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Effects of 1′-acetoxychavicol acetate submicron emulsion on proliferation and apoptosis of HeLa cells

乙酰氧基胡椒酚乙酸酯亚微乳对HeLa细胞增殖和凋亡的影响



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月

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乙酰氧基胡椒酚乙酸酯亚微乳对 HeLa 细胞增殖和凋亡的影响
华海婴 1,姜玉军 1, 2,游晓英 1, 2, 叶启霞 1
1. 郑州大学医药科学研究院,河南 郑州 450052
2. 郑州大学药学院,河南 郑州 450001
摘 要:目的 研究乙酰氧基胡椒酚乙酸酯(ACA)亚微乳和 ACA 原料药对 HeLa 细胞生长和凋亡的影响。方法 用 5、
12.5、25、50、100、200 μmol/L ACA 亚微乳和 ACA 原料药处理 HeLa 细胞,MTT 比色法检测 ACA 亚微乳和原料药作用
24、48、72、96 h 对 HeLa 细胞增殖的抑制作用;倒置显微镜观察 HeLa 细胞形态改变;流式细胞仪检测细胞凋亡和细胞周
期。结果 ACA 亚微乳和原料药均可明显抑制 HeLa 细胞增殖,其中 ACA 亚微乳的抑制效果较好;经 ACA 亚微乳和原料
药处理的 HeLa 细胞显示典型的凋亡形态改变;HeLa 细胞凋亡率与 ACA 处理时间、浓度呈正相关;ACA 亚微乳和 ACA 原
料药均使 HeLa 细胞阻滞于 S 期,且 ACA 亚微乳作用强于 ACA 原料药。结论 与 ACA 原料药相比,ACA 亚微乳抑制 HeLa
细胞增殖和诱导凋亡的作用更显著。
关键词:乙酰氧基胡椒酚乙酸酯(ACA);亚微乳;HeLa 细胞;细胞增殖;细胞凋亡
中图分类号:R282.710.5 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2012)04 - 0729 - 05
Effects of 1′-acetoxychavicol acetate submicron emulsion on proliferation and
apoptosis of HeLa cells
HUA Hai-ying1, JIANG Yu-jun1, 2, YOU Xiao-ying1, 2, YE Qi-xia1
1. Academy of Medical and Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China
2. School of Pharmacy, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
Abstract: Objective To investigate the effects of 1′-acetoxychavicol acetate (ACA) submicron emulsion and its drug substance on
HeLa cells. Methods Human HeLa cell was cultured and treated with 5, 12.5, 25, 50, 100, and 200 μmol/L ACA submicron emulsion
and its drug substance, respectively. MTT was used to detect the inhibition of proliferation in 24, 48, 72, and 96 h. Inverted microscope
was performed to observe the morphologic changes of HeLa cells. Flow cytometry was used to evaluate apoptosis and cell cycle.
Results ACA submicron emulsion and its drug substance could significantly inhibit the proliferation of HeLa cells. Cells cultured
with ACA submicron emulsion and its drug substance were observed to present typical apoptosis and cell cycle changes. Flow
cytometry revealed a time- and dose-dependent relationship. Conclusion Both ACA submicron emulsion and its drug substance
could inhibit the proliferation of HeLa cells, and the inhibition of ACA submicron emulsion is better.
Key words: 1′-acetoxychavicol acetate (ACA); submicron emulsion; HeLa cells; proliferation; apoptosis

乙酰氧基胡椒酚乙酸酯(1′-acetoxychavicol
acetate,ACA)是从姜科植物大高良姜 Alpinia
galanga (L.) Swartz 的根茎和种子中分离得到的单
体,为大高良姜等挥发油中最主要的有效成分,也
是其辛香味的主要组分。研究表明,ACA 具有抗人
类免疫缺陷病毒(HIV)、抗黄嘌呤氧化酶、抗氧化、
抑制溃疡、抑菌、抗结核病毒、杀虫、抗肿瘤等作
用,其抗瘤谱较广且无明显的不良反应,使得 ACA
在生物学、医学、药学和营养学等领域具备巨大的
开发潜力[1-5]。但 ACA 几乎不溶于水,在水溶液中
不稳定,可发生水解等反应,成为开发临床制剂的
障碍。亚微乳是以提高难溶性药物的溶解度、减少
刺激性、提高药物靶向性等为目的的静脉注射用脂
肪乳剂,近年来已有地西泮、异丙酚、依托咪酯等
亚微乳品种上市[6]。本课题组将ACA制成亚微乳[7],
探讨其对 HeLa 细胞增殖和凋亡的抑制作用,以期
为 ACA 亚微乳作为候选创新药物的临床前研究提
供依据。

收稿日期:2011-10-31
基金项目:河南省重点科技攻关计划项目(112102310022);河南省预研专项基金项目(10yy0036)
作者简介:华海婴(1957—),女,研究员,硕士生导师,研究方向为抗肿瘤药物制剂及肿瘤药理学。
Tel: (0371)66658210 E-mail: hua_haiying@hotmail.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月

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1 材料
1.1 药物与试剂
ACA,购自美国 LKT 实验室,批号 A0817,
规格 1 g;ACA 亚微乳,自制[7],批号 20101126。
细胞周期染色溶液和 AnnexinV/PI 细胞凋亡试剂
盒,杭州联科生物公司。其余试剂均为分析纯。RPMI
1640 培养基、MTT、DMSO,Solarbio 公司;胎牛
血清,杭州四季青公司;Hochest 33342,Sigma 公司。
1.2 细胞
人宫颈癌 HeLa 细胞,由郑州大学基础医学院
细胞培养室传代保种。细胞于含 10%胎牛血清、100
μg/mL 青霉素、100 μg/mL 链霉素的 RMPI 1640 培
养基中,置于 37 ℃、饱和湿度、5% CO2 培养箱中
培养,隔天传代至对数生长期的细胞备用。
1.3 主要仪器
超净工作台,苏州净化设备厂;CK40—32RPC
倒置荧光显微镜,日本 Olympus 公司;PAS 流式细
胞仪,德国 Partec 公司。
2 方法
2.1 对 HeLa 细胞生长的影响
将适当浓度的 HeLa 细胞悬液接种于 96 孔板
中,实验设对照组、亚微乳对照组、ACA 原料药组
和 ACA 亚微乳组,细胞常规培养 24 h 后,除对照
组外,其他各组分别加入空白亚微乳、ACA 原料药、
ACA 亚微乳,并使其终浓度分别为 5、12.5、25、
50、100、200 μmol/L,每个浓度设 5 个复孔。分别
于培养 24、48、72、96 h 后每孔加入 5 mg/mL MTT
20 μL,继续培养 4 h 后弃上清液,加 DMSO,振荡
溶解 10 min,以空白孔调零,用酶标仪在 490 nm
处测定吸光度(A)值。计算细胞生长抑制率,并
利用改良寇氏法计算 IC50。
抑制率=1-给药组 A 值/对照组 A 值
2.2 对 HeLa 细胞形态的影响
配制3×104/L细胞悬液并接种于预置盖玻片的
6 孔培养板中,每孔 1 mL,培养 24 h 后弃上清液,
分别加入含 ACA 原料药(200、50 μmol/L)和 ACA
亚微乳(200、50 μmol/L)的培养基,每孔 2 mL,
每个浓度设 2 个复孔,对照组加不含药的培养基。
培养 48 h 后取出盖玻片,PBS 清洗,细胞固定液固
定 10 min,PBS 清洗,避光、37 ℃条件下 Hochest
33342 染色 10 min,倒置荧光显微镜下观察,拍照。
2.3 对 HeLa 细胞细胞周期和凋亡的影响
加细胞悬液于 6 孔板中,培养 24 h 后弃上清液,
分别加入含 ACA 原料药(100、50、25 μmol/L)和
ACA 亚微乳(100、50、25 μmol/L)的培养基,对
照组加不含药的空白培养基,每个浓度设 3 个复孔。
培养 48 h 后收集细胞,检测细胞凋亡时分别加入
Annexin V-FITC 和 PI 各 5、10 μL,避光染色 5 min;
检测细胞周期时加入 PI 1 mL,避光染色 30 min;
流式细胞仪分析细胞周期分布和凋亡率。
2.4 统计学方法
数据采用 ±x s 表示,组间差异比较采用
ANOVA 单因素方差分析法,采用 SPSS 11.7 软件包
进行统计学处理。
3 结果
3.1 对 HeLa 细胞生长的影响
ACA 亚微乳组与亚微乳对照组相比、ACA 原
料药组与对照组相比,A 值差异均显著(P<0.05);
ACA 亚微乳组与 ACA 原料药组的 A 值差异也显著
(P<0.05);相同浓度时 ACA 亚微乳的抑制率高于
ACA 原料药。随着培养时间的延长,ACA 亚微乳
组的抑制率逐渐提高,而 ACA 原料药组在 72 h 前
的抑制率随时间的延长而升高,但作用 72 h 后抑制
率随时间延长而下降。ACA 原料药作用于 HeLa 细
胞 24、48、72、96 h 的 IC50 分别为 96.53、79.55、
66.41、169.82 μmol/L;ACA 亚微乳作用于细胞 24、
48、72、96 h 的 IC50 分别为 42.39、29.50、14.06、
10.12 μmol/L。结果见表 1 和图 1。
3.2 对 HeLa 细胞形态的影响
对照组 HeLa 细胞外形规整,被染成淡蓝色。
经 ACA 原料药和 ACA 亚微乳处理后,HeLa 细胞
核染色加深,核固缩成均一的致密物,进而断裂,
胞膜不断出芽、脱落,变成数个大小不等的凋亡小
体,另有部分细胞体积变大,出现大量的多核细胞,
且随给药浓度的增加胞核碎裂程度加大,ACA 亚微
乳组出现核碎裂、多核的现象更明显,表明凋亡细
胞数增加。结果见图 2。
3.3 对 HeLa 细胞凋亡率和细胞周期的影响
ACA 亚微乳和 ACA 原料药均可使 HeLa 细胞
凋亡率增加,并呈一定剂量相关性,但在高浓度时
细胞凋亡率明显下降,在浓度相同时,ACA 亚微
乳组的细胞凋亡率高于 ACA 原料药组。结果见表
2。ACA 亚微乳和 ACA 原料药均可诱导 HeLa 细
胞周期改变,使 G0/G1 期细胞比例减少,S 期比例
增加,ACA 亚微乳的作用强于 ACA 原料药。结果
见表 2。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月

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表 1 ACA 亚微乳和原料药对 HeLa 细胞增殖的影响 ( ± = 5x s , n )
Table 1 Effect of ACA submicron emulsion and its drug substance on proliferation of HeLa cells ( ± = 5x s , n )
A 值
组 别 C / (μmol·L−1)
24 h 48 h 72 h 96 h
对照 0 0.55±0.04 0.96±0.03 1.49±0.03 1.42±0.06
5 0.44±0.02 0.73±0.05 0.95±0.14 1.24±0.07
12.5 0.42±0.01 0.81±0.06 0.76±0.04 1.62±0.00
25 0.42±0.02 0.82±0.02 0.24±0.03 1.23±0.05
50 0.45±0.02 0.77±0.02 0.12±0.00 1.15±0.05
100 0.46±0.04 0.46±0.03 0.09±0.00 1.10±0.00
亚微乳对照
200 0.47±0.03 0.35±0.03 0.09±0.01 1.08±0.00
5 0.53±0.03 0.91±0.04 1.40±0.02# 1.34±0.03#
12.5 0.52±0.04 0.86±0.04# 1.29±0.03# 1.28±0.01#
25 0.46±0.03# 0.73±0.03# 0.85±0.03# 1.33±0.04#
50 0.44±0.02# 0.61±0.01# 0.81±0.01# 1.06±0.04#
100 0.43±0.03# 0.65±0.03# 0.75±0.05# 0.93±0.05#
ACA 原料药
200 0.11±0.02# 0.32±0.05# 0.70±0.07# 0.97±0.01#
5 0.38±0.02*※ 0.59±0.02*※ 1.23±0.12*※ 0.84±0.09*※
12.5 0.35±0.03*※ 0.54±0.01*※ 1.30±0.00*※ 0.55±0.01*※
25 0.33±0.02*※ 0.33±0.02*※ 1.27±0.00*※ 0.13±0.01*※
50 0.25±0.02*※ 0.32±0.05*※ 0.66±0.08*※ 0.08±0.00*※
100 0.25±0.02*※ 0.25±0.01*※ 0.41±0.11*※ 0.07±0.00*※
ACA 亚微乳
200 0.09±0.00* 0.11±0.01*※ 0.10±0.00※ 0.07±0.00*※
与对照组比较:#P<0.05;与亚微乳对照组比较:*P<0.05;与 ACA 原料药组比较:※P<0.05
#P<0.05 vs control group; *P<0.05 vs submicron emulsion control group; ※P<0.05 vs ACA drug substance group


图 1 ACA 亚微乳和原料药对 HeLa 细胞的抑制率
Fig. 1 Inhibitory rate of ACA submicron emulsion and its drug substance on HeLa cells
0
20
40
60
80
100
5 12.5 25 50 100 200
C / (μmol·L−1)



/
%

ACA 亚微乳-24 h ACA 原料药-24 h ACA 亚微乳-48 h ACA 原料药-48 h
ACA亚微乳-72 h ACA 原料药-72 h ACA亚微乳-96 h ACA 原料药-96 h
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月

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图 2 HeLa 细胞 Hochest 33342 染色
Fig. 2 Morphology in nucleus of HeLa cells by Hochest 33342 staining
表 2 ACA 亚微乳和原料药对 HeLa 细胞凋亡率和细胞周期的影响 ( ± = 3x s , n )
Table 2 Apoptosis rate and cell cycle of HeLa cells treated with ACA submicron emulsion
and its drug substance ( ± = 3x s , n )
细胞周期 / % 组 别 C / (μmol·L−1)
G0/G1 S G2/M
总凋亡率 / %
对照 0 80.50±3.55 14.43±0.57 5.07±1.04 6.2±0.68#
25 79.07±1.12#* 16.30±0.41 4.63±0.80# 16.7±2.45#
50 77.50±3.11# 16.03±0.99* 6.48±0.61#* 46.5±6.10#
ACA 亚微乳
100 50.45±5.11#* 41.44±4.86#* 8.11±0.61#* 29.5±5.11#
25 75.01±5.87 20.21±2.47# 4.79±0.61 14.8±1.48#
50 70.33±3.76# 24.47±3.35# 2.20±1.35# 31.8±4.43#*
ACA 原料药
100 67.36±6.95# 28.94±4.73# 3.70±0.63# 27.1±4.20#
与对照组比较:#P<0.05;与 ACA 原料药组比较:*P<0.05
#P<0.05 vs control group; *P<0.05 vs ACA drug substance group
4 讨论
本实验结果表明,ACA 亚微乳和原料药均可抑
制 HeLa 细胞生长和诱导细胞凋亡,ACA 亚微乳的作
用更显著,ACA 亚微乳的上述作用与用药时间和浓
度呈正相关,可能与其缓释性、增加难溶性药物的溶
解度和药物在水相中的稳定性等特点有关。ACA 亚
微乳和原料药浓度为 25、50 μmol/L 时诱导细胞凋亡
的作用呈剂量相关性,但在 100 μmol/L 时,细胞凋
亡率明显下降,可能因为 ACA 对 HeLa 细胞的作用
包括诱导凋亡和促进坏死,所以当 ACA 亚微乳和原
料药达到较高浓度时,对细胞的抑制可能由诱导凋亡
转向促进坏死[8]。细胞周期检测结果表明,ACA 亚微
乳和原料药均可使 HeLa 细胞阻滞在 S 期,阻止细胞
向 G2/M 期发展,且 ACA 亚微乳比原料药的作用更
强。本课题组前期研究发现 ACA 诱导 MCF-7 细胞凋
亡可能与其下调 Bcl-2 和上调 Bax 基因表达有关[9],
但 ACA 诱导细胞凋亡的具体机制有待进一步研究。
综上所述,与 ACA 原料药比较,ACA 亚微乳
对 HeLa 细胞具有更强的增殖抑制和诱导凋亡的作
用,两药的抗肿瘤作用均具有较佳的量效关系。ACA
及其制剂的抗肿瘤作用及其机制有待深入研究。
参考文献
[1] Jitoe A, Toshiya M. Antioxidant activity of tropical ginger
extracts and analysis the contained curcuminoids [J]. J

对照组 50 μmol·L−1ACA 亚微乳处理 48 h 200 μmol·L−1ACA 亚微乳处理 48 h

50 μmol·L−1ACA 原料药处理 48 h 200 μmol·L−1ACA 原料药处理 48 h
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 4 期 2012 年 4 月

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大学学报: 医学版, 2009(2): 420-421.


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