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禹州漏芦含药血清对人多发性骨髓瘤细胞株α-微管蛋白乙酰化水平热休克蛋白90分子伴侣功能影响的研究



全 文 :中国药物与临床 2014 年 7 月第 14 卷第 7 期 Chinese Remedies & Clinics,July 2014,Vol.14,No.7
多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)又称浆细胞骨髓
瘤, 是浆细胞恶性克隆大量增生, 出现以广泛溶骨病变和
(或)骨质疏松、肾功能损害为特征的恶性肿瘤[1]。瘤细胞增殖
比例低(通常<1.5%)、多药耐药,且治疗反应差,最终因多药
耐药而复发。迄今,MM 作为一种不可治愈的恶性肿瘤正严重
地危害着人们的健康,因此,寻找新的植物来源的药物显得
非常必要。
禹州漏芦(radix echinopsis)为菊科植物蓝刺头(Echinops
latifolius Tausch)或华东蓝刺头(Echinops grijisii Hance)的干
燥根,主产于我国华北及华东地区。 禹州漏芦味苦、性寒,归
胃经,具有清热解毒、排脓止血、消痈下乳的功效。 现代药理
学研究表明,禹州漏芦中噻吩类化合物具有体外抗肿瘤活性
[2-5]。但是禹州漏芦提取物作用于多发性骨髓瘤的研究目前尚
无报道。本实验通过血清药理学的方法[6],观察含药血清作用
后 U266 细胞株 α-微管蛋白、热休克蛋白(HSP)90 乙酰化水
平,探讨其与浓度的依赖性及诱导凋亡的机制。 为多发性骨
髓瘤的治疗寻找有效低毒的中草药抗肿瘤制剂,为新药的开
发和应用提供理论依据。
“血清药理学”的方法最早是日本的 Hiroko[7]在 1984 年
提出,该方法比较接近药物在体内环境中产生药理效应的真
实过程,避免体外实验得出的错误结论,它的出现在很大程
禹州漏芦含药血清对人多发性骨髓瘤细胞株 α-微管
蛋白乙酰化水平 热休克蛋白90分子
伴侣功能影响的研究
康 影 马 兰 倪 艳 吕 红 马艳萍
本次调查 8~11 月龄儿童接种首剂次麻风疹疫苗的抗体阳性
率 77.4%,表明 18~24 月龄接种第 2 针麻风(麻腮风)疫苗的
免疫措施是十分必要的, 结合我省小年龄组发病的特点,所
以需要尽早接种麻风疫苗第一剂和第二剂麻风 (麻腮风)疫
苗。 1~6 岁风疹抗体阳性率较高,且年龄组间无差别,与 2008
年我省将麻风疫苗纳入免疫规划有关系。
本研究共调查 43 名育龄期和 103 名非育龄期女性,育
龄期风疹抗体阳性率 90.7%,有 10%的育龄期妇女对风疹病
毒易感,与文献[3,4]报道基本一致。 文献[5]报道,在非风疹
流行期间, 孕妇的感染率为 0.1%~0.2%,而在流行期间孕妇
感染率上升为 3.1%,孕妇在怀孕早期一旦感染上风疹,对胎
儿有很强的致流产、死产和致畸胎作用,导致新生儿先天性
风疹综合征(CRS),给家庭和社会带来巨大的痛苦和负担。另
外,结合我省风疹发病率的特点,20~岁组和 30~岁组呈现一
个小高峰,因此对如果计划怀孕的育龄期妇女,接种风疹疫
苗还是十分必要的, 风疹疫苗接种后要间隔一个月怀孕,此
期间补种的意义不是为了提高婴儿的抗体水平,因为婴儿抗
体衰减较快,控制婴幼儿麻疹发病的作用也有限。
本次调查显示有免疫史的风疹抗体水平较无免疫史和
免疫史不详的抗体阳性率高,说明麻风疫苗的接种是切实有
效的。
参 考 文 献
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(收稿日期:2014-04-23)
表 3 0~6 岁儿童有无免疫史风疹抗体水平比较
免疫史 人数 风疹 GMC(95%CI,mU/ml)
是 137 133 97.1 1 270.52(789.49~1 751.55)
否 43 15 34.9 670.29(-60.47~1 401.05)
不详 3 3 100.0 1 739.41(-4 490.95~7 969.76)
合计 183 151 82.5 1 137.17(737.78~1 536.57)
抗体阳性
人数 百分率(%)
DOI:10.11655/zgywylc2014.07.017
作者单位:030001 太原, 山西医科大学研究生学院 (康影、吕
红);山西省儿童医院妇幼保健口腔科(马兰);山西省中医药研究院
(倪艳);山西医科大学第二医院血液科(马艳萍)
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中国药物与临床 2014 年 7 月第 14 卷第 7 期 Chinese Remedies & Clinics,July 2014,Vol.14,No.7
表 1 禹州漏芦不同浓度粗提药中 α-三联噻吩的含量
样品量(ml) α-三联噻吩(mg/g)
0.5 0
0.5 10.32
0.5 19.21
0.5 23.28
样本 样本数
空白对照组 3
1 g/ml 浓度粗提药物组 3
2 g/ml 浓度粗提药物组 3
4 g/ml 浓度粗提药物组 3
度上克服了中药复方及粗提物在体外研究时的不便,具有可
控性好、重复性高,可以减少体内外各种干扰因素的影响。 本
课题将采用血清药理学的方法,研究中药禹州漏芦的抗骨髓
瘤作用及机制。
1 材料与方法
1.1 试剂与仪器
人多发性骨髓瘤细胞株 U266 由石家庄白求恩国际和平
医院提供, 胎牛血清为北京四季青公司产品,RPMI 1640 培
养基购自美国 Gibco BRL 公司,PMSF 及培养细胞蛋白抽提
剂购自武汉博士德公司,Acetylated αTubulin、HSP90 抗体及
protein A/G PLUS-Agarose 购自 Santa Cruz Biotechnology 公
司,Purified Anti-Acetylated Lysine 购自 Biolegend 公司, 山羊
抗小鼠 IgG 购自北京康为世纪生物科技有限公司,α-三联噻
吩对照品购自上海酶联生物科技有限公司。
1.2 药物制备
禹州漏芦干燥根购自安徽亳州,经山西省中医药研究院
药理实验室检验证实为禹州漏芦后, 取干燥根 5 kg 粉碎,用
95%的乙醇(5 kg×8 倍量)热提 3 次,每次 3 h,回收乙醇,合
并、抽滤、减压、浓缩得到粗提物,控制溶液含生药量 4 g/ml,2
g/ml,1 g/ml 3 种浓度梯度的含药浸膏,4 ℃冰箱储存备用。
1.3 含药血清的制备
取健康大鼠 40 只,雄性,体质量 190~240 g,随机分成空
白血清组 10 只,高、中、低浓度含药血清组各 10 只。 含药血
清组每日分别给予禹州漏芦粗提液 4、2、1 g/ml 浓度 4 ml/d
灌胃,每日 1 次,对照组每日给予等量生理盐水灌胃(灌药前
禁食 12 h,不禁水),于给药第 6 天,最后 1 次灌胃后 1 h 腹
主动脉无菌采血,室温下 3 000 r/min,离心 10 min,无菌分离
血清, 经 56 ℃、30 min 灭活处理,同组混合,分装小瓶,置-20
℃冰箱保存备用(2 个月内使用)。
1.4 实验方法
1.4.1 细胞培养: 人多发性骨髓瘤细胞 U266 培养于含 10%
胎牛血清及青霉素 、链霉素 (100 U/ml)的 RPMI 1640 培养
液,置 37 ℃、5% CO2细胞培养箱中传代培养。每 2 d 换液,取
对数生长期的细胞进行实验。
1.4.2 分组及给药量:①空白对照组:培养液为 10%胎牛血
清及青霉素、链霉素(100 U/ml)的 RPMI1640 培养液;②10%
高浓度(4 g/ml)大鼠血清组:培养液中加入了 10%高浓度大
鼠血清;③10%中浓度(2 g/ml)大鼠血清组:培养液中加入了
10%中浓度大鼠血清;④10%低浓度(1 g/ml)大鼠血清组:培
养液中加入了 10%低浓度大鼠血清。 加药后 24 或 48 h 时收
集细胞并洗涤,进行相关检测。
1.4.3 高效液相色谱法(HPLC)测定禹州漏芦原药中 α-三联
噻吩含量:精密吸取血清标本(对照组及实验组)0.5 ml 置 14
ml 塑料具塞离心管中; 加入 5 μg/ml 苯丙醇胺内标溶液 0.1
ml,加入混合碱溶液(1 000 ml 水中含有 10 g 氢氧化钠和 40
g 碳酸钠)0.5 ml,旋涡混旋 1 min;加入提取溶剂乙醚-正己烷
(蒸)5.0 ml,台式旋转振荡器旋转振荡 30 min 后,4 000 r/min
离心 10 min,取上层有机相置含有 0.1 ml 盐酸(重蒸)(6 mol/
ml)的 10 ml试管中,65 ℃水浴中用高纯氮气挥干。 残渣于进
样前用 100 μl 流动相溶解, 取上清液置自动进样器微量瓶
中,进样 40 μl进行 HPLC 分析测定。 上述实验重复 3 次。
1.4.4 免疫印迹技术检测禹州漏芦含药血清作用后 HDAC6
特异底物 α-微管蛋白乙酰化水平: ①取对数生长期细胞,制
备 3×105个/ml 的细胞悬液,均匀接种于 6 孔板中,加入不同
浓度含药血清共培养 24 h。 重悬于裂解缓冲液(1 ml裂解液加
入 100 mmol/L PMSF 10 μl)中,冰上静置 1 h;冰浴中超声破
碎 20 s(每次 5 s,间隔 5 s);4 ℃15 000 r/min 离心 30 min,54
000 r/min,4 ℃再离心 30 min;吸取上清,采用 Bradford 法测
定蛋白含量。②蛋白印迹法:等量蛋白行 100 g/L SDS-聚丙烯
酰胺凝胶电泳。 电转移后将聚偏氟乙烯(PVDF)膜放入密闭
盒中,立即加入一抗(鼠源乙酰化丝氨酸抗体)1∶500 稀释,4
℃过夜。 用辣根过氧化物酶标记的抗鼠二抗 (稀释度 1∶10
000),检测蛋白表达。结合抗 Acetylated-α-tubulin 单克隆抗体
检测乙酰化的 α-微管蛋白。 ECL 底物化学发光显色,扫描。
上述实验重复 3 次,α-微管蛋白乙酰化与 β 肌动蛋白条
带的灰度值之比作为 α-微管蛋白乙酰化的相对表达水平。
1.4.5 免疫沉淀 (IP) 法检测禹州漏芦含药血清作用后
HSP90 乙酰化水平:①收集细胞:收集经不同浓度的禹州漏
芦含药血清作 24 h 后的 U266 细胞。 ②裂解细胞:加入适量
细胞 IP 裂解缓冲液 (含蛋白酶抑制剂),4 ℃裂解 30 min,12
000 g 离心 30 min 后取上清。 ③预清除非特异性结合蛋白:
取少量裂解液置于 0.5 ml 离心管中, 以备蛋白印迹法分析,
剩余裂解液分别加入 HSP90 抗体和 50 μl protein A/G-
beads,纯化、富集 HSP90 蛋白。 ④免疫共沉淀:4 ℃缓慢摇晃
孵育过夜,4 ℃ 3 000 g 离心 5 min,将 protein A/G-beads 离心
至管底。 沉淀用 0.5 ml裂解缓冲液洗涤 4 次,3 000 g 离心 2
min。 ⑤免疫检测:加入 15 μl 的 2×SDS 加样缓冲液,沸水煮
沸 10 min,重悬沉淀,离心,吸出上清,再加入 1×SDS 加样缓
冲液,沸水煮沸 10 min,离心,吸出上清,合并两次上清,进行
10%的 SDS-PAGE 电泳,蛋白印迹法检测乙酰化 HSP90 蛋白
表达。 上述实验重复 3 次。
1.5 统计学方法
采用 SPSS 16.0 统计软件进行统计学处理, 计量数据用
x±s 表示,各组计量数据进行单因素方差分析,以 P<0.05 为
差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 禹州漏芦粗提药中 α-三联噻吩的含量测定:见表 1。
2.2 免疫印迹技术检测禹州漏芦含药血清作用后 HDAC6
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中国药物与临床 2014 年 7 月第 14 卷第 7 期 Chinese Remedies & Clinics,July 2014,Vol.14,No.7
表 2 含药血清作用 U266 细胞 24 h 48 h 后
α-微管蛋白乙酰化灰度值定量分析(x±s)
组别 样本数
α-微管蛋白乙酰化灰度值(%)
24 h 48 h
空白对照组 3 0.386±0.006 0.618±0.012
1 g/ml 组 3 0.537±0.017 0.846±0.025
2 g/ml 组 3 0.646±0.021 1.071±0.013
4 g/ml 组 3 0.786±0.028 1.085±0.020
注:与空白对照组比较 P<0.05
特异底物 α-微管蛋白乙酰化程度:见表 2。
2.3 经免疫沉淀 (IP) 法检测禹州漏芦含药血清作用后
HSP90 乙酰化水平:见表 3。
3 讨 论
血清药理学的方法是一门新兴的体外实验方法,是针对
中药及其复方的中药药理研究方法,用含药血清代替了传统
的中药煎剂或提取物进行实验 ,其科学性更强 ,可信度更
高 [8]。为中药药理的研究提供一种新的手段。该方法在我国起
步较晚,目前仍处于探究阶段,仍有不足之处,如:①血清本
身内源性成分复杂, 给中药血清药理学研究带来了极大困
难; ②不同个体的动物对药物吸收有一定差异,从而影响到
血清中含药成分及其含量;③因给药剂量、采血时间不同,血
清中含药成分及其含量也不尽相同等都需要进一步探索和
完善。
骨髓瘤细胞分泌大量的免疫球蛋白,产生具有细胞毒性
的错误折叠蛋白,细胞为了生存,需要有效的蛋白降解系统
来清除这些多余的蛋白。 聚集体和蛋白酶体通路是负责降解
细胞毒性错误折叠蛋白。 在肿瘤细胞中,无论是靶向蛋白酶
体通路还是聚集体通路都可导致大量的泛素化蛋白在细胞
累积,从而引起细胞凋亡[9,10]。
染色质的结构受组蛋白翻译后修饰的影响, 如甲基化、
磷酸化、乙酰化等。 蛋白质赖氨酸的乙酰化对参与调控不同
细胞功能的多条信号通路有着重要的调节作用。 负责乙酰化
的是一对相互拮抗的蛋白酶——组蛋白乙酸化转移酶
(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)。 HDAC 作为调控基因
的关键蛋白酶,其功能异常被证实与肿瘤的发生和发展有直
接关系。 HDAC 抑制剂治疗恶性肿瘤是一个新的方向。
既往研究发现,在细胞内 HDAC 的 2 个生理底物 HSP90
和 α-微管蛋白。 HDAC 6 作用于 HSP90,使其发生去乙酰化,
增强 HSP90 与各种客户蛋白结合。 HSP90 参与肿瘤细胞增
殖,血管新生,逃避凋亡的许多蛋白都是 HSP90 的客户蛋白。
MM 患者过表达生长和生存蛋白 , 包括 cDK4,IGFR 和
pAKT, 分子伴侣 HSP90 能够保护这些蛋白并使其正确折叠
[11]。 HDAC 抑制剂使 HSP90 乙酰化水平增加, 从而干扰了
HSP90 结合那些生长和生存蛋白,HSP90 的客户蛋白降解,
这些客户蛋白将变得不可溶[12,13]。 这些不可溶蛋白在细胞中
沉积将对细胞产生毒性作用 [14,15], 导致细胞死亡。 此外,
HDAC 6 可使 α-微管蛋白乙酰化水平降低,促进各种具有细
胞毒性的错误蛋白运送至聚集体, 使其通过聚集体通路降
解。 抑制 HDAC6 的功能还可以使 α-微管蛋白乙酰化水平增
加,从而干扰 HDAC6 和聚集体的组成成分之间的相互作用,
使错误折叠蛋白在细胞内积聚, 产生细胞毒性引起细胞凋
亡。
HDAC 抑制剂主要是通过调节热休克蛋白 90 和 α-微管
蛋白乙酰化水平的状态来调节 MM 细胞的增殖和存活的,而
这两个蛋白都是 HDAC6 的靶蛋白, 因此 HDAC6 在 MM 的
治疗中起着重要的作用。
研究发现, HDAC 带含有半胱氨酸区域,半胱氨酸的 S-
亚硝基化可导致 HDAC 活性下降[16]。禹州漏芦提取物中的噻
吩环可被体内精氨酸代谢产生的 NO 转变为低分子质量巯基
亚硝基化化合物(RSNO),进而向组蛋白去乙酰化酶提供一
氧化氮基团,从而使 HDAC 被亚硝基化而活性下降。 因此我
们推断禹州漏芦可以通过亚硝基化作用降低 HDAC 的活性,
调节蛋白的乙酰化,通过聚集体通路降解,从而发挥抗骨髓
瘤作用。
本实验研究结果表明: 禹州漏芦中主要成分 α-三联噻
吩,是其主要的抗肿瘤成分;含药血清可使 HDAC6 底物 α-
微管蛋白和 HSP90 乙酰化水平增加来抑制多发性骨髓瘤细
胞 U266 增殖,进而诱导其凋亡的作用。本实验初步探讨禹州
漏芦含药血清作用于人多发性骨髓瘤 U266 细胞株可使
HDAC6 胞质底物 α-微管蛋白和 HSP90 乙酰化水平增加,进
而导致多发性骨髓瘤细胞凋亡的作用,为临床应用禹州漏芦
治疗多发性骨髓瘤提供理论依据。 但禹州漏芦是否是通过阻
断聚集体通路及亚硝基化作用实现抗骨髓瘤作用,对其他类
型骨髓瘤细胞株及骨髓瘤耐药细胞株是否具有抑制增长及
逆转耐药作用? 有待进一步对上述问题进行实验研究。
参 考 文 献
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表 3 含药血清作用 U266 细胞 24 h 48 h 后
对 HSP90 乙酰化水平的影响(x±s)
组别 样本数
HSP90 乙酰化灰度值(%)
24 h 48 h
空白对照组 3 0.473±0.016 0.757±0.012
1 g/ml 组 3 0.530±0.015 0.835±0.025
2 g/ml 组 3 0.566±0.021 0.939±0.013
4 g/ml 组 3 0.624±0.028 1.096±0.020
注:与空白对照组比较 P<0.05
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