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Effect of Panax notoginseng on genes expression of CYP and GST in liver tissues of rats

三七对大鼠肝组织内CYP和GST基因表达的影响



全 文 :三七对大鼠肝组织内 CYP和 GST基因表达的影响
杨秀芬,廖梅春,杨子明,郭菁菁,高倩倩
(广西中医学院 药学院 药理学教研室,广西 南宁 530001)
[摘要] 目的:研究三七对大鼠肝组织内细胞色素 P450(cytochromeP450,CYP)和谷胱甘肽转移酶(glutathioneStrans
ferase,GST)基因表达的影响。方法:雄性SD大鼠,三七2,4g·kg-1,每日1次连续灌胃14d,用逆转录实时定量PCR法检
测肝组织内的CYP1A1,CYP1A2,CYP2B1,CYP2E1,CYP3A1,CYP4A1基因和 GSTm1,GSTpi基因的表达情况。结果:三七不
影响肝组织内CYP1A1,CYP1A2,CYP2E1,CYP3A1,GSTm1和GSTpi基因的表达,2,4g·kg-1的三七可明显抑制 CYP2B1基
因(048倍,P<005和061倍,P<005)和CYP4A1基因(069倍和051倍)的表达。结论:三七可选择性地抑制大鼠肝组
织内CYP2B1和CYP4A1的基因表达,这可能是三七的作用机制之一。三七对 CYP1A1,CYP1A2,CYP2E1和 CYP3A1的基因
表达没有影响,提示三七与以上主要药物代谢酶代谢的药物合用时在肝内不会产生代谢性药物相互作用。
[关键词] 三七;细胞色素P450;谷胱甘肽S转移酶;基因表达
[收稿日期] 20090410
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30660228),广西科学基金项
目(桂科基0731058)
[通信作者] 杨秀芬,医学博士,教授,硕士研究生导师。主要从
事药物(中药)对内源性和外源性物质代谢酶的影响和酶抑制剂类
新药(含新中药)及肿瘤防治药物的研究开发。Tel:(0771)2279423,
Email:xiufenyang@163.com
  三七是我国的传统珍贵药材,具有止血、活血、
补血,改善心肌缺血、降血脂、降血压、抗氧化、改善
微循环、抗炎镇痛等作用[1]。笔者的前期实验已发
现三七可分别诱导大鼠肺组织内细胞色素 P450
(cytochromeP450,CYP)CYP1A1,CYP3A1和谷胱
甘肽 S转 移 酶 (glutathioneStransferase,GST)
GSTm1基因的表达,明显抑制 CYP2B1基因和
CYP4A1基因的表达[2]。但三七对肝组织内 CYP
和GST的影响,国内外均未有报道。
CYP[36]和 GST[36]位于肝、肺、肾等多个部位,
CYP参与各种外源性物质(如药物、致癌物等)和内
源性物质(如花生四烯酸、前列腺素等)的代谢。
GST的主要功能是脱毒功能,催化各种亲电子代谢
产物与谷胱甘肽连结成亲水性化合物,进而脱毒并
加速排泄,也参与内源性物质的代谢,与羟基过氧化
物结合保护组织免受氧化应激损伤等。
目前我国中西药合用相当普遍,然而,研究发
现,合并使用中西药时,中药可减弱或增强西药的作
用[36]。进一步的研究发现中药减弱或增强西药作
用的主要机制与中药或中药有效成分可抑制或诱导
肝组织CYP有关[36]。三七在临床使用非常普遍,
因此,研究三七对肝组织内 CYP和 GST的影响,对
临床合理使用三七和研究三七的作用机制具有重要
意义。
1 材料与方法
1.1 药物与试剂
三七粉(江苏江阴天江药业有限公司,批号
0711149);TRIZOL试剂(invitrogenlifetechnologies
公司);无 RNA酶的糖原(invitrogenlifetechnologies
公司);甲醛上样染液(Ambion公司);RNA酶抑制
剂、MMLV反转录酶和10×RT缓冲液(Epicentre公
司);25mmol·L-1dNTP混合液(HyTestLtd公
司);GeneAmpPCRSystem9700(AppliedBiosystems
公司);10×PCR缓冲液、Taq聚合酶(Promega公
司)、10000×SYBRgreenI(Invitrogen公司);TaKa
RaPCRThermalCycler(宝生物工程有限公司);ABI
7700RealtimePCR仪(ABI公司)。
1.2 给药方法
雄性SD大鼠,合格证号 SCXK(桂)20030001,
SPF级,由广西壮族自治区药品检验所提供,200~
250g,三七粉低、高2个剂量(2,4g·kg-1),溶于蒸
馏水(每天灌胃之前均用超声助溶成均匀的混悬
液),空白组给等体积的蒸馏水,每日1次,连续灌
胃14d,禁食不禁水,24h后断头放尽血液,剖腹迅
速取出肝组织约100mg放入液氮中速冻,后迅速转
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移至-80℃冰箱保存备用 (用于总RNA提取和基
因表达分析)。
1.3 总RNA的提取[2,7]
取100mg肝组织样品,按TRIZOL试剂盒说明
书提取。获得的 RNA溶液保存于 -70℃。测定
RNA溶液的 A260和 A260/A280以判断总 RNA的浓度
和纯度,甲醛变性琼脂糖凝胶电泳以判断RNA的完
整性。
1.4 样品RNA的cDNA合成[2,7]
配制退火混合物和 RT反应参见文献[2,7]。
得RT终溶液即为cDNA溶液,置冰浴待用。
1.5 引物设计
引物设计软件:Primer50,由上海康成生物工
程有限公司合成。各对引物基本情况见表1[2,78]。
表1 用逆转录实时定量PCR法检测CYP和GSTmRNAs的引物序列
基因 引物序列 外显子 位置 扩增子长度/bp
βactin F:5′CCTCTATGCCAACACAGTGC3′ 5 957977 211
  R:5′GTACTCCTGCTTGCTGATCC3′ 6 11671147  
CYP1A1 F:5′GGGTGTAGCACCTTCATTTAC3′ 7 20832104 206
  R:5′GTTCAGAGGCAACTTGGACTA3′ 7 22882267  
CYP1A2 F:5′GGTGGAATCGGTGGCTAATGT3′ 2 622643 96
  R:5′TTGCTGCTCTTCACGAGGTTG3′ 2 717696  
CYP2B1 F:5′TATCTTGCTCCTCCTTGCTCT3′ 1 502522 249
  R:5′GCCTCCTTTATGGTGTCTGTC3′ 2 749728  
CYP2E1 F:5′GTGGTCCTGCATGGCTACA3′ 2 244263 151
  R:5′ACCTCCGCACATCCTTCC3′ 3 394276  
CYP3A1 F:5′CCCAGCTAGAGGGACAACAC3′ 1  2949 119
  R:5′TAGAGGAGCACCAGGACGAC3′ 2 147127  
CYP4A1 F:5′CCTGCAAAGGCAATGGCTAC3′ 1 153173 146
  R:5GAGGAAAGGCACTTGGGAAAT3′ 2 298277  
GSTm1 F:5′CGACGCTCCCGACTATGACA3′ 2 144164 182
  R:5CACGAATCCGCTCCTCCTCT3′ 5 325305  
GSTpi F:5′GCACCTGGGTCGCTCTTTA3′ 4 283302 155
  R:5′GGGCCTTCACATAGTCATCCTT3′ 6 437415  
1.6 实时定量PCR[2,7]
1.6.1 DNA模板的制备 针对每一需要测量的基
因和看家基因,选择一确定表达该基因的 cDNA模
板进行PCR反应。具体操作参见文献[2,7]。
1.6.2 RealTimePCR反应 稀释的 DNA模板以
及所有cDNA样品分别配置 RealTimePCR反应体
系。体系配置参见文献[2,7]。将配置好的PCR反
应溶液置于ABI7700RealtimePCR仪上进行 PCR
反应。95℃变性3min;40个 PCR循环,各基因的
循环条件如下:Betaactin(看家基因)CYP1A1,
CYP1B1,CYP2B1,CYP2E1,CYP3A1,CYP4A1,
GSTm1,GSTPi:95℃,15s;59℃,20s;72℃,20s;
收集荧光:835℃(Betaactin,CYP2B1),79℃
(CYP1A1,CYP4A1),81℃ (CYP1B1,CYP2E1,
CYP3A1),83℃(GSTm1),81℃(GSTPi)均15s。
CYP1A2:95℃,15s;60℃,20s;72℃,20s;81℃
(收集荧光),15s。以上每个基因,为了建立 PCR
产物的熔解曲线,扩增反应结束后,每个反应管均
95℃,2min;61℃,20s;72℃,20s;99℃,10s,并
从72℃缓慢加热到99℃(8min)。
1.7 统计学处理
各样品的目的基因和看家基因分别进行 Real
TimePCR反应。根据绘制的梯度稀释 DNA标准曲
线,各样品目的基因和看家基因的浓度结果直接由机
器生成。每个样品的目的基因浓度除以其看家基因
的浓度,即为此样品此基因的校正后的相对含量。最
后再与对照组比较。数据采用 珋x±s,组间比较采用t
检验,用MicrosoftExcel统计软件进行分析处理。
2 结果
2.1 三七对大鼠肝组织内CYP和GST基因表达的
影响
与空白组相比,三七不影响 CYP1A1,CYP1A2,
CYP2E1,CYP3A1,GSTm1和GSTpi基因的表达,2,4
g·kg-1的三七可明显抑制 CYP2B1基因(048倍,
P<005和061倍,P<005)和 CYP4A1基因(069
倍和051倍均无显著性差异)的表达。见表2。
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表2 三七对大鼠肝组织内CYP和GST基因表达的影响(目的基因/看家基因βactin)(珋x±s,n=3~5)
基因 空白对照 三七/2g·kg-1 三七/4g·kg-1
CYP1A1  0218±0097  0211±0176  0145±0052
CYP1A2  204±43  189±50  172±31
CYP2B1 00472±00107 00228±000842)(048) 00289±000162)(061)
CYP2E1  515±226  433±191  458±191
CYP3A1  424±017  431±116  490±169
CYP4A1  0801±0236  0551±0142(069)  0406±02012)(051)
GSTm1  159±49  112±19  138±47
GSTpi  0153±0066  0110±0009  0097±0031
  注:与对照组相比2)P<005;括号里的数字表示与对照组相比被抑制的倍数。
3 讨论
研究表明 CYP1A1/1A2在是代谢多种环境致
癌物的主要酶类,如多环芳烃、杂环胺、芳族胺
等[9]。此外CYP1A1/1A2还参与多种药物,如扑热
息痛、氨茶碱、氟喹诺酮类抗菌药物等药物的代
谢[45],在花生四烯酸的代谢中起重要作用[5,1314];
CYP2E1参与多种毒物、致癌物或药物的代谢,如芳
香化合物(苯胺、醋胺酚、氯唑沙宗等)、烷烃和烯烃
(如氯仿、氟烷),醇/酮/(如乙醇、普罗帕酮等),亚
硝胺/杂环类等[45];CYP3A1(人CYP3A4)是非常重
要的药物代谢酶;在人类,临床使用的药物中约有
50%的药物均经CYP3A4代谢,如大环内酯类、免疫
抑制剂(环孢素、他克莫司等)、二氢吡啶类钙拮抗
剂、质子泵抑制剂、H2受体阻滞剂等
[45]。本实验发
现三七对CYP1A1,CYP1A2,CYP2E1和 CYP3A1的
基因表达没有影响,提示三七与以上主要药物代谢
酶代谢的药物合用时在肝内不会产生代谢性药物相
互作用。CYP2B1是花生四烯酸环氧化的主要代谢
酶,代谢花生四烯酸生成环氧化产物5,6,8,9,11,
12和 14,15EETs(epoxyeicosatrienoic acids,
EETs)[5,1011];EETs主要参与调节血管顺应性、可
激活细胞内信号传道途径、参与血管再生和抗炎作
用等[1011]。CYP4A1在花生四烯酸的代谢中也起重
要作用,CYP4A1介导的花生四烯酸的 ω末端羟化
反应生成的产物是20羟基二十碳四烯酸(20OH
ydroxyeicosatetraenoicacids,20HETE)[5,1011]。本实
验发现三七可选择性地抑制 CYP2B1,可能主要通
过抑制花生四烯酸环氧化产物 EETs的产生,从而
调节血管顺应性、调节细胞内信号传道途径、参与血
管再生和抗炎作用。三七对CYP4A1也有一定的抑
制作用,表明三七对花生四烯酸的 ω末端羟化产物
20HETE(为一强效血管收缩素[11])也有一定的抑
制作用。具体机制有待进一步研究。谷胱甘肽S
转移酶也含有多个成员,研究的比较深入的主要是
GSTm1和 GSTpi,它们催化谷胱甘肽与体内各种化
学反应形成的亲电子剂形成水溶性物质而解毒和排
泄、催化谷胱甘肽与体内氧化还原产物结合而清除
体内氧化还原产物等[4,12];它们还参与前列腺素、胆
酸等物质的代谢[4,12]。本实验发现三七不影响肝组
织内CYP1A1,CYP1A2,CYP2E1和谷胱甘肽S转移
酶GSTm1和GSTpi的基因表达,提示三七可能不参
与肝脏对毒物、致癌物等物质的代谢与解毒过程。
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EffectofPanaxnotoginsengongenesexpressionofCYPandGSTin
livertissuesofrats
YANGXiufen,LIAOMeichun,YANGZiming,GUOJingjing,GAOQianqian
(DeptofPharmacology,FacultyofPharmacy,GuangxiTraditionalChineseMedicalColege,Nanning530001,China)
[Abstract] Objective:ToexaminetheefectsofPanaxnotoginsengontheexpressionofcytochromeP450(CYP)genesand
glutathioneStransferase(GST)genesinlivertissuesofmaleSDrats.Method:RatswereadministeredPnotoginseng2or4g·
kg-1bw/dbygavagedailyfor14days.ThelevelsofgeneexpressionofCYP1A1,CYP1A2,CYP2B1,CYP2E1,CYP3A1,CYP4A1,
andGSTm1,GSTpiwereexaminedbyquantitativerealtimereversetranscriptionpolymerasechainreaction(quantitativerealtime
RTPCR)assays.Result:TheexpressionofCYP1A1,CYP1A2,CYP2E1,CYP3A1,GSTm1andGSTpigeneswasnotchangedby
2or4g·kg-1Pnotoginsengtreatment,ButPnotoginsengsignificantlyinhibitedmRNAexpressionsofCYP2B1(048fold,P<
005,and061fold,P<005,respectively)andCYP4A1(069fold,and051fold,respectively).Conclusion:Pnotoginseng
hadaspecialinhibitoryselectivityontheexpressionofCYP2B1andCYP4A1genesinlivertissuesofrats,whichindicateditmaybe
oneofthemechanismsofactionsofPnotoginseng.PnotoginsenghadnoefectsontheexpressionsofCYP1A1,CYP1A2,CYP2E1
andCYP3A1genes,whichsuggestedwhenPnotoginsengcoadministratedwiththosedrugsmetabolizedbytheabovemajormetaboliz
ingenzymesinliver,metabolicherbdruginteractionswouldnotbehappened.
[Keywords] Panaxnotoginseng;cytochromeP450;glutathioneStransferase;geneexpression
[责任编辑 古云侠]
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