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类叶升麻苷通过激活ERK1/2诱导血红素加氧酶-1的表达



全 文 :第36卷第1期
2 0 1 5年1月
西 安 交 通 大 学 学 报 (医 学 版 )
Journal of Xian Jiaotong University(Medical Sciences)
Vol.36 No.1
Jan.2015
http://www.jdyxb.cn;http://yxxb.xjtu.edu.cn
◇中医药研究◇
类叶升麻苷通过激活ERK1/2诱导血红素加氧酶 -1的表达
王洪权1,2,王玉敏1,3,崔其福2,赵伟丽2,王丽娜1,张俊毅1,4
(赤峰学院:1.医学院,内蒙古赤峰市 024000;2.附属医院神经内科;
3.附属医院肿瘤内科;4.附属医院病理科,内蒙古赤峰市 024005)
摘要:目的 探讨类叶升麻苷(actesoide)诱导血红素加氧酶-1(HO-1)表达的信号机制。方法 类叶升麻苷单独处理
体外培养的PC12细胞或运用ERK1/2抑制剂PD98059预处理,提取细胞蛋白,Western blot方法检测pERK1/2和
ERK1/2以及 HO-1蛋白表达水平。结果 与正常对照组相比,类叶升麻苷可以诱导 HO-1的表达上调,类叶升麻苷
激活ERK1/2,后者激活介导类叶升麻苷诱导 HO-1的表达上调,因为PD98059预处理后可以减弱类叶升麻苷引起的
HO-1蛋白表达水平降低。结论 类叶升麻苷通过激活ERK1/2通路诱导 HO-1的表达。
关键词:类叶升麻苷;血红素加氧酶-1;细胞外调节蛋白激酶
中图分类号:R741.05   文献标志码:A
DOI:10.7652/jdyxb201501022
Actesoide induces heme oxygenase-1expression
through activating ERK1/2pathway
WANG Hong-quan1,2,WANG Yu-min1,3,CUI Qi-fu2,
ZHAO Wei-li 2,WANG Li-na1,ZHANG Jun-yi 1,4
(1.Chifeng Medical Colege,Chifeng University,Chifeng 024000,China;
2.Department of Neurology;3.Department of Oncology;4.Department of Pathology,
the Affiliated Hospital of Chifeng Uinversity,Chifeng 024005,China)
ABSTRACT:Objective To investigate the molecular mechanism for actesoide inducing heme oxygenase-1(HO-
1)expression through activating ERK1/2 pathway.Methods Cultured PC12 cels were treated with preincubated
with or without ERK1/2 inhibitor,PD98059.The expressions of pERK1/2,ERK1/2 and HO-1 protein were
measured by Western blot.Results Actesoide induced the upregulated expression of HO-1 in a concentration-
dependent manner.Actesoide activated the ERK1/2 cascade.Actesoide treatment resulted in time-related induction
of the phosphorylation of ERK1/2 in PC12 cels.Actesoide-induced HO-1 expression was blocked by ERK1/2
inhibitor PD98059 in a concentration-dependent manner.Conclusion Actesoide induces HO-1 expression through
activating ERK1/2 pathway.
KEY WORDS:actesoide;heme oxygenase-1;ERK1/2;expression
收稿日期:2014-02-17  修回日期:2014-04-30
基金项目:国家自然科学基金项目资助项目(No.81260196,81450036,81201844);内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划(No.NJYT-
13-B20);内蒙古自治区高等学校科学研究项目(No.NJZZ12306,NJZZ14271);国家社科基金项目(No.13CRK009);内蒙古自然科学
基金项目(No.2014MS0892,2014BS0802,2014MS0814,2013MS1176)
Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.81260196,81450036,81201844),Program for Young Talents of Science
and Technology in Universities of Inner Mongolia Autonomous Region(No.NJYT-13-B20),Scientific Research Projects in Universities of Inner
Mongolia Autonomous Region(No.NJZZ12306,NJZZ14271),the National Social Science Foundation of China(No.13CRK009),and the Nat-
ural Science Foundation of Inner Mongolia Autonomous Region(No.2014MS0892,2014BS0802,2014MS0814,2013MS1176)
通讯作者:王洪权.E-mail:whongquan@alu.fudan.edu.cn
优先出版:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20141119.0900.007.html(2014-11-19)
  筛选出能够上调血红素加氧酶-1(heme oxygen-
ase-1,HO-1)表达的天然化合物成为探讨治疗氧化
应激相关性神经退行性疾病治疗的新途径[1]。HO-1
的保护作用引起了研究者的广泛关注[2-4]。我们的前
期研究表明,天然化合物类叶升麻苷(actesoide,AS)
能够在体内和体外诱导 HO-1的表达,但其上调的信
号转导机制有待于进一步探讨。最近研究显示,
MAPKs主要参与ho-1基因的活化,MAPK可参与
不同的 HO-1诱导剂介导的ho-1基因的活化机
  西 安 交 通 大 学 学 报 (医 学 版 ) 第36卷
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制[5-6]。因此,本研究将从 MAPK通路探讨 HO-1的
表达机制,探讨类叶升麻苷是否激活 MAPK 上调
HO-1的表达。
1 材料与方法
1.1 材料 类叶升麻苷(分子结构见图1)购自Winherb
Medical Technology Inc,HO-1抗体(#SPA895)购自
Stressgen公司。rabbit anti-phospho-ERK1/2(Thr202/
Tyr204)antibody(#9101)、rabbit anti-ERK antibody
(#9102)购自CST公司。免疫印迹化学发光试剂
(electrochemiluminescence,ECL)购自Santa cruz公司,
PVDF膜购自Milpore公司。
图1 类叶升麻苷的分子结构图
Fig.1Molecular structure of actesoide
1.2 主要仪器 Western Blot电泳仪(Bio-Rad公
司),酶标仪(Bio-Rad公司),多用脱色摇床(上海新
波无线电厂),超纯水净化仪(Milipore公司)。
1.3 PC12细胞的培养 PC12细胞接种在含50mL/L
胎牛血清、100mL/L马血清、100U/mL青霉素、100
μg/mL链霉素的DMEM培养基中(pH 7.2),37℃、50
mL/L CO2 温育。细胞接种后每2~3d换液1次,9/10
融合时转种到相应的培养皿或培养板里,温育48h后
作为实验细胞。
1.4 Western blot 按照文献方法进行[7]。以β肌
动蛋白作为内参照,计算待测蛋白条带积分吸光度与
β肌动蛋白的比值,表示待测蛋白的相对表达水平。
1.5 统计学分析 结果以均数±标准差表示。资料
采用 GraphPad Prism 4.0Software (GraphPad
Software,Inc.,San Diego,CA)分析软件进行统计
分析,多样本均数比较用单因素方差分析,P<0.05
被认为差异具有统计学意义。
2 结  果
2.1 类叶升麻苷诱导HO-1蛋白的表达 首先检测
类叶升麻苷对 HO-1表达的可能影响。类叶升麻苷
(1、20、30μmol/L)单独处理PC12细胞,提取蛋白,
蛋白印记方法检测 HO-1的表达。结果显示,类叶升
麻苷可诱导 HO-1的表达(图2)。
2.2 类叶升麻苷激活ERK通路 为了进一步探讨
类叶升麻苷诱导 HO-1表达上调的信号转导机制,首
先研究类叶升麻苷是否通过 MAPK通路上调 HO-1
的表达。结果表明,类叶升麻苷激活ERK1/2,类叶
升麻苷时间依赖性(图3)升高磷酸化水平的ERK1/
2。而对JNK和p38MAPK的激活没有影响(结果未
显示)。
图2 类叶升麻苷诱导HO-1蛋白的表达
Fig.2Acteoside induced HO-1expression in PC12cels
各种浓度的类叶升麻苷作用于细胞12h,提取细胞蛋白,进行免疫
印迹检测 HO-1和β-actin表达。与正常对照组比较,*P<0.05。
图3 类叶升麻苷激活ERK1/2通路
Fig.3Actesoide activated ERK kinase pathway
30μmol/L类叶升麻苷作用于PC12细胞不同时间,提取细胞蛋
白,进行进行免疫印迹检测磷酸化 ERK1/2(pERK1/2)和总的
ERK1/2。
2.3 ERK抑制剂可抑制类叶升麻苷诱导的ERK激
活 类叶升麻苷可以激活ERK,接下来研究ERK抑
制剂PD98059是否可以抑制类叶升麻苷诱导的
ERK激活。结果发现,ERK抑制剂PD98059剂量依
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1期 王洪权,王玉敏,崔其福,等.类叶升麻苷通过激活ERK1/2诱导血红素加氧酶-1的表达
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赖性降低类叶升麻苷诱导的ERK激活,即磷酸化的
ERK1/2(pERK1/2)的量随着PD98059剂量的增加
而逐渐降低(图4)。
图4 ERK抑制剂PD98059剂量依赖性降低类叶升麻苷
诱导的ERK激活
Fig.4PD98059inhibited actesoide-induced activation of
ERK kinase in a dose-dependent manner
ERK1/2抑制剂PD98059预处理细胞1h后加入30μmol/L类叶
升麻苷作用6h,提取细胞蛋白,进行免疫印迹检测磷酸化的
ERK1/2(pERK1/2)和总ERK1/2。
2.4  类叶升麻苷通过激活ERK诱导HO-1的表达
上调 为了进一步阐明ERK1/2通路的激活在类叶
升麻苷诱导的 HO-1表达上调中的作用,接下来研究
PD98059(ERK1/2特异性抑制剂)抑制ERK的激活
后对类叶升麻苷引起的 HO-1表达上调的影响。结
果显示,PD98059能够抑制类叶升麻苷引起的 HO-1
表达上调(图5)。这表明ERK1/2通路的激活参与
类叶升麻苷引起的 HO-1表达上调。因此,类叶升麻
苷可通过激活ERK1/2通路上调 HO-1的表达。
图5 ERK1/2的激活参与类叶升麻苷诱导HO-1的表达
Fig.5Actesoide upregulated HO-1expression through acti-
vating ERK kinase pathway
ERK1/2抑制剂PD98059预处理细胞1h后加入30μmol/L类叶
升麻苷作用6h,提取细胞蛋白,进行免疫印迹检测 HO-1和β-ac-
tin。与对照组相比,#P<0.05;与类叶升麻苷单独处理组相比,
*P<0.05。
3 讨  论
类叶升麻苷(actesoide)是一种糖苷类,其最早分
离自毛蕊花素(verbascum sinuatum)并被命名为
“verbascoside”。1968年,BIRKOFER 阐明了其化
学结构,并引进了其新的名字“Actesoide”。以前研究
表明,类叶升麻苷具有许多药理学活性,如肝保护活
性、抗凋亡活性和抗氧化活性[8-10]。最近研究显示,类
叶升麻苷具有神经保护活性,其可以抑制1-甲基-4-苯基
吡啶(1-methyl-4-phenylpyridinium ion,MPP+)和谷氨
酸诱导的神经损伤[11-13]。另外,AS也可抑制鱼藤酮致
SH-SY5Y细胞损伤[14-15],并在 MPTP所致的帕金森
病小鼠模型具有神经保护作用[16]。最近研究显示,
类叶升麻苷可降低tau蛋白的磷酸化而在冈田酸诱
导的阿尔茨海默病细胞模型中发挥其神经保护作
用[17]。目前,AS的保护作用机制主要集中在其抗氧
化[18]、抗凋亡活性[9],其药理学活性机制有待于进一
步研究。我们前期研究表明,类叶升麻苷可在SD大
鼠的皮层神经元、纹状体细胞、肾脏和肝脏中上调
HO-1的表达,同时其亦可在PC12细胞中上调 HO-
1的表达,但其上调 HO-1的机制不明。因此,本研
究从 MAPK 信号通路水平探讨类叶升麻苷诱导
HO-1表达上调的机制。
前人的研究表明,HO-1诱导剂激活蛋白磷酸化
依赖的信号通路,最终活化调节ho-1基因表达的转
录因子。最近研究显示,MAPKs主要参与ho-1基因
的活化,MAPK可参与不同的 HO-1诱导剂介导的
ho-1基因的活化[5],MAPK 为第一个确定的参与
HO-1的表达调节的激酶。本研究结果显示,类叶升
麻苷可以时间依赖性(图3)激活ERK1/2,而这种激
活直接参与类叶升麻苷对 HO-1表达上调的机制,因
为ERK1/2特异性抑制剂PD98059抑制类叶升麻苷
引起的 HO-1表达上调。这表明类叶升麻苷通过激
活ERK1/2通路上调 HO-1的表达。
总之,本研究鉴定出类叶升麻苷为一个新的诱导
HO-1表达的新的化合物,其可通过激活ERK1/2来
诱导 HO-1的表达上调。本研究阐明了类叶升麻苷
的新的药理作用,为进一步探讨其神经保护作用机制
提供了依据,为进一步研究类叶升麻苷在氧化应激损
伤性疾病中的神经保护作用奠定了实验基础。
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(编辑 韩维栋
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(编辑 卓选鹏)
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