全 文 :槐定碱抗骨癌痛作用及其机制研究
严继贵,杨宇清,王雅洁,阚晶
(安徽医学高等专科学校 药学系,安徽 合肥 230601)
[摘要] 目的:采用W256癌细胞诱导的骨癌痛模型大鼠探讨槐定碱抗癌痛药效及其作用机制。方法:采用骨髓腔注射
W256癌细胞复制骨癌痛大鼠模型;造模10d后选取模型复制成功的大鼠36只随机分为模型对照组及槐定碱治疗组,另取同
期10只大鼠作为正常对照组;治疗组大鼠于造模第15天开始给予槐定碱25mg·kg-1治疗10d;各组大鼠给药前、后测量机
械痛阈和热痛阈,末次给药后,对大鼠患肢进行放射学和组织病理学观察,并采用免疫组化法检测大鼠患肢肿瘤组织环氧酶
2(COX2)、血管内皮生长因子(VEGF)的表达。结果:槐定碱可明显提高骨癌痛大鼠机械痛阈和热痛阈值(P<005,P<
001);改善肿瘤引起的骨损伤(P<005),明显下调肿瘤组织COX2,VEGF表达(P<005)。结论:槐定碱对W256癌细胞诱
导的骨癌痛大鼠有镇痛作用和抑制肿瘤发展作用,其机制可能与下调COX2,VEGF的表达有关。
[关键词] 槐定碱;W256癌细胞;骨癌痛;COX2;VEGF
[收稿日期] 20130603
[基金项目] 安徽省高等学校省级自然科学研究重点项目
(KJ2012Z203)
[通信作者] 严继贵,博士,副教授,Tel:(0551)63818357,Email:
yanjigui1210@126.com
槐定碱是从豆科槐属植物苦豆子中提取分离的
单体生物碱(C15H24N2O,相对分子质量 24836)。
研究表明,槐定碱是一种高效低毒的抗癌生物碱,具
有抗肿瘤、镇痛、抗炎等多种药理活性[13]。已开发
的制剂“盐酸槐定碱注射液”目前在临床上仅试用
于恶性滋养细胞肿瘤的治疗,尚有较多的适应症有
待进一步开发。本研究旨在采用 W256癌细胞诱导
的骨癌痛模型代替传统的疼痛模型,对槐定碱的抗
癌痛作用进行初步药效观察和部分机制探讨,为槐
定碱的进一步开发和增加新的临床适应证提供理论
和实验依据。
1 材料
11 药品与细胞株 槐定碱,纯度≥98%(南京景
竹生物科技有限公司);W256癌细胞,由浙江医学
科学院提供腹水癌细胞种鼠,经本课题组纯化培养
所得。
12 试剂 乙二胺四乙酸二钠(天津市顶福化工
总厂);戊巴比妥钠(上海化学试剂公司);25%戊二
醛(上海化学试剂采购供应站五联化工厂);二甲苯
(上海化学试剂公司);无菌骨蜡(安徽省第二人民
医院提供);COX2免疫组化试剂盒(SP浓缩型,北
京中山生物技术有限公司);VEGF免疫组化试剂盒
(武汉博士德生物技术有限公司)。
13 动物 雌性 SD大鼠,清洁级,体重180~200
g,购自浙江中医药大学实验动物中心,合格证号
SYXK(浙)20120013。
14 仪器 XZCA型压力测痛仪(山东医学科学
院);XZC2B型自控温度热板仪(山东省医学科学
院);石蜡切片机 M3500(深圳威斯比生物科技发展有
限公司);高频乳腺摄片机(意大利);C3040ADUS型
光学显微镜照像系统(日本OLYMPUS公司)。
2 方法
21 骨癌痛模型复制与鉴定 按照文献所述方法
制备W256癌细胞悬液和复制骨癌痛模型[45]:取雌
性SD大鼠40只,左后肢去毛消毒、麻醉,手术切开
胫骨中上端皮肤约05~10cm,暴露胫骨,先用7
号针头穿刺打孔,再用5μL微量注射器向骨髓腔注
入3μL约含4×103个W256癌细胞的细胞悬液,骨
蜡封住针孔,缝合切口。大鼠术后常规饲养 10d
后,戊巴比妥钠麻醉,将患肢置高频乳腺摄片机下摄
片观察,选取胫骨上端出现明显缺损灶的大鼠用作
实验。
22 分组与给药 选取模型复制成功的36只大
鼠,随机分为模型对照组和槐定碱治疗组,每组18
只;另取同期10只大鼠以生理盐水代替癌细胞悬液
注入骨髓腔作为正常对照组。自术后第15天开始
给药。其中,槐定碱治疗组腹腔注射槐定碱水溶液
25mg·kg-1(按体表面积计算,相当于临床推荐最
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大剂量),对照组和模型组腹腔注射等体积生理盐
水,各组大鼠每天给药1次,共10d。
23 痛阈测量 各组大鼠分别于给药前和给药后,
参照文献所述方法[5],采用足趾压痛法和热板法分
别测量机械痛阈及热痛阈的变化。机械痛阈测量:
将大鼠患肢足掌置于压力测痛仪压力针下,启动电
动按钮,以出现嘶叫或缩足为痛反应,此时所需压力
值(×10g)即为该动物的机械痛阈值。热痛阈测
量:调节热板仪温度至(52±01)℃,然后将大鼠置
于热板上,以大鼠出现添后足时所需时间作为该动物
的热痛阈值。上述痛阈测量每只大鼠均需测量2次,
且间隔3min以上,取2次均值作为该动物的痛阈值。
24 放射学观察 各组大鼠于末次给药后,3%戊
巴比妥钠麻醉,将患肢置高频乳腺摄片机下摄片,并
参照文献所述方法进行骨损伤评分[5]。
25 病理学观察(HE染色) 摄片后脱颈椎处死
大鼠,剪下患肢,分离胫骨并修剪,取患骨03~05
cm,4%中性甲醛固定 3d,10%EDTA(pH70~
74)脱钙4周,梯度乙醇脱水,二甲苯透明,石蜡包
埋,常规切片,HE染色,光镜观察并摄片。
26 免疫组化检测 COX2和 VEGF蛋白表达(SP
法) 上述石蜡切片按试剂盒说明书进行免疫组化
染色,中性树胶封片、摄片并分析。结果判定:以积
分吸光度(IA,IA=阳性面积 ×平均吸光度)表示
COX2和VEGF蛋白表达量,每张切片于10×40倍
光镜下随机分析5个视野,取其均值代表该样本蛋
白表达量。图像分析系统为Imageproplus60。
27 统计分析 采用 SPSS115软件进行统计学
分析。数据采用 珋x±s表示,多组间均数比较采用单
因素方差分析(OnewayANOVA),2组间均数比较
采用q检验,显著性差异标准为α=005。
3 结果
31 槐定碱对大鼠机械性痛阈的影响 各组动物
在造模后第14天开始出现明显机械性痛觉超敏反
应,机械刺激痛阈值显著下降(P<001),给予槐定
碱治疗10d后,机械性痛觉超敏反应明显改善,痛
阈值均较模型组得到明显提高(P<005),见表1。
32 槐定碱对大鼠热痛阈的影响 造模动物在术
后第14天出现明显热痛觉超敏,热痛阈值显著下降
(P<001),给予槐定碱治疗10d后,热痛觉超敏得
到明显缓解,治疗组大鼠较模型组热痛阈值显著提
高(P<001),见表2。
表1 槐定碱对大鼠机械痛阈的影响(珋x±s)
Table1 Theefectofsophoridineonpainthresholdsofme
chanicalstimulationofratswithbonecancerpaininducedby
W256cancercels(珋x±s) ×10g
组别 n 基础痛阈 术后14d(给药前)术后25d(给药末)
对照 10 301±37 315±43 319±49
模型 18 297±32 258±411) 214±351)
槐定碱 18 306±29 261±461) 289±412)
注:与对照组比较1)P<001;与模型组比较2)P<005(表3,5
同)。
表2 槐定碱对大鼠热痛阈的影响(珋x±s)
Table2 Theefectofsophoridineonpainthresholdsofthermal
stimulationofratswithbonecancerpaininducedbyW256canc
ercels(珋x±s) s
组别 n 基础痛阈 术后14d(给药前)术后25d(给药末)
对照 10 191±38 186±34 194±48
模型 18 188±25 118±381) 103±521)
槐定碱 18 189±36 122±411) 178±542)
注:与对照组比较1)P<001;与模型组比较2)P<001。
33 放射学观察 对照组骨皮质完整,骨松质无缺
损灶;模型组大鼠骨破坏严重,松质骨放射性缺损灶
显著,同时骨皮质缺损严重,病灶范围较大,个别大
鼠出现病理性骨折;槐定碱治疗组骨皮质基本完整,
但松质骨缺损灶仍较明显。放射学评分结果表明,
与对照组比较,2组造模大鼠骨组织均出现显著的
骨损伤(P<001);但用槐定碱治疗10d后,骨损伤
较模型组得到明显改善(P<005),见表3,图1。
表3 槐定碱对骨癌痛大鼠骨损伤的影响 (珋x±s)
Table3 Theefectofsophoridineonboneradiologyofratswith
bonecancerpaininducedbyW256cancercels(珋x±s)
组别 n 骨损伤放射学评分
对照 10 00±00
模型 18 45±071)
槐定碱 18 31±051,2)
34 组织病理学观察 对照组大鼠骨髓腔内骨小
梁和骨皮质完好,并可到各种正常的骨髓细胞;模型
组大鼠骨髓腔基本被肿瘤细胞填充,骨松质几乎全
部被破坏,骨皮质受损广泛、局部变薄或缺损,髓腔
中心可见退变坏死的肿瘤细胞,边缘部分的肿瘤细
胞多呈活跃状态,并向外侵袭;槐定碱治疗组大鼠动
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图1 槐定碱对骨癌痛大鼠骨组织放射学影响
Fig1 Theefectofsophoridineonboneradiologyofratswith
bonecancerpaininducedbyW256cancercels
物髓腔内肿瘤细胞数量相对模型组减少,且多数已
退变坏死,边缘部分的肿瘤细胞大多欠活跃,骨松质
及骨皮质受损情况较模型组有明显减轻,见图2。
图2 槐定碱对骨癌痛大鼠骨组织病理学影响(HE,×400)
Fig2 Theefectofsophoridineonbonehistopathologyofrats
withbonecancerpaininducedbyW256cancercels(HE,×400)
35 槐定碱对大鼠患骨组织 COX2和 VEGF表达
的影响 与对照组比较,模型大鼠骨组织 COX2和
VEGF表达量显著增加(P<001);经槐定碱治疗
10d后,大鼠患骨组织COX2和 VEGF表达量均明
显增加(P<005),见表4。
表4 槐定碱对骨癌痛大鼠患骨组织 COX2和 VEGF表达
的影响(珋x±s)
Table4 TheefectofsophoridineonCOX2andVEGFprotein
expressionintumortissueofratswithbonecancerpaininduced
byW256cancercels(珋x±s)
组别 n COX2(IA) VEGF(IA)
对照 10 336813±113028 456215±122156
模型 18 812568±914961) 831725±894831)
槐定碱 18 487915±1513262) 622518±1325272)
4 讨论
癌症痛不同于一般的炎性痛和神经病理性疼
痛,其发生发展有其独特的机制[6]。因此,采用普
通疼痛模型进行抗癌痛药物的相关评价存在明显的
局限。Walker256癌细胞来源于大鼠原发性乳腺癌
组织,且具有良好的骨侵袭能力[7]。作者采用
W256癌细胞注入大鼠骨髓腔成功制备了骨癌痛模
型[8],以该模型替代普通疼痛模型进行抗癌痛药物
的相关研究,更加切合临床病症实际,提升了研究结
果的实用性和科学性。
研究表明,乳腺癌组织中高表达环氧酶2
(COX2),COX2的过度表达可以促进乳腺导管内
原位癌发展成为侵袭性乳腺癌[9]。COX2是前列
腺素E2(PGE2)合成的诱导酶,PGE2是参与炎症反
应的重要介质,可促进炎症反应和组织受损[10]。肿
瘤组织高表达COX2可使病理性 PGE2合成大量增
加,促进了炎症反应和组织损伤。且PGE2可与伤害
性感受器相应受体结合,参与癌症痛痛觉过敏的形
成[11]。因此,COX2在乳腺癌发生发展和癌痛形成
过程中起重要作用。王氏等[12]采用选择性 COX2
抑制剂塞来昔布治疗MRMT1乳腺癌细胞诱导的骨
癌痛大鼠,取得了良好效果,研究结果表明塞来昔布
对该骨癌痛模型具有镇痛和抗肿瘤作用,能减轻骨
质破坏程度,诱导肿瘤细胞凋亡、坏死。近年来的研
究结果表明,血管内皮生长因子(VEGF)是一种与
实体瘤生长和转移最为密切的血管形成调节因子,
且和 COX2有共表达的现象[13]。乳腺癌组织中
COX2的高表达可上调 VEGF水平,促进新生血管
形成,抑制癌细胞凋亡,促进癌细胞增殖,从而促进
肿瘤的发生和发展[14]。
本研究结果显示,槐定碱治疗组较模型组大鼠
机械性痛阈和热痛阈值显著提高(P<005,P<
001),痛觉过敏状态得到明显改善;肿瘤引起的骨
损伤得到明显减轻(P<005);患骨组织肿瘤细胞
退变、坏死增多,且欠活跃。表明槐定碱对 W256癌
细胞诱导的骨癌痛大鼠具有明显的镇痛和抑制肿瘤
发生发展作用。免疫组化检测结果显示,槐定碱可
明显下调大鼠患骨肿瘤组织 COX2和 VEGF的表
达(P<005)。该结果提示槐定碱抗骨癌痛作用的
机制,可能是通过下调 COX2,减少病理性 PGE2的
合成,抑制了炎症反应和痛觉过敏的形成,从而产生
抗炎、镇痛作用;同时下调 VEGF表达,减少肿瘤组
织新生血管的形成,抑制肿瘤细胞增殖、促进其凋亡
和坏死,从而降低了肿瘤的侵袭能力,延缓了骨癌痛
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的发生发展。
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Studyonefectofsophoridineagainstbonecancerpainanditsmechanism
YANJigui,YANGYuqing,WANGYajie,KANJing
(DepartmentofPharmacy,AnhuiMedicalColege,Hefei230601,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheefectofsophoridineagainstbonecancerpaininbonecancerpainmodelratsinducedby
W256tumorcelsanditsmechanismMethod:TheratmodelofbonecancerpainwasreproducedbyinjectingW256tumorcelsinto
theratmarowcavityTendaysafterthemodelestablishment,36ratswereselectedandrandomlydividedintothemodelcontrolgroup
andthesophoridinetreatedgroupAtthesametime,other10ratswithshamoperationwereselectedtobethenormalcontrolgroup
Sincethe15thdayaftertheoperation,ratsinthetreatedgrouphadbeengivensophoridine(25mg·kg-1)for10daysThemechani
calwithdrawalthresholdandthethermalwithdrawallatencyofeachgroupweremeasuredbeforeandafterthetreatmentAfterthelast
treatment,theradiologicalandhistopathologicalobservationshalbeconductedforsicklegsofalratsTheexpressionsofcyclooxygen
ase2(COX2)andvascularendothelialgrowthfactor(VEGF)intumortissuesweredetectedbymmunohistochemistryResult:So
phoridinecouldsignificantlyincreasethemechanicalwithdrawalthresholdandthethermalwithdrawallatency(P<005,P<001),
significantlyrelieftheboneinjurycausedbyW256tumorcels(P<005),andnotablydownregulatetheCOX2andVEGFexpres
sionsintumortissues(P<005)Conclusions:Sophoridinehastheefectinrelievingpainandinhibitingtumorprogressioninbone
cancerpainratsinducedbyW256tumorcelsItsmechanismmayberelatedtothedownregulatedexpressionsofCOX2andVEGF
[Keywords] sophoridine;W256tumorcel;bonecancerpain;cyclooxygenase2;vascularendothelialgrowthfactor
doi:10.4268/cjcmm20132329
[责任编辑 张宁宁]
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