全 文 :黄芪、山茱萸对肾炎小鼠尿蛋白谱的影响
黄黎明1,2,石晓强2,梁 恒2
(1.解放军第451医院 药剂科,陕西 西安 710054;
2.西安交通大学 生物医学信息工程教育部重点实验室 分离科学研究所,陕西 西安 710049)
[摘要] 目的:研究黄芪、山茱萸对肾炎小鼠尿蛋白谱的影响,旨在探讨中药治疗肾炎的分子学机制。方法:
给小鼠注射右旋糖苷,造成慢性肾炎模型。动物随机分为黄芪组(灌胃,20g·kg-1·d-1)、山茱萸组(灌胃,10g·
kg-1·d-1)、模型对照组(灌胃饮用水),另设正常对照组。造模同时给药,每天1次,连续12周。末次给药后,收
集各组动物24h尿液,分别用非浓缩尿液和冷冻干燥尿液作为样本,采用微流控芯片分析技术,对各实验组小鼠的
尿样蛋白质进行分离、分析,比较各组动物尿样蛋白谱的差异。结果:模型对照组动物尿样中的蛋白质种类明显多
于正常对照组,相对分子质量大于43×103的蛋白种类和相对含量均明显增加;给予黄芪、山茱萸治疗的动物尿蛋
白种类明显减少,尤其是相对分子质量大于50×103的蛋白质明显减少,尿蛋白谱有明显改变,趋近于正常对照组
的图谱。同时发现非浓缩尿样蛋白质以相对分子质量29,32,43,52,68,76×103为主,而浓缩尿样蛋白质主要为相
对分子质量22,24,32,46×103的蛋白质,后者相对分子质量大于50×103的蛋白质明显减少。结论:黄芪和山茱萸
具有降低肾炎小鼠尿中蛋白含量和种类的作用,提示两药具有保护肾脏的作用。
[关键词] 微流控芯片;尿蛋白;黄芪;山茱萸;肾炎
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)13132405
[收稿日期] 20060610
[通讯作者] 黄黎明,Tel:(029)84734252,Email:liming
dawn71@163.com
笔者以前通过对正常小鼠和病理状态下小鼠肾
脏双向电泳结果的数字化图谱分析和比较,发现大
量差异蛋白,并发现山茱萸提取物可以改善肾炎小
鼠的肾功能,显著降低尿蛋白含量,同时引发一系列
肾脏组织蛋白质表达水平的改变[1,2]。本实验继续
对慢性肾炎小鼠尿液中的蛋白质进行了微流控芯片
分析,实验中对比了20多例肾炎模型小鼠、正常小
鼠和服用了山茱萸、黄芪提取物的肾炎小鼠尿液中
的蛋白质谱,以期获得各处理条件下微量差异蛋白
的信息,为进一步探讨慢性肾炎的发病机制和中药
治疗慢性肾炎的机制寻找分子学依据。
本实验中使用的微流控芯片是将毛细管电泳的
原理成功转移到一块芯片平板上,此平板上整合了
样品分离、染色、检测等多个实验步骤,有一条独立
的分离通道,一次检测可以同时完成11个样品的分
析工作。其突出优点在于通过芯片通道中的微流控
操作,容易在低于普通化学分析几个数量级的体积
(纳升至微升)水平上,实现微机控制的高效率、自
动化定量操作[3]。
1 材料
1.1 药物及试剂 山茱萸为山茱萸Cornusoficina
lisSieb.etZucc.的干燥成熟果肉;黄芪为膜荚黄芪
Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.的干燥根,二
药材均为《中国药典》收载的品种,由陕西中医学院
药学系王继涛教授鉴定。实验用山茱萸提取物依据
文献方法[4]获得,黄芪提取物(每毫升含生药10
g,由本实验室提供);分离蛋白质芯片实验室组件
(Protein200LabChipKit,安捷伦公司提供,No.
50654430,包括安捷伦蛋白质分析用芯片;芯片分
析用试剂、染料及配件等);上标蛋白、梯度标记(安
捷伦公司 No.50654434);下标蛋白(安捷伦公司
No.50654430);二硫苏糖醇(DTT)、十二烷基硫酸
钠(SDS)(洛阳华美公司,为进口分装,批号
2001021);右旋糖苷(中国医药集团上海化学试剂
公司,批号20010218);葡聚糖凝胶G150(上海化学
试剂厂,批号02030)。
1.2 动物 清洁级昆明种小鼠,雌雄各半,体重
18~22g,实验前尿蛋白经检测均为阴性,购自西安
交通大学医学院实验动物中心,动物合格证号:陕医
动字第08004号。
1.3 仪器 Agilent2100Bioanalyzer(Agilent公
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司);冷冻真空干燥机(Sigma公司,美国);小容量冷
冻离心机(湖南仪器仪表总厂离心机厂)。
2 方法
2.1 分组与剂量 小鼠按体重、性别随机分为山茱
萸组、黄芪组、模型组、正常组,雌雄各半。山茱萸组
给予山茱萸提取液10g·kg-1(以生药计),黄芪组
给予黄芪提取物20g·kg-1(以生药计);模型组给
饮用水,以上3组均给予同等容积002mL·g-1,
每天灌胃1次,连续12周。在灌胃的第1天同时造
模,正常组正常饲养不做任何处理。
2.2 模型制备[5] 每只小鼠于实验的第1,7,10天
腹腔注射葡聚糖凝胶G150溶液05mL/只,剂量2
mg·mL-1,从第15天开始每周3次尾静脉注射右旋
糖酐05mL/只,剂量2mg·mL-1。共注射12周。
2.3 尿样制备 分别用非浓缩尿液和冷冻干燥浓
缩尿液进行实验。实验结束前,获取各组小鼠24h
尿液,以12000r·min-1,4℃下离心30min,弃去
沉淀,吸取上清液作为非浓缩尿液蛋白质样品;将尿
液冷冻真空干燥进行浓缩(1mL浓缩到约100μL)
获得的样品作为浓缩尿液蛋白质样品。尿液样品与
变性缓冲液(4%的 SDS,290μg·mL-1myosin,3%
的DTT)以2∶1的比例混合并在100℃加热5min,
变性后的样品用下标染料(发射波长为 650/680
nm)的去离子水溶液以1∶15的比例进行混合。
2.4 芯片准备及检测 Protein200LabChip系一套
用于分离分析蛋白的芯片,该芯片有数条毛细管通
道,将筛分基质以压力进样的方式注射到每条毛细
管通道中(图1)[6],实验采用的筛分基质为325%
的聚二甲基丙烯酰胺,将其溶解于三羟甲基氨基甲
烷(Tris)N三羟甲基甘氨酸(Tricine)缓冲液中(pH
76,42mmol·L-1Tris,120mmol·L-1Tricine),溶
液中含有025%的SDS(终浓度为87mmol·L-1)
和4mmol·L-1的 Agilent染料。将 A4,B4,C4和
D3各加样孔中加入上述分离基质,D4加样孔中加
入不含有 SDS的分离基质。A1A3,B1B3,C1C3,
D1D2为蛋白质样品加样孔。将加好样品的芯片置
于Agilent2100Bioanalyzer装置中,进行蛋白质的分
离和检测,该装置采用激光诱导荧光检测方式进行
检测,其检测器为CCD检测器。不同蛋白质的迁移
速度不同,蛋白质检测峰的出峰时间是判断蛋白质
的种类及性质的依据。
图1 微流控芯片毛细管通道示意图
3 结果
3.1 根据蛋白质对照品芯片电泳图谱绘制标准曲线
先用蛋白质对照品芯片电泳图谱的数据确定迁移
时间(t)与蛋白质相对分子质量(M)的函数关系,具
体办法是以相同浓度对照品蛋白质芯片电泳后的得
到相应数据(见表1),根据公式 lnM=Alnt+B,以3
至10号标准蛋白质峰数据使用绘图软件Origin70
绘制标准曲线如图2所示。对数据进行线性拟合,得
到曲线的线性回归系数为099814,根据标准曲线计
算得到的A值为2446,B值为-11.694。依据该标
准曲线,可以根据实验获得的迁移时间(t)计算出各
蛋白质峰对应的蛋白质相对分子质量(M)。
表1 对照品芯片电泳的相应参数
对照品峰 t/s 相对峰面积 M/×103 lnt lnM 质量浓度/μg·mL-1
1(下标蛋白) 1840 61707 60 2912 1792 74
2(系统峰) 1975 35800 90 2983 2197 74
3 2050 17545 144 3020 2667 74
4 2195 16851 215 3089 3068 74
5 2310 17894 290 3140 3367 74
6 2365 16784 325 3163 3481 74
7 2635 13191 530 3271 3970 74
8 2785 8755 667 3327 4200 74
9 3005 5970 974 3403 4579 74
10 3155 18591 1170 3452 4762 74
11(上标蛋白) 3865 12006 2100 3654 5347 74
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图2 蛋白质对照品芯片电泳标准曲线
3.2 对肾炎小鼠非浓缩尿样尿蛋白谱的影响 根
据标准曲线,可以求得非浓缩尿样中蛋白质的相对
分子质量,以对照品中的上标蛋白为外标,根据各蛋
白质的峰面积计算出相应的蛋白质相对分子质量,
如表2所示。
表2显示,尿液中的蛋白质相对分子质量主要
为29,32,43,52,68,76×103,模型组尿样中的蛋白
质种类明显多于正常对照组,给予山茱萸和黄芪后
尿样中的蛋白明显减少,各处理因素的蛋白质谱特
点显著。说明山茱萸、黄芪2味中药可以在一定程
度上改善肾炎小鼠的肾脏功能。
3.3 对肾炎小鼠浓缩尿样品尿蛋白谱的影响 根
表2 各组非浓缩尿样中蛋白质的相对分子质量和相对含量
样品 蛋白质相对分子质量/×103(相对含量/μg·mL-1)
正常 267 (242)
278 (18) 296 (26) 394 (34) 858 (097)
314 (2567) 421 (924)
15 (202) 29 (2367) 321 (2798) 434 (1303)
模型 293 (2896) 324 (2838) 434 (1535)
256 (499) 293 (6753) 327 (4903) 394 (287) 438 (726) 651 (256) 733 (296)
147 (449) 299 (7804) 337 (11425) 463 (1117) 685 (748) 758 (1887)
296 (2939) 337 (5579) 463 (2377)
山茱萸 142 (288) 29 (3812) 324 (3039) 438 (2614)
281 (7668) 318 (6338) 43 (1731)
324 (767)
黄芪 327 (3449) 351 (4784) 476 (858)
341 (8205) 494 (847)
351 (3778) 372 (62) 517 (886)
注:括号外数据为蛋白质相对分子质量,括号内数据为对应的相对含量(表3同)
据标准曲线,可以求得浓缩尿样中蛋白质的相对分
子质量,以对照品中的上标蛋白为外标,根据各蛋白
质的峰面积计算出相应的蛋白质相对分子质量。
表3所示,肾炎小鼠浓缩尿液中的蛋白质相对
分子质量主要为22,24,32,46×103,与非浓缩尿液
中蛋白质谱有差异,模型组尿蛋白种类增加,给予药
物治疗后尿蛋白谱明显改变,尿蛋白尤其是大分子
蛋白减少,显示了山茱萸和黄芪保护肾功能、减少蛋
白尿的作用。
4 讨论
表3 各组浓缩尿样中蛋白质的相对分子质量和相对含量
样品 蛋白质相对分子质量/×103(相对含量/μg·mL-1)
正常 223 (3296) 243 (3416) 318 (1872)
221 (3994) 243 (2849) 315 (1978)
223 (686) 251 (6568) 321 (3288)
模型 189 (144) 223 (1608) 245 (7262) 311 (326) 1177 (067)
223 (3007) 248 (4298) 324 (1309) 476 (534) 55 (144)
187 (073) 223 (497) 248 (1722) 321 (849) 485 (213)
黄芪 209 (2687) 233 (2036) 299 (234) 45 (726)
218 (248) 24 (1637) 311 (331) 1251 (124)
山茱萸 221 (11772) 243 (8583) 308 (897) 463 (4159) 715 (469)
221 (3252) 243 (2374) 308 (261) 467 (939)
在微芯片上集成多种实验中常用的溶液操作,
包括定量进样,加试剂、分液、稀释、分离等。提供了
使分析实验微型化的条件。20世纪90年代初,Har
rison和Manz等开始毛细管电泳芯片的探索性工
作[7],Manz于1990年提出的微型全分析系统(mi
crototalanalysissystem,μTAS)[8]及 1996年美国
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Capliper公司的产品“Labonachip”即“建在芯片上
的化验室”都最终把完成一项分析所需的所有部件
在微型化基础上集成在一芯片上。微流控分析芯片
系统把整个分析过程集成于微芯片上,可多次重复
使用,目前用于蛋白质,DNA,RNA等的分析检
测[9,10]。在微流控分析芯片上进行蛋白质的分离分
析所耗费的时间要远远少于常规的凝胶电泳技术。
国内学者用自制芯片进行了临床患者尿样中蛋
白[11]和LDH同工酶的检测[12],用于中药对病理状
态模型动物的干预和尿蛋白检测分析未见报道。
原发性或继发性的肾脏损伤,尿中常出现蛋白
质,蛋白质的数量和种类与疾病密切相关,因而快
速、准确检测尿中蛋白质的数量和种类变化对掌握
疾病进展、治疗、预后显得十分重要。本实验用微流
控芯片对肾炎小鼠尿蛋白进行了分离分析,得到了
正常状态和慢性肾炎动物尿样差异蛋白的相对分子
质量和相对含量,并发现非浓缩尿样的蛋白谱与浓
缩尿样的蛋白谱有明显差异,前者的大分子蛋白数
明显多于后者,说明样品的前处理可以对结果产生
较大的影响。笔者认为,非浓缩样品更能反映出药
物治疗与不给药治疗的差异,更能显示出中药的疗
效,易于比较药物的作用。在进一步研究中,同时以
标准蛋白作对照,便于获得各种分离得到的蛋白质
更为大量的信息。
[参考文献]
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的药理作用及蛋白质组学效应的实验研究[J].中国药理学
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作用研究[J].中国药业,2004,13(2):36.
[3] VerpoorteE.Microfluidicchipsforclinicalandforensicanalysis
[J].Electrophoresis,2002,23:677.
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及LDH同工酶检测[J].光学精密工程,2005,13(2):151.
EffectsofRadixAstragaliandFructusCornionurinaryproteinpatternin
nephropathymicebymicrofluidicchip
HUANGLiming1,2,SHIXiaoqiang2,LIANGHeng2
(1.451HospitalofPLA,Xi’an710054,China;
2.SeparationScienceInstitute,KeyLaboratoryofBiomedicalInformationEngineeringof
EducationMinistry,Xi’anJiaotongUniversity,Xi'an710049,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheurinaryproteinpaternsofnephropathymiceinducedbydextranandtheefectsofaque
sousextractofFructusCorni(AEFC)andRadixAstragali(AERA).Method:Nephropathymodelwasestablishedbyadministrated
withdextrantomice.SomeofthedextrantreatedmiceweregivenAERA(20g·kg-1·d-1)asAERAgroup,othermiceweregiven
AEFC(10g·kg-1·d-1)asAEFCgroup.Someofthedextrantreatedmiceweregivenwaterasmodelgroup,somenormalmiceas
normalcontrolgroup.Aftera12weeks’treatment,24hoururineoffourgroupswascolected,respectively.Eachurinarysamplewas
dividedintotwoparts,onewasnonconcentratedurinesample,anotherwasusedasconcentratedurinesample.Twokindsofurinary
sampleoffourgroupswereanalyzedwithmicrofluidicchipsonAgilent2100Bioanalyzerinstrument.Result:Eachgroup’surinary
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proteinpaternswereobtained,morethan20proteinswereweredetected.Comparedwithnormalgroup,aboutfivekindsofproteinwere
foundinurinarysampleofmodelgroup,amongwhichM>43×103proteinswereincreased.Comparedwithmodelgroup,significant
treatedrelatedprotein’skindandquantitativechangesinAERAtreatedgroupandAEFCgroupwerefound.Urinaryproteinkindswere
reduced,especialycertaintheproteins(M>50×103)weresignificantlydecreasedapproachtonormalpaterns.Nonconcentratedu
rinesamples’proteinpaternmainlyincludedwereproteins(M=29,32,43,52,68,76×103)andconcentratedurinesamples
mainlyincludedtheproteins(M=22,24,32,46×103).Conclusion:AERAandAEFCcouldreducetheurinaryproteinandmade
proteinpaterndiferent,whichshowedthatradixastragaliandfructuscornicouldplayanimportantroleinprotectingrenalfunctionof
nephropathymiceandfindingthetargetproteinmarkersrelatedtoAERAandAEFCefectsonnephropathymice.
[Keywords] microfluidicchips;urinaryprotein;RadixAstragali;FructusCorni;nephropathy
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20060912
[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(30672643);甘肃省
自然科学基金资助项目(3ZS051A25078)
[通讯作者] 贾正平,Tel:(0931)8975460,Fax:(0931)2662
722,Email:empriqqq@public.lz.gs.cn
地黄寡糖对 HepG2胞细增殖及胰岛素抵抗的作用
郭丽民1,2,张汝学2,贾正平2,李茂星2,王 娟2,尹 强2
(1.兰州大学 生命科学学院,甘肃 兰州 730000;
2.兰州军区兰州总医院 国家中医药管理局临床中药学重点学科,甘肃 兰州 730050)
[摘要] 目的:探讨地黄寡糖对HepG2细胞增殖和胰岛素抵抗的影响。方法:将 HepG2细胞分为空白组、罗
格列酮组(剂量34mg·L-1)和地黄寡糖组(剂量分别为01~30mg·L-1),用四甲基偶氮唑盐(MTT)方法检测
HepG2细胞的增殖,同时采用高胰岛素诱发HepG2细胞建立胰岛素抵抗模型,研究地黄寡糖对胰岛素抵抗 HepG2
细胞葡萄糖消耗的影响。结果:在中剂量葡萄糖培养基中,高剂量的地黄寡糖促进HepG2细胞的增殖,低剂量则抑
制HepG2细胞的增殖,作用呈明显的量效关系;地黄寡糖可促进 HepG2细胞的葡萄糖消耗,最佳剂量为10mg·
L-1;地黄寡糖能够促进胰岛素抵抗HepG2细胞的葡萄糖消耗,增强对胰岛素的敏感性。结论:高剂量地黄寡糖促
进HepG2增殖,低剂量则抑制其增殖,地黄寡糖对高胰岛素诱发的HepG2细胞胰岛素抵抗具有明显的改善作用。
[关键词] 地黄寡糖;HepG2细胞;细胞增殖;胰岛素抵抗
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)13132805
地黄在中国用于治疗糖尿病已有数千年历史。
地 黄 寡 糖 (Rehmanniaglutinosaoligosaccharide,
ROS)是地黄的主要成分之一,具有改善造血、促进
免疫、抗肿瘤等作用[1]。作者以往的研究表明,ROS
无论以腹腔注射或灌胃均可降低四氧嘧啶(ALX)
糖尿病大鼠的血糖[2,3],对去胸腺大鼠及老年大鼠
受损的糖代谢(impairedglucosemetabolism)有改善
作用[4,5],而且在2型糖尿病大鼠模型上具有降血
糖、降血脂作用[6];在体外地黄寡糖能够改善地塞
米松诱导的胰岛素抵抗的3T3L1脂肪细胞,促进葡
萄糖消耗,其作用效果与罗格列酮类似[7]。为了进
一步研究地黄寡糖对胰岛素抵抗的作用,本实验采
用高剂量胰岛素诱导的 HepG2细胞胰岛素抵抗模
型,研究地黄寡糖对HepG2细胞体外降糖作用及在
HepG2细胞胰岛素抵抗模型上的药理作用。
1 材料
1.1 药物和试剂
地黄经中国人民解放军总后勤部卫生部药品仪
器检验所刘云教授鉴定为怀庆地黄 Rehmanniaglu
tinosaLibosch.。ROS由兰州军区总医院全军临床
药理基地提供,其中四聚糖占60%,三糖占20%,其
余为单糖或二糖;HepG2细胞由中国科学院兰州近
代物理研究所金小东教授惠赠;胰岛素(批号
024K0988)和 无 酚 红 DMEM 培 养 基 (批 号
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第32卷第13期
2007年7月
中 国 中 药 杂 志
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Vol.32,Issue 13
July,2007