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Epicatechin abolished TDCA-induced apoptosis in Huh7 cell by inhibiting Bax, p38 MAPK and ROS production

表儿茶素对牛磺酸脱氧胆酸诱导Huh7细胞凋亡的作用


目的:探索表儿茶素对牛磺酸脱氧胆酸诱导Huh7细胞凋亡的抑制作用及其作用机制。方法:对牛磺酸脱氧胆酸(TDCA)400 μmol·L-1和表儿茶素干预培养48 h的Huh7细胞,应用MTT法检测细胞活力,荧光探针测定细胞内活性氧(ROS)生成量,荧光caspase-3/7分析法探测细胞凋亡,免疫蛋白印迹测定促凋亡蛋白Bax,细胞色素C和磷酸化p38蛋白激酶含量。结果:TDCA孵育可诱导Huh7细胞凋亡,存活率下降(54.24±2.20)%,细胞经表儿茶素与TDCA共孵育后,细胞存活率提高到(85.64±0.84)%;表儿茶素能显著抑制TDCA引起的Huh7细胞ROS生成, caspase-3/7蛋白酶活性升高。ROS生成下降54.2%,caspase-3/7活性下降52.3%(P<0.01)。表儿茶素抑制TDCA诱导Huh7细胞凋亡随剂量增加抑制作用加强。表儿茶素抑制TDCA诱导促凋亡蛋白Bax表达,细胞色素C释放及p38蛋白激酶磷酸化。结论:表儿茶素抑制TDCA诱导Huh7细胞线粒体损伤而导致的细胞凋亡。其作用机制是通过减少细胞内活性氧和促凋亡蛋白Bax生成,抑制细胞色素C释放及p38蛋白激酶磷酸化。

Objective: To investigate the molecular mechanisms involved in anti-apoptotic effects of epicathechin in liver cells.  Method: Human hepatoma cell line (Huh7) was treated with 400 μmol·L-1taurodeoxycholic acid (TDCA) for 48 hours to induce apoptosis. Intracellular generation of reactive oxygen species (ROS) was detected with DCFH-DA assay. Caspase-3/7 activity was analyzed with EnzoLyte Homogeneous AMC kit. Cell proliferation was measured by MTT assay. The expression of Bax, Phospho-p38 MAPK and the levels of cytochrome C were assessed by Western-blot analysis.  Result: TDCA-dependent intracellular ROS production was 8-fold higher as compared to untreated cells, consequently resulting in 45% reduction of cell viability. Interestingly, pretreatment of cells with epicatechin resulted in a dose-dependent inhibition of TDCA-induced ROS generation and reduced cell apoptosis by three-fold as compared to TDCA treatment alone. In addition epicatechin reduced Bax expression with consequential inhibition of cytochrome C release from mitochondria, inhibition of caspase 3/7 activation and p38 MAPK phosphorylation.  Conclusion: Epicatechin protects Huh7 cells from oxidative stress and mitochondria-induced apoptosis. The molecular mechanisms of anti-apoptotic effects of epicatechin were associated with inhibition of p38 MAPK phosphorylation and Bax expression, and reduction of ROS production. These findings implicate epicathechin might have potential as protective agent against a variety of oxidative stress-mediated liver conditions.


全 文 :表儿茶素对牛磺酸脱氧胆酸诱导
Huh7细胞凋亡的作用
余 晶1,VladimirKhaoustov2,徐玉敏2,BorisYofe2
(1.广西中医学院 第一附属医院 肝病内科,广西 南宁 530023;
2.贝勒医学院 医学系 迈克尔德贝基退伍军人医疗中心,美国德克萨斯州 休斯敦,77030)
[摘要] 目的:探索表儿茶素对牛磺酸脱氧胆酸诱导Huh7细胞凋亡的抑制作用及其作用机制。方法:对牛磺酸脱氧胆
酸(TDCA)400μmol·L-1和表儿茶素干预培养48h的 Huh7细胞,应用 MTT法检测细胞活力,荧光探针测定细胞内活性氧
(ROS)生成量,荧光caspase3/7分析法探测细胞凋亡,免疫蛋白印迹测定促凋亡蛋白Bax,细胞色素C和磷酸化p38蛋白激酶
含量。结果:TDCA孵育可诱导Huh7细胞凋亡,存活率下降(5424±220)%,细胞经表儿茶素与 TDCA共孵育后,细胞存活
率提高到(8564±084)%;表儿茶素能显著抑制TDCA引起的 Huh7细胞 ROS生成,caspase3/7蛋白酶活性升高。ROS生
成下降542%,caspase3/7活性下降523%(P<001)。表儿茶素抑制 TDCA诱导 Huh7细胞凋亡随剂量增加抑制作用加
强。表儿茶素抑制TDCA诱导促凋亡蛋白Bax表达,细胞色素C释放及p38蛋白激酶磷酸化。结论:表儿茶素抑制 TDCA诱
导Huh7细胞线粒体损伤而导致的细胞凋亡。其作用机制是通过减少细胞内活性氧和促凋亡蛋白 Bax生成,抑制细胞色素 C
释放及p38蛋白激酶磷酸化。
[关键词] 表儿茶素;牛磺酸脱氧胆酸;活性氧;凋亡
[收稿日期] 20080809
[基金项目] 广西教育厅广西财政资助出国留学项目[桂教国交
(2005)86]
[通信作者] 余晶,Tel:(0771)5848503,Email:jingy1237@126.
com
  胆汁淤积引起肝细胞坏死是多种肝胆疾病引起
患者肝损伤的主要原因。疏水性胆汁酸具有去垢性
可引起肝细胞坏死,然而近来报道在胆汁淤积性肝
病中存在明显的肝细胞凋亡现象[12]。牛磺酸脱氧
胆酸(taurodeoxycholicacid,TDCA)是一种生理性疏
水性胆汁酸,胆汁淤积时其在肝内浓度显著增高。
表儿茶素(epicatechin)广泛存在于植物如绿
茶、可可、葡萄及多种中药如大黄、鸡血藤、钩藤等
中。流行病学调查表明,食物中的黄酮类包括表儿
茶素可减少慢性疾病包括癌症的发生[3]。表儿茶
素抗氧化、调节免疫和抗肿瘤作用已经作了广泛研
究。但是表儿茶素对抗胆酸引起的肝细胞凋亡作用
有很大潜力,但相关研究缺乏,迫切需要对其进行系
统研究。本研究通过观察表儿茶素对牛磺酸脱氧胆
酸引起的Huh7细胞凋亡作用并调查其作用机制,
为寻找天然药物治疗胆汁淤积性肝病提供线索。
1 材料
1.1 细胞系与细胞培养 人高分化肝癌来源细胞
系列,Huh7细胞(ATCC,美国)。在含有10%小牛
血清,100U·L-1青霉素,100mg·L-1链霉素的有
酚红DMEM培养液中常规培养。设定无细胞空白
对照,细胞未处理对照,25~300μmol·L-1表儿茶
素处理,400μmol·L-1TDCA处理48h[4],和表儿
茶素加TDCA处理 5组。
1.2 药物 表儿茶素(Sigma公司,批号 E4018)及
TDCA溶解在二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DM
SO)(Sigma公司,D2650),表儿茶素储存液的浓度
为 100mmol·L-1,TDCA储存液的浓度为 100
mmol·L-1,储存于-20℃备用。
13  试 剂   DMEM 培 养 液 (Gibco,批 号
10564011),小牛血清(Invitrogen,批号 10437028),
细胞增殖检测试剂盒(RocheDiagnostics,批号
11465007001),2′,7′二氯荧光素(2,7dichlo
rofluorescindictate,DCFDA)(Sigma,批号35847),
均质AMCcaspase3/7检测试剂盒(AnaSpecCorpo
rate,批号71118),细胞色素C(santacruzbiotechnol
ogy,批号sc13561),凋亡蛋白 Bax抗体(santacruz
biotechnology,批号 sc7480),磷酸化 p38MAPK抗
体(celsignalingtechnology,Inc.批号 9216),p38
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MAPK抗体 (celsignalingtechnology,Inc.批号
9212),βactin抗体(Sigma,批号A5441),羊抗兔和
羊抗鼠抗体(Pierce,批号34075),ECL化学发光剂
(Pierce,批号34075)。
1.4 仪器 24062型细胞培养箱(SHELLAB,俄
勒冈,美国),超净台,GENios型荧光分光光度计
(Tecan,XFLUOR4,Version:V4.40,北卡罗来纳,
美国),电泳仪(BioRed,美国)。
2 方法
2.1 细胞增殖检测 细胞接种于96孔板贴壁后,加
入不同浓度的表儿茶素首先观察 Huh7细胞对不同
浓度表儿茶素的反应,选出毒性最小,细胞增殖率最
高的浓度,作为表儿茶素的试验剂量进行以后试验。
以不同浓度的表儿茶素与400μmol·L-1TDCA[4]共
同孵育Huh7细胞,选出最适合的表儿茶素剂量作为
保护细胞的剂量。细胞接种于96孔板,在细胞培养
箱过夜后,去掉培养液,换成无血清培养液,分别加入
400μmol·L-1TDCA与不同浓度表儿茶素培养48
h,去掉培养液后,加入无血清 DMEM,每孔加入10
μLMTT继续培养4h,有紫色结晶形成后,每孔加入
含有01mmol·L-1盐酸10% SDS100μL经过12h
后,在570nm测定每孔吸光度(A)。
细胞存活率(%)=A实验组/A对照组 ×100%
2.2 细胞内活性氧水平检测 细胞内活性氧(re
activeoxygenspecies,ROS)水平按WangandJoseph,
JA[5]建立的荧光探测方法检测。用黑色 96孔板,
Huh7细胞按1×104个/mL接种于每孔,过夜,去掉
原培养液,换无血清培养液。设置空白对照,未处理
细胞,表儿茶素100μmol·L-1,表儿茶素提前孵育
3h后加入DCFHDA5μmol·L-1,孵育30min后,
去掉含DCFHDA的培养液,用37℃ DMEM清洗。
在TDCA处理组和共同处理组加入TDCA400μmol
·L-1,孵育30min。用荧光分光光度计检测其荧光
强度,Ex485nm/Em535nm。
2.3 caspase3/7活性分析 Huh7细胞按 7×103
个/mL接种于黑色96孔板,100μmol·L-1表儿茶
素提前孵育3h后加入 TDCA400μmol·L-1孵育
48h,加入 AMCcaspase3/7活性测定液,每孔 50
μL,避光室温100r·min-1摇动 1h后,用荧光分光
光度计在Ex345nm/Em442nm测定荧光强度,荧
光强度代表样品中存在的活性caspase3/7的量。
2.4 免疫印迹试验 将细胞以3×106个/mL接种
于4个10cm直径培养器中。设定细胞未处理对
照,表儿茶素处理,TDCA处理,和表儿茶素加TDCA
处理 4组。表儿茶素提前孵育3h后加入TDCA48
h。处理结束,收集细胞,提蛋白,测蛋白浓度,取等
量蛋白上样,SDSPAGE凝胶电泳。经过转膜,抗体
孵育,清洗;抗体孵育。ECL化学发光。X射线胶
片感光显影。测定细胞色素 C,凋亡蛋白 Bax,磷
酸化 P38MAPK。
2.5 统计分析 计量数据经过3次以上独立试验
取得相似结果,以 珋x±s表示。用 Student'sttest软
件,比较2组处理间差异显著性,用配对计量资料比
较t检验。P<005为差异有显著性。
3 结果
3.1 对Huh7细胞凋亡的影响 经细胞毒性试验
选出100μmol·L-1表儿茶素为最佳保护细胞剂
量,因此这个剂量用于以后表儿茶素的试验中。细
胞增殖检测试验结果显示,与未处理细胞相比,400
μmol·L-1TDCA孵育细胞48h后,Huh7细胞存活
率下降了(5424±220)%。而与表儿茶素共同孵
育的细胞存活率达到(8474±084)%,用不同剂
量表儿茶素与400μmol·L-1TDCA共同孵育,可见
细胞的存活率随表儿茶素剂量增加而增加(表1)。
表1 表儿茶素对TDCA诱导Huh7细胞凋亡的影响
(珋x±s,n=6)
分组
剂量
/μmol·L-1

细胞存活率
/%
正常  0 059±0020 100
表儿茶素 100 070±0019 1186
TDCA 400 032±00301) 5424
表儿茶素+TDCA 100+400 050±0015 8474
  注:与正常细胞比较1)P<0001。
3.2 Huh7细胞内活性氧生成 细胞内活性氧测定
发现,400μmol·L-1TDCA处理细胞内活性氧含量
比未处理对照细胞活性氧含量升高 82%(P<
0001),表儿茶素与 TDCA共同孵育的细胞活性氧
含量比 TDCA处理细胞内活性氧含量下降了
542%(P<0001)。随着表儿茶素的剂量增加,细
胞内活性氧生成减少(表2)。表儿茶素抑制 TDCA
诱导Huh7细胞内活性氧生成作用与剂量成正比。
3.3 Huh7细胞促凋亡蛋白 Bax表达 4个样本结
果显示,TDCA处理细胞促凋亡蛋白 Bax表达增多,
但是表儿茶素加TDCA处理细胞促凋亡蛋白Bax表
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   表2 活性氧平均荧光强度变化(珋x±s,n=8)
分组
表儿茶素/μmol·L-1
0 25 5 10 20 50 100
对照 511±1742 189±525 126±065 67±092 68±114 42±117 18±03
TDCA 930±29281) 426±13362) 350±13512) 320±532) 259±1972) 225±4782) 190±562)
  注:与对照组细胞比较1)P<0001;与TDCA处理细胞比较2)P<0001。
达量减少(图1)。
C.未处理对照细胞;E.表儿茶素100μmol·L-1处理细胞;
TD.TDCA400μmol·L-1处理细胞;E+T.表儿茶素+TDCA。
图1 表儿茶素抑制TDCA诱导Huh7细胞
促凋亡蛋白Bax表达
3.4 细胞色素C释放 4个样本的结果显示,胆酸
处理细胞胞浆内细胞色素 C含量增加,表儿茶素加
TDCA处理胞浆内细胞色素C含量减少(图1)。
3.5 Huh7细胞p38MAPK磷酸化 将细胞设为未
处理对照,100μmol·L-1TDCA,400μmol·L-1
TDCA孵育1h,和4h。免疫印迹试验检测 p38
MAPK,和磷酸化 p38MAPK。可见随时间和剂量
的增加,磷酸化 p38MAPK增加 (图2)。但是表
儿茶素加 400μmol·L-1TDCA处理细胞磷酸化
p38MAPK的量减少 (图1)。
图2 TDCA诱导Huh7细胞产生磷酸化p38MAPK
3.6 Huh7细胞 caspase3/7活性增加 检测线粒
体途径中的效应因子 caspase3/7活性可见,TDCA
400μmol·L-1作用48h后,caspase3/7活性明显
增高是正常未处理细胞的507倍(P<0001),而
表儿茶素加 TDCA处理的细胞 caspase3/7活性降
低了523%(P<0001)。这说明表儿茶素抑制TD
CA导致Huh7细胞caspase3/7活性增加(表3)。
表3 表儿茶素抑制TDCA导致Huh7细胞caspase3/7
活性增加(珋x±s,n=8)
分组 剂量/μmol·L-1 caspase3/7活性
正常细胞  0 5945±1464
表儿茶素 100 4309±2380
TDCA 400 3012±85701)
表儿茶素+TDCA 100+400 1438±58802)
  注:与正常细胞比较1)P<0001;与 TDCA处理比较2)P<
0001。
4 讨论
应用TDCA诱导Huh7细胞凋亡作为胆酸诱导
肝细胞凋亡的模型,观察表儿茶素对 TDCA损伤肝
细胞的作用。通过细胞增殖检测,活性氧测定,和
caspase3/7活性测定等一系列实验,结果显示表儿
茶素抑制TDCA诱导 Huh7细胞凋亡,其作用呈量
效递增关系。
线粒体是细胞内能量产生的场所,在能量生成
的氧化呼吸链中也生成活性氧。细胞内活性氧作用
具有双重性;适量活性氧可维持细胞正常生理功能,
但是过多活性氧生成,对机体形成氧化应激,耗竭细
胞内抗氧化防御系统。活性氧破坏生物物质的还原
状态,形成氧化修饰,线粒体膜和细胞膜脂质过氧
化,激活细胞凋亡信号通路。疏水胆酸盐可诱导细
胞内生成过多的活性氧,在胆酸诱导凋亡过程中,
活性氧的生成是激活凋亡信号通路的必须信号,[6]
它激发凋亡连锁反应。表儿茶素抑制过度活性氧生
成,是其抗TDCA诱导 Huh7细胞凋亡的主要机制。
表儿茶素其抗氧化作用机制是与 O2反应阻止自由
基的引发,与金属离子螯合阻止·OH的生成,与脂
质过氧化基ROO·反应阻断脂质过氧化[78]。
Bax是位于线粒体外膜上 Bcl2基因家族细胞
凋亡调节因子,Bcl2与Bax协同作用才能维持细胞
生存其表达强度决定细胞命运。Bax占优势时,Bax
移位到线粒体膜上形成膜孔,细胞凋亡。本实验结
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果表明,表儿茶素抑制TDCA诱导的Bax表达,从而
减少细胞色素C的释放形成下游凋亡复合体。
活性氧还可激活细胞内其他需要氧的凋亡信号
途径如丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivatedpro
teinkinase,MAPK)[9]。p38信号通路是 MAPK通
路的一条重要分支,它在炎症、细胞应激、凋亡、细胞
周期和生长等多种生理和病理过程中起重要作用。
本实验发现TDCA随着孵育时间延长,剂量增大,细
胞内p38MAPK磷酸化水平增高,但是表儿茶素组
p38MAPK磷酸化程度比 TDCA组明显降低。这说
明p38MAPK的活化参与 TDCA诱导的 Huh7细胞
凋亡过程,而表儿茶素通过抑制p38MAPK磷酸化,
抑制TDCA诱导Huh7细胞凋亡。
综上所述,表儿茶素抑制 TDCA诱导 Huh7细
胞凋亡,其作用机制是通过抑制线粒体内过多活性
氧生成,稳定线粒体膜,抑制促凋亡蛋白 Bax表达,
线粒体释放细胞色素C和p38MAPK磷酸化。
[参考文献]
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EpicatechinabolishedTDCAinducedapoptosisinHuh7celby
inhibitingBax,p38MAPKandROSproduction
YUJing1,VladimirKhaoustov2,XUYumin2,BorisYofe2
(1.HepatologyDepartment,theFirstAfiliatedHospitalofGuangxiChineseMedicalUniversity,Nanning530023,China;
2.DepartmentofMedicine,MichaelE.DeBakeyVeteransAfairsMedicalCenter,BaylorColegeofMedicine,
Houston77030,TXUSA)
  [Abstract] Objective:Toinvestigatethemolecularmechanismsinvolvedinantiapoptoticefectsofepicathechininlivercels.
Method:Humanhepatomacelline(Huh7)wastreatedwith400μmol·L-1taurodeoxycholicacid(TDCA)for48hourstoinduce
apoptosis.Intracelulargenerationofreactiveoxygenspecies(ROS)wasdetectedwithDCFHDAassay.Caspase3/7activitywasana
lyzedwithEnzoLyteHomogeneousAMCkit.CelproliferationwasmeasuredbyMTTassay.TheexpressionofBax,Phosphop38
MAPKandthelevelsofcytochromeCwereassessedbyWesternblotanalysis.Result:TDCAdependentintracelularROSproduction
was8foldhigherascomparedtountreatedcels,consequentlyresultingin45% reductionofcelviability.Interestingly,pretreatment
ofcelswithepicatechinresultedinadosedependentinhibitionofTDCAinducedROSgenerationandreducedcelapoptosisbythree
foldascomparedtoTDCAtreatmentalone.InadditionepicatechinreducedBaxexpressionwithconsequentialinhibitionofcytochrome
Creleasefrommitochondria,inhibitionofcaspase3/7activationandp38MAPKphosphorylation.Conclusion:Epicatechinprotects
Huh7celsfromoxidativestressandmitochondriainducedapoptosis.Themolecularmechanismsofantiapoptoticefectsofepicatechin
wereassociatedwithinhibitionofp38MAPKphosphorylationandBaxexpression,andreductionofROSproduction.Thesefindingsim
plicateepicathechinmighthavepotentialasprotectiveagentagainstavarietyofoxidativestressmediatedliverconditions.
[Keywords] epicatechin;taurodeoxycholicacid;reactiveoxygenspecies;apoptosis
[责任编辑 古云侠]
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