全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 21 期 2013 年 11 月

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白芥子挥发油对小鼠肝癌 H22移植性肿瘤的抑制作用及其机制研究
吴圣曦，吴国欣*，何 珊，林清强
福建师范大学，福建 福州 350108
摘 要：目的 探讨白芥子挥发油对肝癌 H22 移植性肿瘤的抑制作用及其机制。方法 建立小鼠肝癌 H22移植性肿瘤模型。
造模 24 h 后小鼠分成 5 组：模型组，环磷酰胺（25 mg/kg）阳性对照组，白芥子挥发油低、中、高剂量（20、40、80 mg/kg）
组，采用腹腔给药或原位注射给药，观察白芥子挥发油对 H22 荷瘤小鼠肿瘤质量、生存期的影响；HE 染色法以及吖啶橙（AO）
染色观察肿瘤细胞形态的变化；免疫组化法检测肿瘤细胞凋亡相关蛋白 Bax、Bcl-2 的表达。结果 白芥子挥发油显著延长
H22 荷瘤小鼠生存期并抑制肿瘤生长（P＜0.01）；上调 Bax 的表达、下调 Bcl-2 的表达。白芥子挥发油对 H22 细胞的抑制作
用呈良好的剂量相关性，但高剂量组毒副作用明显。结论 白芥子挥发油能够抑制 H22荷瘤小鼠肿瘤细胞的生长，其机制可
能与上调 Bax 的表达、下调 Bcl-2 的表达，进而诱导细胞凋亡有关。
关键词：白芥子挥发油；抗肿瘤；肝癌 H22 细胞；细胞凋亡；Bax；Bcl-2
中图分类号：R979.19 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2013)21 - 3024 - 06
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.21.015
Antitumor effect of volatile oil from Sinapis Albae Semen on H22-bearing mice
and its mechanism
WU Sheng-xi, WU Guo-xin, HE Shan, LIN Qing-qiang
Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
Abstract: Objective To investigate the antitumor effect of volatile oil from Sinapis Albae Semen (VOSAS) on H22-bearing mice and
to determine the mechanism. Methods To establish the H22 implanted hepatocellular carcinoma animal model which was used to
analyze the effect of VOSAS on the growth of transplanted tumor. Mice were divided into five groups 24 h after modeling: model,
cytoxan (CTX, 25 mg/kg) positive control, low-, mid-, and high-dose (20, 40, and 80 mg/kg) VOSAS groups. The mice were ip
administered once daily for 10 d. Morphological changes in H22 solid tumor cells were observed by both Hematoxylin-eosin (HE) and
acridine orange (AO) staining. The expression of Bax and Bcl-2 in the tumor tissue was determined using immunohistochemistry.
Results VOSAS could inhibit the tumor growth and extend the life span of H22-bearing mice (P < 0.01); and it could also raise the
expression of Bax while suppress the expression of Bcl-2; the antitumor effect of VOSAS on H22-bearing mice demonstrated a good
dose-effect relationship, but the high-dose group of the volatile oil has obvious toxicity and side effects on the mice. Conclusion
VOSAS could inhibit the growth of H22 tumor cells and the mechanism may be related to up-regulating the expression of Bax and
down-regulating the expression of Bcl-2, and the induction of apoptosis.
Key words: volatile oil from Sinapis Albae Semen; anti-tumor; hepatoma carcinoma cell H22; apoptosis; Bax; Bcl-2

白芥子是十字花科植物白芥 Brassica alba (L.)
Boiss 的干燥成熟种子，其挥发油为白芥子中白芥子
苷经芥子酶水解的产物，是无色或淡黄色的油状物，
容易挥发，有辛辣味。白芥子挥发油中富含异硫氰
酸盐类物质，其中主要成分为异硫氰酸烯丙酯
（AITC）[1]。AITC 对肿瘤细胞，如人肝癌细胞、子
宫颈癌细胞、结直肠腺癌细胞和肺癌细胞等均有抑
制作用[2-5]。但也有研究表明，AITC 能引起 F344/N
大鼠膀胱移行上皮细胞乳头状瘤，还可以抑制内毒
素脂多糖（LPS）诱导的原代大鼠肝细胞凋亡，且
该作用有可能诱导肿瘤产生[6]。可见 AITC 对肿瘤
的影响是复杂的。因此进一步探讨白芥子挥发油的

收稿日期：2013-03-21
基金项目：福建省自然科学基金资助项目（C0410010）；福建省科技厅科技项目基金（2008F5017）
作者简介：吴圣曦，男，硕士，研究方向为天然产物和药物。Tel: 18050267882 E-mail: 501723413@qq.com
*通信作者 吴国欣 Tel: 18050267882 E-mail: gxwu@fjnu.edu.cn
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抗肿瘤作用，无论对 AITC 抗肿瘤作用的深入研究，
还是对传统中药的应用与开发都有重要意义。本实
验建立肝癌 H22 移植性肿瘤小鼠模型，探讨白芥子
挥发油的抗肿瘤作用及其作用机制。
1 材料
1.1 药品与试剂
白芥子，购于福州中正医药连锁有限公司第十
分店，经福建师范大学吴国欣教授鉴定为十字花科
植物白芥 Brassica alba (L.) Boiss 的干燥成熟种子；
环磷酰胺，江苏恒瑞医药股份有限公司，批号
09051921；高效切片石蜡，上海华灵康复器械厂；
兔抗 Bax、兔抗 Bcl-2，Santa Cruz Biotechnology 公
司；吖啶橙（AO），上海生工生物工程有限公司；
二步法免疫组化检测试剂盒、DAB 显色试剂盒，北
京中杉金桥生物技术有限公司；0.01 mol/L 枸橼酸
钠缓冲溶液（pH 6.0），上海生工生物工程有限公司；
甲醛、乙醇、二甲苯等常规试剂均为国产分析纯。
1.2 动物与细胞
昆明种小鼠，雄性，体质量（20±2）g，清洁
级，由福建医科大学实验动物中心提供，许可证号
SCXK（闽）2010-0001。小鼠肝癌 H22 细胞由福建
医科大学药理研究室提供。
1.3 仪器
YB 型电子天平，上海力能电子仪器公司；Leica
RM2016 型石蜡切片机，上海莱卡仪器有限公司；
YS2 型数码显微镜，日本 Olympus 公司。
2 方法
2.1 白芥子挥发油的制备
白芥子粉碎后，称取 100 g 置圆底烧瓶中，加
入 500 mL 蒸馏水、5.0 mmol/L 抗坏血酸，50 ℃恒
温水浴锅下酶解 5 h，用挥发油提取装置提取 2 h，
蒸馏出的淡黄色、具有强烈刺激气味的液体即为白
芥子挥发油，得率 0.2%。GC-MS 分析其主要成分
为 2-乙氧基丙烷（0.309 %）、3-丁烯腈（1.275%）、
3-甲基 -3-丁烯腈（0.108%）、2, 3-二羟基丙醛
（0.198%）、异硫氰酸烯丙酯（89.411%）、异硫氰酸
丁酯（0.507%）、异硫氰酸-3-丁烯酯（7.364%）、1-
异硫氰基-3-甲基-丁烷（0.143%）、异硫氰酸苯乙酯
（0.684%）等[7]。
2.2 对 H22腹水型荷瘤小鼠生存期的影响
选择腹腔接种 H22 细胞 6～8 d、健康状况较好
的荷瘤小鼠，断颈处死，无菌抽取腹水，用无菌生
理盐水稀释成 1×107/mL 肿瘤细胞悬液，小鼠腹腔
接种，每只 0.2 mL。24 h 后随机将小鼠分成 5 组：
模型组（生理盐水），环磷酰胺（25 mg/kg）阳性对
照组，白芥子挥发油低、中、高剂量（20、40、80
mg/kg）组，每组 10 只，每天 ip 给药 1 次，连续给
药 10 d，记录自给药后 30 d 内各组小鼠的死亡数，
生存期超过 30 d 者按 30 d 计算，实验重复 2 次，计
算生命延长率。
生命延长率＝（给药组平均生存天数－模型组平均生存
天数）/ 模型组平均生存天数
2.3 对 H22实体瘤荷瘤小鼠的影响
选择腹腔接种 H22 细胞 6～8 d、生长较好的 H22
荷瘤小鼠，断颈处死，无菌抽取腹水，用无菌生理
盐水稀释成 1×107/mL 肿瘤细胞悬液，于健康小鼠
右前肢腋部皮下接种瘤液，每只 0.2 mL。24 h 后按
“2.2”项下方法并按体质量将小鼠分组与给药，每
天 ip 给药 1 次，连续给药 7 d。末次给药 24 h 后，
称小鼠体质量，观察给药前后小鼠体质量变化；颈
椎脱臼处死小鼠，剖取腋下瘤组织、脾和胸腺，分
别称质量，计算抑瘤率及脏器指数。
抑瘤率＝(模型组平均瘤质量－给药组平均瘤质量) /
模型组平均瘤质量
脏器指数＝脏器质量/体质量
2.4 原位注射白芥子挥发油对H22实体瘤荷瘤小鼠
的影响
按“2.2”项下方法给小鼠接种 H22 细胞。接种
次日，按体质量随机将小鼠分成 5 组，即模型组、
环磷酰胺阳性对照组、白芥子挥发油 3 个剂量（20、
40、80 mg/kg）组，每组 10 只。利用原位注射法[8]
向各给药组小鼠肿瘤内直接注射相应剂量的药物
0.2 mL，模型组小鼠肿瘤内直接注射生理盐水，每
天原位注射 1 次，连续注射 7 d。末次给药后 24 h，
称小鼠体质量，观察给药前后小鼠体质量变化；之
后颈椎脱臼处死小鼠，剖取腋下瘤组织，称质量，
计算抑瘤率。
2.5 HE 染色法观察 H22 实体瘤细胞形态
取“2.4”项下剥取的肿瘤组织块，4%中性甲
醛固定，常规石蜡包埋，切片，HE 染色，光镜下
观察（×400）肿瘤细胞形态学的变化。
2.6 AO 荧光染色法观察 H22 实体瘤细胞形态
按“2.2”项下方法给小鼠接种 H22 细胞、分组。
白芥子挥发油各剂量组和环磷酰胺组每天向小鼠瘤
体内直接给予相应药物 1 次（剂量同“2.2”项），
每次 0.2 mL，连续给药 7 d。末次给药后 24 h，颈
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椎脱臼处死小鼠，剖取腋下瘤组织，4%中性甲醛固
定，常规石蜡切片，脱蜡、复水后，以 1%醋酸作
用 30 s，磷酸盐缓冲液（PBS）清洗 1 min，加入
0.01%AO 染液避光染色 1～5 min，PBS 冲洗 1 min，
0.1 mol/L CaCl2 分化 0.5～2 min，PBS 冲洗 3 次，
每次数秒，甘油-PBS（1∶1）封片，荧光显微镜下
（×1 000）镜检。
2.7 免疫组化法检测肿瘤细胞 Bax 和 Bcl-2 蛋白的
表达
小鼠接种 H22 细胞、分组和给药同“2.6”项。
末次给药后 24 h，颈椎脱臼处死小鼠，剖取腋下瘤
组织，4%中性甲醛固定，常规石蜡包埋、切片，按
照二步法免疫组化试剂盒说明进行检测。结果判定：
Bax与Bcl-2 染色肿瘤细胞膜或胞浆内出现黄色或棕
黄色颗粒判断为阳性。应用 Image-Pro Plus 6.0 软件
分析每张切片（随机选取 10 个 400 倍视野），计算
1 000 个细胞的阳性细胞数。以染色强度与阳性细胞
数百分率进行逐层分级：阳性细胞比例＞50%，呈棕
褐色，为强阳性（+++）；阳性细胞比例 30%～50%，
呈棕黄色，为中度阳性（++）；阳性细胞比例 5%～
30%，呈浅黄色，为弱阳性（+）；无阳性细胞，或阳
性细胞＜5%，或背景同阴性对照片，为阴性（−）。
2.8 统计学处理
数据均以 ±x s 表示，采用 SPSS13.0 统计分析
软件进行统计学处理，组间差异采用方差分析。对
免疫组化染色分级结果进行 Kruskal-wallis 秩和检
验，比较各组 Bax 与 Bcl-2 的表达差异性。
3 结果
3.1 对 H22腹水型荷瘤小鼠生存期的影响
与模型组比较，白芥子挥发油 40、80 mg/kg 组
小鼠的生存期均显著延长（P＜0.05、0.01），环磷
酰胺也有显著作用（P＜0.01），结果见表 1。由图 1
可见，模型组小鼠在 11 d 左右相续死亡；白芥子挥
发油 20 mg/kg 组小鼠在 13 d 左右相继死亡，而 40、
80 mg/kg组与环磷酰胺组小鼠在15～25 d内相继死
亡，与模型组和小剂量组白芥子挥发油 20 mg/kg 组
比较差异显著。
3.2 对 H22实体瘤荷瘤小鼠的影响
与模型组比较，白芥子挥发油各剂量组小鼠的
肿瘤质量显著降低（P＜0.05、0.01），且呈现良好
的量效关系，实验期间未见小鼠死亡。与模型组比
较，白芥子挥发油 20 mg/kg 组小鼠体质量无显著变
化，而 40、80 mg/kg 组和环磷酰胺组小鼠体质量明
表 1 白芥子挥发油对 H22荷瘤小鼠生存期的影响
( 10=± n , sx )
Table 1 Effect of VOSAS on life span in H22-bearing mice
( ± = 10x s , n )
组 别
剂量 /
(mg·kg−1)
生存时间 / d
生命延长率 /
%
模型 — 11.0±1.05 —
白芥子挥发油 20 12.7±1.49 15.45
40 16.2±3.12** 47.27
80 17.5±2.17* 59.09
环磷酰胺 25 18.0±3.59** 63.64
与模型组比较：*P＜0.05 **P＜0.01
*P < 0.05 **P < 0.01 vs model group

图 1 各组小鼠 Kaplan-Meier 生存曲线图
Fig. 1 Kaplan-Meier survival curve of H22-bearing mice
in each group
显下降（P＜0.05、0.01）；白芥子挥发油各剂量组
小鼠的胸腺指数虽无显著改变，但 40 mg/kg 组脾脏
指数显著下降（P＜0.05），环磷酰胺组脾脏和胸腺
指数均显著下降（P＜0.01），可见白芥子挥发油对
小鼠存在一定的毒副作用。结果见表 2。
3.3 原位注射白芥子挥发油对H22实体瘤荷瘤小鼠
的影响
与模型组相比，白芥子挥发油各剂量组对 H22
实体瘤荷瘤小鼠的肿瘤生长具有显著抑制作用（P＜
0.01）；与 ip 给药相比，抑瘤率也显著提高。白芥子
挥发油各剂量组小鼠体质量、免疫器官指数与模型
组相比无显著差异，表明原位给药法的抑瘤效果更
佳，且毒副作用明显降低。结果见表 3。
3.4 HE 染色法观察各组小鼠 H22实体瘤细胞形态
HE 染色可见，模型组小鼠肿瘤细胞生长旺盛，
0 5 10 15 20 25
t / d
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
模型
白芥子挥发油 20 mg∙kg−1
白芥子挥发油 40 mg∙kg−1
白芥子挥发油 80 mg∙kg−1
环磷酰胺
累
积
生
存
函
数

a
b
c
d
e
a b d c e
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表 2 白芥子挥发油对 H22实体瘤荷瘤小鼠的影响 ( ± = 10x s , n )
Table 2 Effect of VOSAS on H22-bearing mice ( ± = 10x s , n )
体质量 / g 组 别 剂量 /
(mg·kg−1) 给药前 给药后
肿瘤质量 /
g
抑瘤率 / % 脾指数 /
(mg·g−1)
胸腺指数 /
(mg·g−1)
模型 — 18.59±0.84 24.42±1.24 1.19±0.50 — 7.45±2.58 2.59±0.69
白芥子挥发油 20 18.44±0.66 24.83±2.11 1.00±0.53* 16.13 6.11±1.86 2.66±0.44
40 19.02±0.71 22.67±1.12* 0.67±0.24** 43.51 5.88±1.13* 2.15±0.57
80 18.75±0.59 18.88±1.88** 0.64±0.36** 46.22 7.45±2.58 2.59±0.69
环磷酰胺 25 18.05±0.44 22.24±2.41* 0.40±0.21** 66.64 3.52±0.80** 1.11±0.48**
与模型组比较：*P＜0.05 **P＜0.01，下表同
*P < 0.05 **P < 0.01 vs model group, same as below
表 3 原位注射白芥子挥发油对 H22实体瘤荷瘤小鼠的影响 ( ± = 10x s , n )
Table 3 Effect of VOSAS by in situ injection on H22-bearing mice ( ± = 10x s , n )
体质量 / g 组 别 剂量 /
(mg·kg−1) 给药前 给药后
肿瘤质量 /
g
抑瘤率 /
%
脾脏指数 /
(mg·g−1)
胸腺指数 /
(mg·g−1)
模型 — 19.64±0.82 29.54±4.25 1.70±0.31 — 12.77±3.37 2.78±0.52
白芥子挥发油 20 20.43±0.87 26.16±2.77 1.06±0.14** 37.88 12.63±1.87 2.60±0.74
40 20.25±1.24 27.34±2.42 0.91±0.59** 46.57 11.72±1.81 2.24±0.44
80 20.44±1.13 28.03±1.96 0.58±0.23** 65.83 11.22±2.18 1.73±0.68*
环磷酰胺 25 20.19±1.19 26.72±2.61 0.80±0.45** 52.86 8.43±1.78** 1.12±0.45**

细胞核大、深染且大小不一，总体上细胞生长分布
均匀且紧密，肿瘤组织间隙有大量毛细血管纵深分
布。白芥子挥发油各剂量组肿瘤细胞有不同程度的
空泡，空泡数随药物剂量的增加而明显增多，肿瘤
组织的排列更为疏松；环磷酰胺组肿瘤细胞明显减
少，分布散在，周围空泡遍布。结果见图 2。
3.5 AO 荧光染色观察 H22 实体瘤细胞形态
荧光显微镜下可见，模型组小鼠肿瘤细胞圆润
饱满，未见凋亡小体产生。白芥子挥发油各剂量组
和环磷酰胺组肿瘤细胞出现凋亡小体，白芥子挥发
油 80 mg/kg 组和环磷酰胺组可见肿瘤细胞核固缩，
形状不规则，且出现致密浓染的颗粒，有些细胞核
内可见新月体或环状荧光，有些细胞核裂解成碎块。
结果见图 3。
3.6 对肿瘤细胞 Bax 和 Bcl-2 蛋白表达的影响
与模型组比较，各给药组肿瘤细胞 Bax 蛋白显
著增加（P＜0.01），表明白芥子挥发油和环磷酰胺
对小鼠 H22 实体瘤促细胞凋亡基因 bax 表达有一定
的促进作用。与模型组比较，各给药组肿瘤细胞
Bcl-2 蛋白的表达显著减少（P＜0.01），表明白芥子
挥发油和环磷酰胺对小鼠 H22 实体瘤细胞凋亡抑制
基因 bcl-2 表达有一定抑制作用。结果见表 4、图 4。


图 2 HE 染色法观察各组小鼠 H22实体瘤细胞形态
Fig. 2 HE staining of cellular morphology of H22-bearing mice in each group
200 μm 200 μm 200 μm
200 μm 200 μm
模型 环磷酰胺 白芥子挥发油 20 mg·kg−1 白芥子挥发油 40 mg·kg−1 白芥子挥发油 80 mg·kg−1
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图 3 AO 荧光染色法观察各组小鼠 H22实体瘤细胞形态
Fig. 3 AO fluorescence staining of H22-bearing mice in each group
表 4 白芥子挥发油对小鼠 H22实体瘤细胞 Bax 和 Bcl-2 蛋白表达的影响 ( ± = 10x s , n )
Table 4 Effects of VOSAS on expression of Bax and Bcl-2 proteins in H22-bearing mice ( ± = 10x s , n )
Bax 蛋白 Bcl-2 蛋白 组 别 剂量 / (mg·kg−1)
+++ ++ + − +++ ++ + −
模型 — 0 2 2 6 7 2 1 0
白芥子挥发油 20 2 2 4 2 4 4 1 1
40 3 3 2 2 2 2 3 3
80 4 4 2 0 1 2 3 4
环磷酰胺 25 5 3 1 1 1 2 2 5


图 4 白芥子挥发油对小鼠 H22实体瘤细胞 Bax 和 Bcl-2 蛋白表达的影响
Fig. 4 Effect of VOSAS on expression of Bax and Bcl-2 proteins in H22-bearing mice
4 讨论
腹水瘤模型及实体瘤模型是抗肿瘤实验应用较
广的肿瘤模型，造模技术成熟，模型稳定[9-10]。本
实验采用这 2 种肿瘤模型研究白芥子挥发油的抗肿
瘤作用，结果表明白芥子挥发油能够有效抑制 H22
荷瘤小鼠肿瘤的生长，延长小鼠的生存期，且呈良
好的量效关系。然而白芥子挥发油也存在明显的毒
副作用，ip 给药过程中，白芥子挥发油 80 mg/kg 组
小鼠出现脱毛、呕吐等现象。许多抗肿瘤药物在发
挥抗肿瘤作用的同时，对免疫系统产生较大的影响，
常引起胸腺指数、脾脏指数等免疫指标的异常[11]。
本实验结果表明，白芥子挥发油 40、80 mg/kg 组小
鼠的体质量明显减轻，脾脏指数和胸腺指数也显著
下降；当采用原位给药时，其毒副作用显著降低，
可见给药方式对抗肿瘤药物的合理应用是值得探讨
的课题。
对细胞凋亡的调控是一个非常复杂的过程，有
许多基因和蛋白产物参与其中，包括一些促细胞凋
亡基因、抑制细胞凋亡基因和一些死亡受体及其配
体等。bcl-2 基因及其家族（bax、bcl-x、bad、bak、

200 μm
200 μm 200 μm 200 μm 200 μm
模型 环磷酰胺 白芥子挥发油 20 mg·kg−1 白芥子挥发油 40 mg·kg−1 白芥子挥发油 80 mg·kg−1


50 μm 50 μm 50 μm 50 μm 50 μm
模型 环磷酰胺 白芥子挥发油 20 mg·kg−1 白芥子挥发油 40 mg·kg−1 白芥子挥发油 80 mg·kg−1
50 μm 50 μm 50 μm 50 μm 50 μm
Bax




Bcl-2
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bag、mcl-1 等）是细胞凋亡研究中最受重视的基因
之一[12]。bcl-2 家族中各成员虽然氨基酸序列同源性
高，但功能却不尽相同，甚至于相反，如 bax、bak
等具有 BH1-3 结构区域，编码的蛋白可促进细胞凋
亡；而 bcl-x、mcl-1 等具有 BH1-4 保守结构区域，
编码的蛋白可抑制细胞凋亡[13]。Bcl-2 和 Bax 可通
过形成同源或异源二聚体来调节细胞凋亡，当 Bcl-2
与 Bax 形成同源二聚体，则诱导细胞凋亡[14]。
Bax/Bcl-2 的值决定肿瘤细胞生死，可作为肿瘤
治疗效果的检验标准之一[15-17]。本实验结果表明，
白芥子挥发油各剂量组大鼠肿瘤细胞中 Bax 蛋白的
表达均显著增强，而 Bcl-2 蛋白的表达受到抑制，
Bax/Bcl-2 的值增大，上述作用呈量效关系，推测白
芥子挥发油能够调节 H22 荷瘤小鼠肿瘤细胞中 Bax
与 Bcl-2 蛋白的表达，进而促使肿瘤细胞凋亡，达
到抑制肿瘤细胞生长的效果。白芥子挥发油是否通
过诱导细胞凋亡致使肿瘤细胞死亡还需要进一步的
研究证实。
参考文献
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