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Morroniside inhibits H2O2-induced apoptosis in cultured nerve cells

莫诺苷抑制H2O2诱导的神经细胞凋亡



全 文 :thetopattheconcentrationof30μmol·L-1(P<001)Butthemetforminmadenodiferencewiththenegativecontrolgrouponthe
expressionofHNF4αandtheactivityofGKConclusion:Itissuggestedthattheefectsofberberineonimprovingglucosemetabolism
canbemechanicalyassociatedwithitsupregulatingtheHNF4αexpressionandinducingtheactivityofhepaticglucokinase
[Keywords] berberine;hepatocytenuclearfactor;primaryhepatocytes;glucokinase
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20071120
[基金项目]  国家自然科学基金(30740053);北京市自然科
学基金 (7062031,7050001,7032013);北京 市科技计划项目
(D0206001043191);国家“973”计划项目(2003CB517104);首都医
科大学基础临床课题(2004JL02,2006JL09);神经病性疾病学教育部
重点实验室2007年课题(200704)
[通讯作者] 王文,Tel:(010)83198881,Email:lzwwang@ya
hoocomcn
莫诺苷抑制 H2O2诱导的神经细胞凋亡
艾厚喜1,王 文1,孙芳玲2,黄文婷2,安 宜2,李 林1
(1首都医科大学 宣武医院 药物研究室 神经变性病学教育部重点实验室,北京 100053;
2北京理工大学 生命科学与技术学院 生物技术系,北京 100081)
[摘要] 目的:研究莫诺苷对氧化应急诱导的神经细胞凋亡的影响。方法:培养的人神经母细胞瘤(SH
SY5Y)神经细胞加入莫诺苷(1,10,100μmol·L-1)预孵育24h,加入H2O2(500μmol·L
-1)作用18h诱导产生氧
化损伤,测定对细胞内超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响;用 Westernblot方法检测 caspase3,caspase9,Bcl2和
Bax的表达。结果:莫诺苷(10,100μmol·L-1)抑制氧化损伤,与模型组相比,SOD活性分别增加了14%(P<
001)和11%(P<005);莫诺苷(1,10,100μmol·L-1)与模型组相比,caspase3的含量分别减少了31%(P<
001),103%(P<0001)和95%(P<0001),caspase9的含量分别减少了71%(P<0001),132%(P<0001)和
37%(P<005),Bcl2分别增加了88%(P<001),121%(P<0001)和60%(P<001),对Bax没有影响。结论:
莫诺苷可通过抗氧化作用抑制H2O2诱导的神经细胞凋亡,具有神经保护作用。
[关键词] 莫诺苷;SHSY5Y细胞系;氧化应激;细胞凋亡
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)18210904
  脑血管疾病是当前威胁人类健康的三大主要疾
病之一,缺血性脑血管病占脑血管病的80%以上。
在脑缺血早期,自由基损伤、兴奋性神经毒性和反复
细胞膜去极化导致能量衰竭引起级联式瀑布反应,
破坏了“神经血管单元”(neurovascularunit)稳态,
导致神经元细胞凋亡以及微血管、血脑屏障破
坏[1]。脑保护药具有抑制自由基损伤,降低兴奋性
神经毒性,减小脑缺血/再灌注损伤,保护或者修复
神经功能的作用,目前临床应用的脑保护药有动物
实验有效而临床应用无效的问题,从中药、天然药物
中筛选先导化合物,发现具有脑保护作用的新药就
显得非常重要[2]。笔者对33味中药进行了神经保
护作用筛选,发现山茱萸环烯醚萜苷对 D半乳糖致
脑老化痴呆小鼠模型及光化学诱导的脑梗死大鼠模
型均具有改善作用,并能提高隔海马穹隆伞切断拟
Alzheimer病(AD)模型大鼠的学习记忆功能,明显
减少模型鼠内侧隔核区和海马齿状回多形层神经元
的丧失[34]。对山茱萸环烯醚萜苷进一步分离,得
到莫诺苷,已经研究了莫诺苷对正常神经细胞以及
氧化损伤诱导的神经细胞凋亡的影响[56],通过本实
验观察中药有效成分莫诺苷对 H2O2诱导的 SH
SY5Y细胞超氧化物歧化酶(SOD),caspase3,
caspase9,Bcl2,Bax的影响,确定它抑制神经细胞
凋亡的作用及机制,为进一步研究莫诺苷脑保护作
用提供依据。
1 材料
11 药物与试剂 莫诺苷由本室从山茱萸中提取
制备,用 HPLC分析,纯度985%;分别用001mol
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    中 国 中 药 杂 志
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·L-1PBS配制成溶液,022μm滤膜过滤后,分装,
-20℃保存。二甲基亚砜(DMSO),北京化工厂产
品;2',7'dichlorodihydrofluoresceindiacetate(DCFH
DA),购自美国 Sigma公司。βactin兔多抗 IgG,
Bcl2鼠单抗 IgG,Bax鼠单抗 IgG、辣根酶标记山羊
抗鼠IgG,caspase3和caspase9兔多抗,美国Santa
Cruz公司;SOD试剂盒,南京建成生物工程研究所;
其他试剂为国产分析纯。
12 仪器 NikoneclipseTE300倒置显微镜(日本尼
康公司产品),Tc2323型 CO2培养箱(美国 SHELL/
JB),IMT-2型全自动酶标仪(法国DiagnosticPasteur
LP400型)、Packard8453型紫外分光光度计(美国
Hewlet)、流式细胞仪(美国 FACSCalidur)。
2 方法
21 莫诺苷的提取分离 山茱萸用水提取3次,合
并水溶液,减压浓缩,加乙醇至醇含量达 80%,静
置,滤过,减压回收乙醇,干燥,过硅胶柱,CHCl3
MeOH梯度洗脱(15∶1~6∶1),硅胶柱色谱分离纯
化,甲醇重结晶,得到莫诺苷。
22 细胞培养条件 MEM培养基中加入体积分数
为01的灭活胎牛血清,15mmol·L-1HEPES、青霉
素1×105U·L-1、链霉素1×105U·L-1,在体积分
数为005CO2,37℃的孵箱中培养,每周换液2次,
传代1次。细胞株:人神经母细胞瘤SHSY5Y细胞
株由瑞典卡罗林斯卡研究所 BengtWinblad教授和
裴进京博士赠送。
23 SOD的测定 细胞加入不同浓度的药物孵育
24h后,加入 H2O2(500μmol·L
-1)损伤18h,用
胰蛋白酶裂解,按照试剂盒说明测定SOD活性。
24 caspase3,caspase9,Bcl2,Bax的测定 West
ernblot法将SY5Y细胞以密度为1×107个/L接种
于75cm2培养瓶中,待细胞生长至90%时,更换无
血清培养基,分组。24h后弃去原培养液,用预冷
的磷酸盐缓冲液洗2遍,加入10mL细胞裂解液,
冰浴中提取细胞蛋白质。20min后,用细胞刮刀将
细胞裂解物刮下收集到 15mLEpendorf管中,
15000r·min-1,4℃离心 30min,取上清。应用
BioRad蛋白质测定试剂盒检测蛋白质含量,以控制
样品的加样量。80~120V电压下SDS聚丙稀酰胺
凝胶电泳,转膜,5%奶粉封闭,分别加一抗 caspase
3,caspase9,Bcl2,Bax稀释(1∶500),二抗,碱性磷
酸酶显色系统显色。扫描仪扫描电泳条带,用软件
分析数值。
25 统计学分析 应用SPSS115软件做t检验统
计分析,计数资料数据以 珋x±s表示。
3 结果
31 莫诺苷的鉴定 白色粉末,MSm/z425+[M+
NH4,405
-M-H]。1HNMR(400MHz,D2O)δ:365
(3H,s,OCH3),481(1H,d,J=40Hz,H1′),
578(1H,d,H7),750(1H,s,H3)。13CNMR(100
MHz,D2O)δ:9523(C1),15371(C3),10991(C
4),2553(C5),3202(C6),9055(C7),6494
(C8),3817(C9),1832(C10),16915(C11),
5148(C12),9845(C1′),7262(C2′),7554(C
3′),6931(C4′),7593(C5′),6036(C6′)。波
谱数据与文献[7]报道一致,鉴定为莫诺苷(图1)。
图1 莫诺苷化学结构式
32 莫诺苷对SOD活性的影响 SHSY5Y细胞对
照组SOD的活性为4847U·mg-1,加入H2O2(500
μmol·L-1)孵育 18h细胞内 SOD活性显著降低
(3992U·mg-1)(P<001);加入莫诺苷(10,100
μmol·L-1)与SY5Y细胞预孵育24h,再加入H2O2
(500μmol·L-1)与SY5Y细胞孵育18h,与模型组
相比,细胞内 SOD的活性分别为14%(P<001)、
11%(P<005),阳性对照药VitE(10μmol·L-1)使
细胞内SOD活性增加了18%(P<001)。结果表明
莫诺苷有显著抑制H2O2引起SY5Y细胞内SOD降低
的作用,表明莫诺苷有抗氧化作用。见表1。
表1 莫诺苷对H2O2诱导SHSY5Y细胞SOD活性的影响
组别 剂量/μmol·L-1 SOD活性/U·mg-1
正常 - 4847±31
模型 - 3992±841)
莫诺苷 1 3851±65
  10 4534±453)
  100 4229±432)
VitE 10 4725±173)
  注:与正常组相比1)P<001;与模型组相比2)P<005,3)P<
001
33 莫诺苷对 caspase3和 caspase9的影响 
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SY5Y细胞加入H2O2(500μmol·L
-1)孵育18h,细
胞caspase3和caspase9含量与对照组比较分别显
著增加了161%和205%(P<0001);加入莫诺苷
(1,10,100μmol·L-1)与 SY5Y细胞预孵育24h,
再加入 H2O2(500μmol·L
-1)与 SY5Y细胞孵育
18h,与模型组相比,ccaspase3的含量减少了31%
(P<001),103%(P<0001),95%(P<0001),
caspase9的含量减少了 71%(P<0001),132%
(P<0001),37%(P<005),阳性对照药VitE(10
μmol·L-1)使细胞内caspase3,caspase9含量显著
降低(P<0001),表明莫诺苷有抑制细胞凋亡的作
用。见表2。
表2 莫诺苷对H2O2损伤SHSY5Y细胞
caspase3,caspase9表达的影响(珋x±s)
组别
剂量
/μmol·L-1
Caspase3 Caspase9
正常 - 100±005 100±001
模型 - 161±0071) 205±0091)
莫诺苷 1 130±0082) 134±0043)
  10 058±0033) 073±0053)
  100 066±0023) 168±0184)
VitE 10 080±0073) 090±0053)
  注:与正常组相比1)P<0001;与模型组相比2)P<001,3)P<
0001,4)P<005
34 莫诺苷对Bcl2,Bax的影响 SY5Y细胞加入
H2O2(500μmol·L
-1)孵育18h,细胞Bcl2含量与
对照组比较降低了 46%(P<001);加入莫诺苷
(1,10,100μmol·L-1)与 SY5Y细胞预孵育24h,
再加入 H2O2(500μmol·L
-1)与 SY5Y细胞孵育
18h,与模型组相比,Bcl2分别增加了 88%(P<
001),121%(P<0001),60%(P<001),阳性对
照药VitE(10μmol·L-1)使细胞内 Bcl2增加了
90%(P<001),但是在此条件下,对于 Bax的含量
没有影响,结果表明莫诺苷有抑制细胞凋亡的作用。
见表3。
4 讨论
脑缺血时神经元能表达环氧合酶2(cyclooxyge
nase2,Cox2)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS),激活
小胶质细胞产生活性氧(reactiveoxygenspecies,
ROS),ROS以线粒体为靶点进行攻击,线粒体氧化
损伤,开放线粒体通透转换孔,使细胞色素 C(Cyt
C)大量释放到胞浆中,CytC与 dATP、凋亡蛋白酶
激活因子结合形成复合物,激活caspase9;caspase9
   表3 莫诺苷对H2O2损伤SHSY5Y细胞
Bcl2表达的影响(珋x±s)
组别
剂量
/μmol·L-1
Bcl2
正常 - 100±009
模型 - 053±0011)
莫诺苷 1 096±0042)
  10 114±0083)
  100 085±0112)
VitE 10 099±0062)
  注:与正常组相比1)P<001;与模型组相比2)P<001,3)P<
0001
切割后激活caspase3,caspase3是凋亡的最终执行
蛋白,诱导神经细胞凋亡。Bcl2家族能够调节线粒
体膜的通透性,下调 Bcl2或者过度表达 Bl2家族
中促凋亡基因 Bax,均能增加线粒体膜的通透性,
Bax是强有力的促凋亡分子,能与抑制凋亡的蛋白
Bcl2,BclX1形成二聚体,阻断它们抑制凋亡的作
用。由试验表明,Bax可以从胞浆转移到线粒体,增
加线粒体的通透性,释放 CytC进入胞浆,激活
caspase3,诱导细胞坏死和凋亡,导致神经元凋亡以
及微血管、血脑屏障破坏,破坏了“神经血管单元”
(neurovascularunit)[1]稳态。脑保护药具有抗自由
基、抑制钙超载,保护和修复神经功能的作用,能降
低缺血性脑损伤病人死亡率和致残率,目前国际研
发新的脑保护药重点转向中药、天然药物,筛选新的
有抗氧化作用的化合物,研制新结构类型、新作用机
制的脑保护药[8]。本室前期实验表明,山茱萸烯醚
萜苷能够增加内源性神经营养因子的产生,改善微
环境,减小Ca2+超载,抑制炎性因子,对神经有保护
与修复作用,改善学习记忆能力,抑制神经元死
亡[34]。
SHSY5Y细胞系是一种分化程度较低的人神
经母细胞瘤系,该细胞繁殖快,细胞形态、生理和生
化功能与正常神经细胞相似,被广泛应用于神经系
统疾病发病机制和药物作用机制方面的研究[910]。
H2O2加入到SHSY5Y细胞孵育,H2O2释放OH
-,目
前认为有以下3条途径损伤脑组织:①攻击线粒体
释放细胞色素C(CytC),CytC激活caspase,诱导细
胞凋亡;②攻击DNA修复酶APE致脑缺血性损伤;
③上调 NFκB使 Cox2,iNOS等表达增加,造成脑
损伤[11]。笔者进一步分离得到莫诺苷,对它的脑保
护作用进行研究。已经报到了莫诺苷对正常神经细
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胞有促进细胞增长以及抗氧化损伤诱导的神经细胞
凋亡的作用[56],本次试验对莫诺苷抗凋亡机制进行
探索。
细胞内抗氧化屏障主要有2个系统:以 SOD为
代表的超氧化物歧化酶抗氧化酶系统,以GSH为代
表的细胞内小分子抗氧化物质,正常情况下相互协
调,保持细胞内环境的稳定,在氧化应激状态下,发
挥清除自由基的作用。本实验中,SY5Y细胞加入
H2O2(500μmol·L
-1)孵育18h,引起 SOD活性下
降,caspase9和 caspase3上调,以及 Bcl2下调,加
入莫诺苷后,提高了神经细胞内 SOD含量,保持细
胞膜、线粒体的稳定,降低自由基对 DNA、蛋白质的
破坏,减小细胞内 caspase9和 caspase3的上调,抑
制了Bcl2下调,从而达到抑制细胞由于 H2O2诱导
产生的凋亡,这为进一步研究莫诺苷的神经保护作
用提供了依据。
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(1DepartmentofPharmacology,XuanwuHospitalofCapitalMedicalUniversity,KeyLaboratoryfor
NeurodegenerativeDiseasesofMinistryofEducation,Beijing100053,China;
2SchoolofLifeScienceandTechnology,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsofmoronisideonH2O2inducedapoptosisinnervecelsMethod:Human
neuroblastomacellineSHSY5Ycelswerepreincubaedwithmoroniside(1,10,and100μmol·L-1)for24hpriortoexposureto
H2O2(500μmol·L
-1)for18hTheactivityofreactiveSODwasmeasuredbyabiochemicalassayTheexpressionofcaspase3,
caspase9,Bcl2andBaxwasdeterminedbyWasternblotingmethodResult:Pretreatmentofthecelswithmoroniside(10and100
μmol·L-1)increasdSODactivityby14% (P<001)and11% (P<005)incomparisonwithcelsexposedonlytoH2O2Moro
niside(1,10,100μmol·L-1)loweredcaspase3levelby31% (P<001),103% (P<0001)and95% (P<0001),de
creasedcaspase9contentby71% (P<0001),132% (P<0001)and37% (P<005),andincreasdBcl1levelby88% (P<
001),121% (P<0001)and60% (P<001)respectivelybutnosignificantchangeoccuredinBaxlevelincomparisonwithcels
exposedonlytoH2O2Conclusion:MoronisidehasneuroprotectionefectagainstH2O2inducedoxidationinjuryinnervecel
[Keywords] moroniside;SHSY5Ycelline;oxidativestress;apoptosis
[责任编辑 古云侠]
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