P < 0. 05)。见表 2。
A.正常组;B. SSCE 160 mg·L - 1组;C. SSCE 80 mg·L - 1组;D. SSCE 40 mg·L - 1组
图 1 DCFH-DA 荧光标记共聚焦检测 A549 细胞 ROS( 每组2 张照片,黑色背景的为荧光特征,另一张为明场,× 600)
3. 5 加入抗氧化剂后 SSCE 对 A549 细胞 ROS 的影
响 加入抗氧化剂后,各组 ROS 含量明显下降(P <
0. 01) ,提示细胞抗氧化能力增强。见表 2。
表 2 加入抗氧化剂后 SSCE 对 A549 细胞抑制率
及 ROS 的影响(珋x ± s,n = 6)
组别 剂量 抑制率 /% 荧光强度
正常 - - 120. 69 ± 30. 782)
SSCE 对照 160 mg·L - 1 37. 69 ± 6. 78 280. 28 ± 23. 52
SSCE + VC3) 250 μmol·L - 1 20. 66 ± 5. 691) 180. 66 ± 35. 692)
SSCE + VE3) 250 μmol·L - 1 23. 83 ± 4. 931) 187. 83 ± 41. 932)
SSCE + GPx3) 0. 5 U·L - 1 24. 75 ± 5. 871) 193. 75 ± 45. 872)
SSCE + CAT3) 1 U·L - 1 26. 38 ± 6. 571) 120. 69 ± 30. 782)
注: 与SSCE 对照组比较1)P < 0. 05,2)P < 0. 01;3)SSCE 终浓度
为 160 mg·L - 1。
4 讨论
通常认为黄酮类化合物是天然的高效抗氧化
剂,它能防止氧化应激产生的高浓度活性氧(ROS)
对核酸、膜质和蛋白质等大分子的损害,起到防止细
胞突变和癌变的功效[5-6]。然而近年来的实验发
现,黄酮类化合物浓度的高低对肿瘤细胞内氧化还
原稳态会产生截然不同的影响,低浓度时有利于清
除活性氧,而高浓度则诱导肿瘤细胞产生 ROS,从
而引起 DNA 损伤,诱导细胞凋亡[7-8]。Chen YC 等
发现,某些黄酮类化合物在体外都能诱导癌细胞凋
亡,同时发现细胞内过氧化氢水平增高,而应用过氧
化氢酶(CAT) 等抗氧化剂能够抑制黄酮对肿瘤细胞
凋亡的诱导作用[9]。黄酮类化合物的促氧化作用
可能与其在细胞内的代谢产物以及肿瘤细胞内的氧
化还原水平有关。某些黄酮类物质,可通过氧化还
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中国实验方剂学杂志
Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae
Vol. 18,No. 4
Feb.,2012
原反应生成 ROS,还能大量消耗了细胞内的 GSH,
导致细胞抗氧化能力下降[10]。有报道,肿瘤细胞与
正常细胞的氧化还原水平不同。例如: 正常表皮细
胞和口腔癌细胞的内生过氧化氢酶活性不同,黄酮
类化合物( 儿茶素) 能诱导癌细胞产生氧化应激,而
正常细胞则能将活性氧调至正常水平[8]。这也许
是黄酮类化合物具有选择性杀伤作用的原因。
首都医科大学附属北京中医医院肿瘤科从临床
有确切疗效的方药“固本抑瘤Ⅱ号”( 为 本 院 内 部
制 剂,批 准 文 号 京 药 制 字 Z20053351) 中,经逐
步拆方筛选,发现养血活血中药-鸡血藤具有抑制肿
瘤活性,并成功分离纯化出富含黄酮类化合物的有
效组分 SSCE。前期研究结果显示,鸡血藤黄酮类组
分具有确切的直接抗肿瘤作用,SSCE 可抑制 A549
细胞增殖且抑制作用呈剂量依赖性,引起细胞周期
阻滞,诱导细胞凋亡。
本研究旨在探讨 SSCE 对 A549 细胞的杀伤活
性与肿瘤细胞内氧化应激反应之间的相关性。本实
验结果提示 SSCE 可能通过消耗 A549 细胞的 GSH,
降低其抗氧化能力,诱导 A549 细胞发生氧化应激
反应产生大量的 ROS,导致细胞 MDA 含量增加,从
而抑制 A549 细胞增殖。说明 SSCE 对 A549 细胞的
杀伤活性与其细胞内氧化应激反应之间有一定的相
关性,为进一步研究鸡血藤黄酮类有效部位 SSCE
抗肿瘤作用靶点,确定 SSCE 抗肿瘤的作用机制提
供了依据。
[参考文献]
[1] 唐勇,王笑民,何薇,等 . 鸡血藤提取物体外抗肿瘤实
验研究[J]. 中国中医基础医学杂志,2007,13
(4) :15.
[2] 唐勇,何薇,王玉芝,等 . 鸡血藤黄酮类组分抗肿瘤活
性研 究[J]. 中 国 实 验 方 剂 学 杂 志, 2007, 13
(2) :51.
[3] 唐勇,富琦,何薇,等 . 鸡血藤抗肿瘤有效部位诱导
A549 肺癌细胞非凋亡性程序化死亡的研究[J]. 中
国中药杂志,2008,33(16) :2040.
[4] 高珊,杨国旺,富琦,等 . 鸡血藤黄酮类有效部位
SSCE 对人肺腺癌细胞 A549 细胞周期调控的分子机
制[J].中国中医基础医学杂志,2010,16(3) :247.
[5] Valko M,Leibfritz D,Moncol J,et al. Free radicals and
antioxidants in normal physiological functions and human
disease[J]. Int J Biochem Cell Biol,2007,39(1) :44.
[6] Frei B,Higdon J V. Antioxidant activity of tea
polyphenols in vivo:evidence from animal studies[J]. J
Nutr,2003,133(10) :3275S.
[7] Watjen W, Michels G, Steffan B, et al. Low
concentrations of flavonoids are protective in rat H4IIE
cells whereas high concentrations cause DNA damage
and apoptosis. J Nutr[J]. 2005,135(3) :525.
[8] Yamamoto,S. Hsu,J. Lewis,et al. Green tea polyphenol
causes differential oxidative environments in tumor
versus normal epithelial cells[J]. J Pharmacol Exp
Ther,2003,307:230.
[9] Chen Y C, Shen S C, Chow J M,et al. Flavone
inhibition of tumor growth via apoptosis in vitro and in
vivo[J]. Int J Oncol,2004,25(3) :661.
[10] Spencer J P,Abd-el-Mohsen M M,Rice-Evans C,et al.
Cellular uptake and metabolism of flavonoids and their
metabolites:implications for their bioactivity[J]. Arch
Biochem Biophys. 2004,423(1) :148.
[责任编辑 聂淑琴]
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林燕,等:鸡血藤黄酮类有效部位对人肺腺癌A549 细胞氧化应激的影响