目的:观察柑橘类黄酮诺必擂停对K562裸鼠移植瘤的抑制作用,探讨其在抑制肿瘤血管生成方面的作用与机制。方法:构建K562裸鼠移植瘤模型,25只裸鼠分为模型组、诺必擂停低、中、高剂量组和阳性对照组(n=5)。造模24 h后分别给与1%羧甲基纤维素钠溶剂、诺必擂停(12.5,25,50 mg·kg-1)和环磷酰胺(20 mg·kg-1),连续给药18 d,处死,取肿瘤称重计算抑瘤率;免疫组化法检测药物对肿瘤组织VEGF表达及MVD的影响;鸡胚绒毛尿囊膜实验测定药物对血管新生的作用。结果:诺必擂停可显著抑制K562裸鼠移植瘤的生长,抑瘤率达36%~58%,与模型组比较有显著差异(P<0.01);能显著降低肿瘤组织内微血管生成:诺必擂停低、中、高剂量组CD34 表达均低于模型组(中、高剂量组分别P<0.05,P<0.01);抑制VEGF的表达:诺必擂停低、中、高剂量组VEGF均低于模型组(分别P<0.05,P<0.01和P<0.01);抑制CAM血管新生:2,4 μg作用下CAM微血管数显著低于对照组(P<0.01)。结论:诺必擂停可以抑制K562裸鼠移植瘤的生长以及肿瘤血管的生成,其作用机制可能与下调肿瘤组织VEGF的表达有关。
Objective: To observe the inhibitory effect of citrus extract nobiletin on K562 cells xenograft in nude mice and discuss its anticancer activity and mechanism. Method: The model of K562 cells xenograft was established in nude mice. Twenty-five nude mice were divided to five groups. After 24 hrs of inoculation with K562 tumor cells subcutaneously, 1%CMC-Na in the nude mice of model control group, nobiletin (12.5, 25, 50 mg·kg-1) in the nude mice of nobiletin groups and CTX (20 mg·kg-1) in positive control group were administered once every day. The nude mice were killed at 18th day-point of administration. The inhibitory rate of nobiletin on tumor was calculated according to the measured tumor weight. Immunohistochemistry assay was used to determine the effect of nobiletin on VEGF expression and MVD, and CAM assay was used to detect the effect of nobiletin on vessel regeneration. Result: Nobiletin have notable inhibition on K562 cells xenograft in nude mice comparing with model control group (P<0.01), the inhibitory rate of nobiletin groups were 36%-58%. The results of immunohistochemical technology showed that the expression of VEGF in nobiletin groups decreased significantly comparing with the model control group (P<0.05, P<0.01, P<0.01). Nobiletin could remarkably decrease the angiogenesis within tumor tissues. The expression of CD34 in nobiletin low dose group and high dose group was lower than that in model control group (P<0.05, P<0.01). The result of CAM indicated that 4 μg and 2 μg nobiletin could inhibit the new blood vessels of CAM (P<0.01). Conclusion: Nobiletin inhibited the tumor growth and angiogenesis by reducing the VEGF expression of K562 cells xenograft in nude mice.
全 文 :柑橘类黄酮诺必擂停对 K562裸鼠移植瘤的抑制作用
王毓炜1,苏梦琪2,尹家乐1,张洪泉1
(1.扬州大学 医药研究所,江苏 扬州 225001;
2.丽珠医药集团股份有限公司 市场部,广东 珠海 519020)
[摘要] 目的:观察柑橘类黄酮诺必擂停对K562裸鼠移植瘤的抑制作用,探讨其在抑制肿瘤血管生成方面的作用与机
制。方法:构建K562裸鼠移植瘤模型,25只裸鼠分为模型组、诺必擂停低、中、高剂量组和阳性对照组(n=5)。造模24h后
分别给与1%羧甲基纤维素钠溶剂、诺必擂停(125,25,50mg·kg-1)和环磷酰胺(20mg·kg-1),连续给药18d,处死,取肿
瘤称重计算抑瘤率;免疫组化法检测药物对肿瘤组织VEGF表达及MVD的影响;鸡胚绒毛尿囊膜实验测定药物对血管新生的
作用。结果:诺必擂停可显著抑制K562裸鼠移植瘤的生长,抑瘤率达36%~58%,与模型组比较有显著差异(P<001);能显
著降低肿瘤组织内微血管生成:诺必擂停低、中、高剂量组CD34表达均低于模型组(中、高剂量组分别P<005,P<001);抑
制VEGF的表达:诺必擂停低、中、高剂量组VEGF均低于模型组(分别P<005,P<001和P<001);抑制CAM血管新生:
2,4μg作用下CAM微血管数显著低于对照组(P<001)。结论:诺必擂停可以抑制K562裸鼠移植瘤的生长以及肿瘤血管的
生成,其作用机制可能与下调肿瘤组织VEGF的表达有关。
[关键词] 诺必擂停;K562;裸鼠;血管内皮生长因子;微血管密度;鸡胚绒毛尿囊膜
[收稿日期] 20080910
[通信作者] 张洪泉,教授,博士生导师,研究方向肿瘤免疫药
理,Tel:(0514)87978821,Email:hqzhangyz@126.com
[作者简介] 王毓炜,硕士研究生,研究方向肿瘤药理,Email:
wyw1981@163.com
诺必擂停(nobiletin)是从芸香科植物柑橘及其
栽培变种的果实中提取的一种类黄酮,化学结构:5,
6,7,8,3′4′六甲氧基黄酮(5,6,7,8,3′4′hexa
methoxyflavone)[1]。近年来国内外研究表明诺必擂
停具有抗肿瘤作用[24]。前期实验证实,诺必擂停对
白血病细胞株K562,HL60具有体外增殖抑制及诱
导凋亡的作用[5]。本研究通过构建 K562裸鼠体内
异种移植模型,进一步探讨诺必擂停在体抗白血病
的作用及可能的作用机制。
1 材料
1.1 主要试剂与药品 诺必擂停粉剂:淡黄色粉末
(纯度989%,批号040807,南京神州佳美药物研究
有限公司),临用前用吐温80研磨,以1%羧甲基纤
维素钠(CMCNa)配至所需浓度。环磷酰胺(CTX,
江苏恒瑞股份有限公司,批号06071521),临用前以
生理盐水配制,4℃保存。兔抗人 CD34单克隆抗
体,兔抗人VEGF多克隆抗体(A20),购自美国san
tacruz公司;DAB显色试剂盒(50781680),SP免疫
组化试剂盒(51282108),购自武汉博士德。
1.2 动物与细胞 SPF级 BABL/c纯系雄性裸鼠,
18~22g,由中国医学科学院上海实验动物繁育中心
提供,合格证号SCXX(沪)20030003;慢性髓性白血
病细胞株K562,购自中国科学院上海细胞所。细胞
常规培养于含10%小牛血清的RPMI1640培养液中。
2 方法
2.1 模型的建立及分组给药 接种前24h对裸鼠
进行亚致死剂量照射,照射强度为 400cGy[6]。取
对数生长期的K562细胞,用PBS调节细胞密度1×
108/mL,右侧肩胛部皮下接种裸鼠25只,02mL/
只(2×107个/只)。24h后将动物随机分成5组,每
组5只:诺必擂停治疗组灌胃给药(ig)、CTX治疗组
腹腔注射(ip)、模型组(ig)。给药剂量:诺必擂停治
疗组(125,25,50mg·kg-1)、CTX治疗组(20mg
·kg-1)和模型组(1%羧甲基纤维素钠溶剂)。给
药体积10mL·kg-1。接种后次日开始给药,每天1
次,连续18d。
2.2 体内抑瘤实验 实验前每只裸小鼠称重记录,
实验期间观察各组裸小鼠的一般情况及肿瘤生长大
小,用游标卡尺每3d测量1次瘤体大小,长轴(a)、
短轴(b),根据体积近似公式 V=ab2/2计算肿瘤体
积,绘制肿瘤体积增长曲线。停药后第2天称重记
录,处死小鼠。剥离肿瘤称重,计算肿瘤抑制率并进
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行数据分析。
抑瘤率=(1-治疗组瘤重/模型组瘤重)×100%
2.3 免疫组化检测VEGF及MVD 将瘤体剥离后
迅速放入10%的甲醛溶液中固定,石蜡包埋,4μm
连续切片,其中取1张常规HE染色,余片按相关试
剂盒说明进行,以 SP免疫组化法测定瘤体中的
VEGF及MVD的表达情况(用PBS液代替一抗作为
阴性对照,DAB显色)。结果判定:VEGF阳性细胞
核膜、胞浆着色均为棕黄色,应用瑞医病理图文分析
系统进行图象半定量分析,每张切片随机选取5个
高倍视野(×200),分别测定其平均积分吸光度和
阳性细胞所占面积百分比,分别取其均值作为该片
的代表值;肿瘤微血管密度(MVD)测定以 CD34单
抗标记血管内皮细胞,参照 Weidner[7]的方法,先在
低倍镜(×100)下全面观察切片,以确定肿瘤内血
管密度最高处,高血管密度区多位于肿瘤边缘,再在
高倍镜(×200)下以肿瘤内任何一个棕色染色的内
皮细胞或细胞丛作为一个血管,但肌层较厚及管腔
面积大于8个红细胞直径的血管不计数,不以含有
红细胞或出现管腔作为判断标准。记录5个视野内
的微血管数,取其平均数作为该片的MVD值。
2.4 鸡胚绒毛尿囊膜血管新生模型实验[8] 鸡胚
绒毛 尿 囊 膜 (chickenchorioalantoicmembrane,
CAM)血管新生模型实验,取6日龄胚蛋20只,随机
分为4组,每组5只。在照卵灯下寻找胚头,在胚头
右下方05~1cm处(此处为鸡胚尿囊膜血管稀少
区域)划定1cm×1cm区域,确定开窗位置。乙醇
常规消毒后,用眼科镊开1个小窗,用75%乙醇消
毒开窗部位,手术剪移去蛋壳和内壳膜,暴露鸡胚尿
囊膜。将总量为4,2,1μg的药物各10μL滴于1
mm3的无菌明胶海绵上,对照组加入等量PBS。透明
胶纸贴封后继续孵育,每天观察血管新生的情况,2d
后揭除透明胶带,加入适量甲醇固定。剪取适当大小
的鸡胚尿囊膜,平铺于玻片上,于显微镜下拍照观察
结果。分析软件计数明胶海绵区域的微血管数。
2.5 统计学处理 实验数据用 珋x±s表示,各给药
组与模型组比较为完全随机设计多样本均数的比
较,采用单因素方差分析,运用SPSS100软件进行
数据分析。P<005表示有显著性差异。
3 结果
3.1 肿瘤生长曲线 接种约6d后肿瘤逐渐增大,
给药组肿瘤的生长速度较对照组变慢,体积也较小,
肿瘤体积增长曲线见图1。
图1 K562裸鼠异种移植瘤体积生长曲线
3.2 瘤重比较及抑瘤率计算 实验结束时各组动
物无1只死亡,皮下肿瘤生长良好,诺必擂停各组抑
瘤率为36%~58%,CTX的抑瘤率为76%(表1)。
表1 诺必擂停对K562裸鼠异种移植瘤的增殖抑制作用(珋x±s,n=5)
组别
剂量
/mg·kg-1
体重/g
开始 结束
瘤重
/g
抑瘤率
/%
模型 - 2209±039 2448±111 117±011
诺必擂停 125 2210±038 2390±067 075±0112) 36
25 2241±032 2430±038 074±0102) 38
50 2245±036 2428±038 050±0122) 58
环磷酰胺 20 2232±024 2459±075 028±0262) 76
注:与模型组比较1)P<005,2)P<001(表2同)。
3.3 VEGF表达的检测 VEGF表达为阳性的细胞
核膜、胞浆着色均为棕黄色,实验结果显示,VEGF
在肿瘤组织中高表达,用药后表达下降,与模型组比
较,诺必擂停各剂量组的阳性面积的百分比与模型
组比较显著降低(图2,表2)。
3.4 MVD的测定 以细胞质及核内出现棕黄色反
应物即为阳性,显微镜下检测5个独立高视野,可见
CD34在肿瘤组织中高表达(图3),与模型组比较,
诺必擂停各剂量组的微血管数与模型对照组比较均
降低(图 4)。其中诺必擂停中、高剂量组与模型
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A.模型组;B.诺必擂停125mg·kg-1;C.诺必擂停25mg·kg-1;D.诺必擂停50mg·kg-1;E.环磷酰胺20mg·kg-1。
图2 诺必擂停对K562裸鼠移植瘤组织中VEGF表达的影响(×400)
表2 诺必擂停对K562裸鼠移植瘤组织中
VEGF表达的影响(珋x±s,n=5)
组别
剂量
/mg·kg-1
VEGF
A 阳性面积/%
模型 - 013±004 6991±987
诺必擂停 125 016±0041) 5650±11131)
25 023±0062) 3469±6592)
50 025±0062) 3191±10062)
环磷酰胺 20 025±0052) 3204±8342)
对照组比较差异显著(P<005)。
3.5 CAM新生血管测定 微血管以明胶海绵为中
心呈辐射状分部,结果表明,4μg/蛋和2μg/蛋诺必
擂停能显著抑制新生血管的形成。当药物浓度为4
μg/蛋时,诺必擂停几乎抑制了所有除主血管之外
的新生血管(表3)。
4 讨论
慢 性 粒 细 胞 白 血 病 (chronic myelocytic
leukemia,CML)是一类起源于造血干细胞的恶性疾
A.模型组;B.诺必擂停12.5mg·kg-1;C.诺必擂停25mg·kg-1。
图3 诺必擂停对K562裸鼠移植瘤组织中CD34表达的影响(×200)
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1.模型组;2.诺必擂停12.5mg·kg-1;3.诺必擂停25mg·kg-1;
4.诺必擂停50mg·kg-1;5.环磷酰胺20mg·kg-1;与模型组
比较1)P<005,2)P<001。
图4 诺必擂停对K562裸鼠移植瘤组织中MVD
的影响(n=5)
表3 诺必擂停对CAM新生血管的影响(珋x±s,n=5)
组别 剂量/g·L-1 微血管数
PBS对照 - 3070±538
诺必擂停 01 2810±374
02 2130±3513)
04 1490±3263)
注:与PBS对照组比较3)P<001。
病,白血病细胞在骨髓和其他造血组织中增生积聚,
抑制正常造血。化疗仍是目前临床治疗 CML最常
用的手段,但常用化疗药物不仅对白血病细胞具有
杀伤作用,同时对人体正常组织细胞损害较大。寻
找高效低毒的抗癌药已是当务之急。近年,天然抗
癌药物成为世界新药研发的热点。柑橘类果实是我
国传统的中药材,早在 2000多年前的《神农本草
经》里就有柑橘药用的记载,一般以橘皮入药,诺必
擂停即是自橘皮中提取的类黄酮单体。现已证实的
柑橘类黄酮的生物活性包括:抗癌、抗炎、抗病毒、清
除自由基、防治心血管疾病等[9]。
本研究以 K562裸小鼠移植瘤模型,研究诺必
擂停的抗肿瘤作用及其机制。结果表明,诺必擂停
灌胃给药对 K562移植瘤有明显抑制作用,且呈剂
量依赖趋势,其抑瘤作用与CTX相似。实验中还观
察到诺必擂停各组裸小鼠一般状态较CTX组好,能
够改善荷瘤鼠的生存质量,未见毒副作用。
肿瘤血管的形成是肿瘤生长和转移的基础,原
发肿瘤的生长和转移依赖于新生血管生成[10]。越
来越多的证据显示,白血病也是一种血管新生依赖
性肿瘤。临床研究表明[11],白血病病人骨髓的微血
管密度与正常人群相比较都有显著性的提高,微血
管密度增加的倍数都在 17~7倍,其中 CML患
者〗,其骨髓组织中微血管密度和微血管区域在各种
白血病中均表现为最高。说明白血病在恶性转化过
程中,也同样存在新生血管调控的紊乱,并导致了肿
瘤相关毛细血管网的形成,进而刺激白血病细胞的
存活和增殖。因此,抗血管新生已成为白血病治疗
新的靶点。
本研究采用经典的鸡胚绒毛尿囊膜血管新生实
验模型分析了诺必擂停对血管新生的影响。实验结
果表明诺必擂停能有效抑制 CAM血管新生,经1,
2,4μg/蛋诺必擂停处理后 CAM血管新生的能力分
别下降了 847%,3062%和 5147%。MVD是被
认为最能反映肿瘤血管生长的指标之一,它与肿瘤
细胞的营养和供氧有关。肿瘤侵润转移的早期,周
围组织就有大量的微血管生成,免疫组化法用CD34
标识血管内皮,血管呈现棕黄色或黄色,高倍镜下计
数血管的条数,对判断肿瘤恶性程度、患者预后有重
要的意义。研究表明,模型对照组中 CD34阳性细
胞高表达,诺必擂停各剂量组均能抑制肿瘤组织中
的微血管数,其中以中、高剂量组对微血管的抑制作
用显著。
文献报道[1213],在肿瘤血管生成过程中,肿瘤
细胞与血管内皮细胞相互依赖生存。由血管内皮细
胞产生的各种生长因子对肿瘤生长具有旁分泌作
用。同时,肿瘤细胞又可分泌血管内皮细胞生存和
增殖所需要的有丝分裂原和动力原。VEGF表达于
血管内皮细胞、肿瘤细胞、某些炎症细胞和间质细胞
等。免疫染色发现其定位于细胞质,特别是细胞核
周围,是最重要也是最具有代表性的血管生长因子,
是一种对血管生长有强诱导作用且是目前所知的唯
一特异性作用于血管内皮细胞的一种生长因子,它
的生物学特性与实体肿瘤的生长密切相关,VEGF
的高表达可刺激肿瘤血管的形成,与血管生成和肿
瘤生长相辅相成、相互依赖,导致肿瘤血管无限制地
扩增,使肿瘤细胞无节制地生长,促进恶性肿瘤细胞
的转移[14]。抑制 VEGF的生成则可抑制肿瘤的生
长及转移。本实验结果证明,诺必擂停各剂量组均
可下调VEGF的表达,提示诺必擂停抗肿瘤血管生
成与其下调VEGF表达有关。同时实验还证实该药
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在体外可抑制CAM的血管新生能力,并能降低肿瘤
组织的微血管密度。诺必擂停下调肿瘤组织 VEGF
的表达可能是其抑制肿瘤组织生长以及抗肿瘤血管
生成的机制之一。
[参考文献]
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EfectofnobiletinonK562celsxenograftinnudemice
WANGYuwei1,SUMengqi2,YINJiale1,ZHANGHongquan1
(1.DepartmentofPharmacology,InstituteofMedicineandPharmacy,YangzhouUniversity,Yangzhou225001,China;
2.MarketingDepartment,LivzonPharmaceuticalGroupInc.,Zhuhai519020,China)
[Abstract] Objective:ToobservetheinhibitoryefectofcitrusextractnobiletinonK562celsxenograftinnudemiceanddis
cussitsanticanceractivityandmechanism.Method:ThemodelofK562celsxenograftwasestablishedinnudemice.Twentyfive
nudemiceweredividedtofivegroups.After24hrsofinoculationwithK562tumorcelssubcutaneously,1%CMCNainthenudemice
ofmodelcontrolgroup,nobiletin(125,25,50mg·kg-1)inthenudemiceofnobiletingroupsandCTX(20mg·kg-1)inpositive
controlgroupwereadministeredonceeveryday.Thenudemicewerekiledat18thdaypointofadministration.Theinhibitoryrateof
nobiletinontumorwascalculatedaccordingtothemeasuredtumorweight.Immunohistochemistryassaywasusedtodeterminetheefect
ofnobiletinonVEGFexpressionandMVD,andCAMassaywasusedtodetecttheefectofnobiletinonvesselregeneration.Result:
NobiletinhavenotableinhibitiononK562celsxenograftinnudemicecomparingwithmodelcontrolgroup(P<001),theinhibitory
rateofnobiletingroupswere36%58%.TheresultsofimmunohistochemicaltechnologyshowedthattheexpressionofVEGFinnobile
tingroupsdecreasedsignificantlycomparingwiththemodelcontrolgroup(P<005,P<001,P<001).Nobiletincouldremark
ablydecreasetheangiogenesiswithintumortissues.TheexpressionofCD34innobiletinlowdosegroupandhighdosegroupwaslower
thanthatinmodelcontrolgroup(P<005,P<001).TheresultofCAMindicatedthat4μgand2μgnobiletincouldinhibitthe
newbloodvesselsofCAM(P<001).Conclusion:NobiletininhibitedthetumorgrowthandangiogenesisbyreducingtheVEGFex
pressionofK562celsxenograftinnudemice.
[Keywords] nobiletin;K562;Nudemice;VEGF;MVD;CAM
[责任编辑 古云侠]
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