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Effects of root of Cynanchum bungei ethanolic extract on hepatoma HepG2 cells proliferation and apoptosis

泰山白首乌醇提物对HepG2肝癌细胞增殖与凋亡的调节作用



全 文 :泰山白首乌醇提物对 HepG2肝癌细胞增殖与
凋亡的调节作用
费洪荣1,王李梅1,王凤泽2
(1.泰山医学院 药学院,山东 泰安 271016;
2.泰山医学院 生物科学系,山东 泰安 271016)
[摘要] 目的:研究泰山产白首乌醇提物对HepG2肝癌细胞增殖与凋亡的调节及其相关分子机制。方法:白首乌95%
的乙醇提取物,通过D101大孔吸附树脂梯度洗脱。MTT法检测不同洗脱部位对 HepG2细胞增殖的影响;流式细胞术检测
HepG2细胞周期的变化;FITCAnnexinⅤ/PI双标记检测90%乙醇洗脱部位对肝癌细胞凋亡的影响;免疫印迹法检测 ERK,
JNK1,p38/MAPK磷酸化水平的变化。结果:泰山白首乌50%乙醇洗脱部位和90%乙醇洗脱部位可明显抑制 HepG2细胞增
殖,减少细胞的增殖指数(PI),且90%乙醇洗脱部位可诱导 HepG2细胞发生凋亡,抑制 ERK磷酸化并促进 JNK1的磷酸化。
结论:泰山白首乌醇提物可抑制HepG2肝癌细胞的增殖并诱发凋亡,其分子机制可能与调节 MAPK信号通路中 ERK和 JNK
磷酸化水平的平衡相关。
[关键词] 白首乌;醇提物;细胞凋亡;肝癌;MAPK
[收稿日期] 20090604
[基金项目] 国家自然科学基金青年项目(30800422)
[通信作者] 王凤泽,副教授,博士,研究方向:肿瘤分子生物学。
Tel:(0538)6236075
[作者简介] 费洪荣,讲师,硕士,研究方向:天然药物有效成分的
提取分离及活性研究。Tel:(0538)6229751,Email:hrfei@tsmc.edu.
cn
  泰山白首乌为萝摩科鹅绒藤属植物戟叶牛皮消
CynanchumbungeiDecne的干燥块根,具有补血益
精、延年益寿等功效。据文献报道,白首乌具有抗氧
化、抗肿瘤和保护胃粘膜损伤等方面的功效[16],其
中的C21甾苷可促进肝癌细胞的凋亡
[7]。本研究应
用D101大孔吸附树脂对白首乌95%乙醇提取物进
行分离,以肝癌细胞 HepG2为实验材料,跟踪检测
白首乌醇提物抑制作用的活性部位,并探讨其可能
的分子机制,为研究白首乌的抗肿瘤作用及其临床
应用提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 药材与细胞株 白首乌饮片(泰安市永春
堂中药饮片有限公司);人肝癌细胞 HepG2(ATCC,
美国)。
1.1.2 试剂及来源 RPMI1640培养基(GIBCO,批
号1243098),胎牛血清(杭州四季青,批号060316),
MTT(Genview,批号 m2128),碘化丙啶(Sigma,批号
094K3731),AnnexinⅤFITC细胞凋亡检测试剂盒(南
京凯基生物发展有限公司,批号KGA107),ECLWest
ernblot显色试剂盒(Pierce,批号HI106361),pJNK1
抗体(Santacruz,批号 E2907),pp38抗体(Santa
cruz,批号E0508),p38抗体(Santacruz,批号L0507),
JNK抗体(SAB,批号21241),pERK42/44(celsigna
ling,批号9106S),ERK(celsignaling,批号9102),β
actin抗体(Sigma,批号A5441),山羊抗小鼠IgG(北
京中杉金桥,批号81095),山羊抗兔IgG(北京中杉金
桥,批号81283),D101大孔吸附树脂(天津市北方天
医化学试剂厂,批号20060316)。
1.1.3 主要仪器 RE52A型旋转蒸发仪(上海亚
荣生化仪器厂),SHBⅢ型循环水式多用真空泵(郑
州长城科工贸有限公司),ThermoScientificForma
CO2孵箱311(美国),Rad450型全自动酶标仪(Bio
Rad,美国),流式细胞仪(BDFACSCalibur,美国)
MiniProteinRI蛋白电泳系统(BioRad,美国)。
1.2 方法
1.2.1 样品制备 取白首乌粗粉200g,用95%乙
醇1000mL于80℃水浴回流提取2次(1h/次),
抽滤,滤液浓缩并减压干燥得白首乌醇提物(A)。
称取100gA上D101大孔吸附树脂柱(预处理),
有文献报道,在醇的浓度低于50%时,洗脱物基本
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无活性[4],因此选用蒸馏水、50%乙醇、90%乙醇和
无水乙醇进行梯度洗脱,收集各部分洗脱液,浓缩,
减压干燥,分别得4个洗脱部位B,C,D,E。
1.2.2 细胞培养 肝癌细胞 HepG2采用 RPMI
1640培养基,含有10%胎牛血清,100U·L-1青霉
素和100μg·L-1硫酸链霉素,在37℃孵箱5%CO2
条件下培养。
1.2.3 MTT法测定 HepG2细胞活力 胰酶消化
HepG2细胞,计数并调整细胞浓度为2×105个/mL,
接种于96孔板中,各孔细胞数约为4×104个,于37
℃、5%CO2条件下培养过夜,次日进行分组加入 A,
C,D,E(终质量浓度分别为150,100,50mg·L-1),
阴性对照组加入DMSO;继续培养24h,终止培养前
4h加20μL(5g·L-1)的MTT于各个孔中;然后吸
去孔中的培养液,再加入150μL的 DMSO,室温振
荡10min;用酶标仪(波长 570nm)测定各孔的 A
值。以同样的方法测6个平行孔,对结果进行统计
分析。
细胞抑制率(%)=(A对照组 -A实验组)/A对照组 ×100%
1.2.4 流式细胞术检测细胞周期与凋亡 细胞用
D处理12h后,胰酶消化实验组和对照组细胞制
备悬液,加入75%的冷无水乙醇,4℃固定18h以
上,800r·min-1离心5min,细胞用 PBS洗 2次,
并加入 50mg·L-1的RNaseA,37℃30min,冰浴
2min,加入50mg·L-1的碘化丙啶染料,4℃闭光
染色30min,然后上机检测,并用 CelQuest软件
分析各组细胞的周期分布,分析 G0/G1期、S期和
G2/M期细胞所占比例。同时按照试剂盒说明进
行 AnnexinⅤFITC法测定细胞凋亡,根据 Annexin
Ⅴ和 PI的荧光强度计算凋亡百分率,实验重复 3
次。
1.2.5 免疫印迹分析 用预冷的 PBS洗细胞 2
次,然后加细胞裂解液(10mmol·L-1TrisHClpH
80,1mmol·L-1EDTA,150mmol·L-1NaCl,1%
NP40,1mmol·L-1PMSF,1%SDS,proteaseinhibitor
cocktails)冰上放置20min,4℃ 13000×g离心20
min,收集上清定量分析。取30μg已定量的总蛋白
进行12% SDSPAGE实验,电转移至硝酸纤维素膜
上,5%脱脂奶粉封闭过夜,加入一抗,室温孵育3h,
PBST洗膜;再加入二抗室温孵育1h,PBST洗膜,应
用ECL显色试剂盒于暗室曝光显影。
1.2.6 统计分析 采用 t检验,P<005认为具有
统计学显著意义。
2 结果
2.1 白首乌不同洗脱部位抑制HepG2细胞增殖
本研究选用50,100,150mg·L-13组梯度来
检测白首乌醇提物、50%乙醇、90%乙醇和无水乙醇
4个洗脱部位对 HepG2细胞增殖的影响,作用时间
为24h,结果如表1所示。MTT结果显示,A,C,D
具有抑制HepG2细胞增殖的活性(表1)。与 A,C,
E相比,90%乙醇洗脱部位(D)的抑制作用更明显,
在100mg·L-1时对HepG2细胞的增殖具有明显的
抑制作用,与对照组相比差异极显著(P<001),且
抑制作用呈剂量依赖性,IC50为130mg·L
-1。
表1 泰山白首乌不同洗脱部位抑制肝癌细胞
HepG2的增殖(珋x±s,n=6)
组别
质量浓度
/mg·L-1

抑制率
/%
对照   0521±0022 0
醇提物(A) 50 0423±0061 1880
  100 0397±0027 2380
  150 0374±00131) 2821
50%洗脱部位(C) 50 0408±0022 2166
  100 0363±00151) 3032
  150 0303±00372) 4070
90%洗脱部位(D) 50 0360±00321) 3090
  100 0269±00262) 4835
  150 0221±00262) 5758
无水乙醇洗脱部位(E) 50 0516±0014 107
  100 0503±0021 346
  150 0490±0018 595
  注:与对照组相比1)P<005,2)P<001(表2,3同)。
2.2 D对肝癌细胞HepG2细胞周期的影响
根据 MTT实验结果,发现样品 D与 A,C,E相
比,具有更强的抑制肝癌细胞增殖作用,因此选用
D(90%的乙醇洗脱部位)进行后续实验研究。通
过碘化丙啶(propidiumiodide,PI)染色,作者应用
流式细胞术检测了 D对肝癌细胞周期的影响。通
常可以用细胞增殖指数PI(proliferationindex)作为
衡量细胞增殖的指标,所谓的 PI就是处于 DNA合
成期及有丝分裂期的细胞在全部细胞中所占比
例,用公式表示为:PI=[(S+G2/M)/(G0/G1+S
+G2/M)]×100%。HepG2细胞经 D处理后,处
于 G0/G1期的细胞数量明显增多,与对照组比较差
异显著(表2),说明 D具有抑制 HepG2细胞增殖
的潜势。
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表2 白首乌90%乙醇洗脱部位对HepG2细胞增殖的抑制作用(珋x±s,n=3) %
处理 G1 S G2 PI
对照 4579±22 3204±25 2321±16 5218±11
90%洗脱部位(D) 6014±271) 2406±141) 1701±081) 4094±092)
2.3 D诱导HepG2细胞凋亡
据文献报道,白首乌中C21甾体苷能够促进肝癌
细胞凋亡,那么D对肝癌细胞的凋亡是否也有诱导
活性呢?因此采用了 AnnexinⅤFITC法检测 D对
肝癌细胞HepG2凋亡的影响。结果表明,HepG2细
胞经D处理后,细胞呈凋亡趋势,且凋亡诱导作用
呈剂量依赖关系(表3)。
表3 白首乌90%乙醇洗脱部位诱导HepG2
细胞凋亡(珋x±s,n=3)
剂量
/mg·L-1
细胞状态/%
正常细胞 早期凋亡细胞 晚期凋亡与坏死细胞
0(对照) 8804±31 698±10 432±03
50 8514±26 1046±18 446±03
100 7536±241) 2016±211) 217±04
150 6720±192) 2847±212) 335±02
200 6010±272) 3624±192) 337±03
2.4 D对MAPK信号途径的影响
促细胞分裂原活化蛋白激酶(MAPkinase)是一
类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,可改变转录因子的磷酸
化状态而参与细胞增殖、凋亡和分化等生理过程的
调控。为了进一步研究 D促进肝癌细胞凋亡的可
能分子机制,采用免疫印迹实验检测不同浓度 D对
HepG2细胞外信号调节的蛋白激酶(ERK)、cJun
氨基端激酶(JNK)/应激激活蛋白激酶(SAPK)和
p38MAPK磷酸化水平的影响。免疫印迹结果显示
(图3),D具有促进 JNK1磷酸化的活性,同时抑制
ERK的磷酸化,p38的磷酸化水平未见明显变化,暗
示D可能通过调节JNK和ERK之间磷酸化水平的
平衡实现对肝癌细胞的增殖与凋亡的调控。
3 讨论
本实验以泰山产白首乌为实验材料,将其醇提
物过大孔吸附树脂后,发现50%和90%的乙醇洗脱
部位均具有抑制肝癌细胞HepG2的活性,前者所含
化学成分定性实验表明主要含有甾体类,有文献报
道甾体是白首乌抗肿瘤的有效部位[8]。对于90%
的洗脱部位,未见相关的研究,因此本实验主要探讨
白首乌90%的乙醇洗脱部位抗肿瘤作用及其机制,
  
1.未处理对照组;2.50mg·L-1;3.100mg·L-1;
4.150mg·L-1。
图3 免疫印迹检测白首乌90%乙醇洗脱部位对MAPK
途径相关蛋白表达水平的影响
为进一步综合利用白首乌提供实验基础。
本研究结果显示,当HepG2细胞用高浓度90%的乙
醇洗脱部位处理后,细胞增殖受到抑制,处于 G0/G1
期的细胞数量明显增加。AnnexinⅤFITC双染结果
证实,90%乙醇洗脱部位还具有诱导 HepG2细胞凋
亡的活性,这可能与其调节 MAPK信号通路成员
ERK和JNK的磷酸化水平相关。MAPK信号转导
通路是近年来细胞信号转导方面非常活跃的研究领
域,该信号通路具有调控肿瘤细胞增殖与分化等功
能,ERK(P42/P44MAPK),JNK/SAPK,p38MAPK3
条通路与肿瘤的发生密切相关[910]。ERK通路主要
被分裂原激活,活化的ERK可转入细胞核内并磷酸
化转录因子cJun,cFos,cMyc等多种因子,调控相
关基因的表达,从而促进细胞的增殖和抑制细胞凋
亡[1112]。而JNK/SAPK通路能被包括肿瘤坏死因
子(TNF)在内的多种胞外刺激而激活,是细胞增殖
与凋亡的重要调控分子。通常认为,当 JNK被磷酸
化激活后,即可调控下游靶基因的表达或靶蛋白的
活性而介导细胞凋亡[13]。
总之,白首乌醇提物具有抑制肝癌的活性,可促
进HepG2肝癌细胞凋亡。但90%的乙醇洗脱部位
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中究竟含有哪些成分,以及何种化合物对肝癌的抑
制起主要作用则需要进一步的实验研究。
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EfectsofrootofCynanchumbungeiethanolicextracton
hepatomaHepG2celsproliferationandapoptosis
FEIHongrong1,WANGLimei1,WANGFengze2
(1.ColegeofPharmacology,Taian271016,China;
2.DepartmentofPhysiology,TaishanMedicaluniversity,Taian271016,China)
[Abstract] Inthisstudy,themechanismandinhibitoryefectofanethanolicextractfromCynanchumbungei(CDT)onhepa
tomaHepG2celsinvitrowasinvestigated.MTTmethodwasemployedtodetectHepG2celproliferation.Flowcytometrymethodwas
usedtodeterminecelcycles.AnnexinⅤFITCapoptosisdetectionkitwasusedtodetectapoptosisofcels.Westernblotwasemployed
toanalyzethephosphorylationlevelofERK,JNK1,andp38.WedemonstratedthatC.bungeiextractcouldsignificantlyinhibitthe
growthofHepG2cels.AnnexinFITCapoptosisdetectionkitandwesternblotresultsindicatedthatC.bungeiethanolicextractcould
inducetheapoptosisofHepG2,suggestingthattheextractinhibitsproliferationandinducetheapoptosismayviaregulatingthephos
phorylationlevelbalanceofERKandJNK.Insummary,C.bungeiethanolicextractcaninhibitthegrowthofHepG2celandinduce
theapoptosisofcelsviathepathwayofMAPK.
[Keywords] Cynanchumbungei;ethanolicextract;apoptosis;hepatoma;MAPK
[责任编辑 张宁宁]
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