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Effects of matrine on oncogenicity of H22 cells modified by TIM2 gene in vivo

苦参碱对TIM2转基因小鼠肝癌细胞的作用研究



全 文 :苦参碱对 TIM2转基因小鼠肝癌细胞的作用研究
马玲娣1,张 彦2,文世宏1,何於娟2,刘小珊3,康格非2,蒋纪恺3
(1.南京医科大学 附属常州第二人民医院 中心实验室,江苏 常州 213003;
2.重庆医科大学 检验系 临床生化教研室,重庆 400016;
3.广东汕头大学 医学院 分子生物学中心,广东 汕头 515031)
[摘要] 目的:观察苦参碱对TIM2转基因修饰小鼠H22肝癌细胞瘤苗的体内作用。方法:构建小鼠TIM2基
因真核表达载体并用以转染 H22细胞,经体外稳定筛选后获得 TIM2转基因 H22肝癌细胞全细胞瘤苗(H22
TIM2),用以建立小鼠肝癌移植瘤模型,观察该瘤苗在小鼠体内的成瘤性和免疫原性;加用药物苦参碱(matrine,
M)治疗后,观察苦参碱对其体内抗癌活性的影响。结果:筛选得到的TIM2转基因H22肝癌细胞瘤苗有TIM2mR
NA及EGFP的稳定表达,此瘤苗接种后,在小鼠体内的成瘤率为41%,远低于 H22对照组和 H22EGFP空载体组
(H22EGFP)(后两者成瘤率在92%以上),对小鼠肿瘤的抑制率为692%,明显高于苦参碱治疗组(675%)和其
他各组。同时苦参碱可进一步增强H22TIM2瘤苗的肿瘤抑制率。H22TIM2组小鼠的脾指数,CD4+T细胞亚群
和CD4/CD8较其他实验组明显增高。结论:TIM2基因修饰H22细胞瘤苗可显著降低H22肝癌细胞在小鼠体内的
致瘤性,在体内具有一定的免疫原性,苦参碱可明显改善其体内抗癌活性,为进一步研究 TIM2基因在肿瘤免疫中
的作用及苦参碱的抗癌机制奠定了基础。
[关键词] TIM2基因;苦参碱;瘤苗;肿瘤免疫;小鼠H22肝癌细胞
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)10117505
[收稿日期] 20070526
[通讯作者] 蒋纪恺,Tel:(0519)88107307,Email:jkjiang@
stueducn
  苦参是我国传统的中药材之一,苦参碱是苦参中
分离出的1种主要的生物碱成分,具有多种生理学活
性[1]。笔者以往的研究证实,苦参碱对 H22细胞建
立的荷肝癌小鼠肿瘤的生长具有显著的抑制效应,可
通过直接杀伤肿瘤细胞和诱导肿瘤细胞凋亡等机制
发挥抗癌活性。然而实验中同时观察到苦参碱可一
定程度上抑制机体的免疫功能[2,3]。为此,将小鼠的
一种潜在的共刺激分子 TIM2小鼠 T细胞免疫球蛋
白域和黏蛋白域蛋白分子2基因(Tcelimmunoglob
ulindomainandmucindomainprotein2,TIM2)导入
H22细胞中,对 H22细胞进行外源性基因修饰[4,5],
试图通过改变H22细胞表面分子的表达,达到增强抗
肿瘤免疫应答的效应,同时观察苦参碱对TIM2基因
修饰H22细胞体内成瘤作用的影响,进一步探讨苦参
碱抑瘤作用与机体免疫功能之间的关系。
1 材料
1.1 动物及细胞株 小鼠 H22肝癌细胞本室自行
保存。SPF级BALB/C小鼠,体重(16±2)g,雌雄
兼用,重庆医科大学实验动物中心提供[动物饲养
许可证号SYXK(渝)20020015],中国人民解放军第
三军医大学野战外科研究所实验动物研究中心
(SPF级动物实验室)代为饲养。
1.2 药物 G418购自北方同正。苦参碱购自陕西
省科学院西安植物园植物化学开发研究所,纯度
999%。
1.3 仪器 上海天平仪器厂 JA5003型电子天平;
广州一途电子有限公司 YT-203型电子数显游标
卡尺;美国BeckonDickinson公司FACSCalibur流式
细胞仪。
1.4 试剂 重组真核表达载体pIRES2EGFPTIM2
自行构建。菌株 DH5α及质粒 pIRES2EGFP本室
保存。真核转染试剂 LipofectaminTM2000为 Invitro
gen公司产品。小鼠 FITCCD4,CD8单克隆抗体及
同型对照(流式用):购自晶美生物工程有限公司。
2 方法
2.1 TIM2基因修饰 H22肝癌细胞瘤苗的制备和
鉴定 生长良好的 H22细胞转染前1d传代,转染
前以不含抗生素、不含血清的 RPMI1640调整细胞
密度为5×105个/mL,接种于24孔板中,每孔500
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μL,以重组真核表达载体 pIRES2EGFPTIM2进行
转染,pIRES2EGFP重组载体为阴性对照。具体操
作按照LipofectaminTM2000转染试剂盒说明书进行。
转染48h后,荧光显微镜下观察到培养孔中有较多
绿色荧光产生,将细胞按1∶10~1∶30的比例传代,
以800μg·mL-1G418进行筛选。2~4周后,待
G418抗性克隆长出后,换用400μg·mL-1G418维
持培养。将阳性细胞克隆取出,有限稀释法于96孔
板中筛选单个克隆阳性细胞株,荧光显微镜及流式
细胞仪观察绿色荧光的发生;提取细胞内总 RNA,
RTPCR反应检测细胞中TIM2mRNA的表达。
2.2 小鼠肝癌移植瘤模型的建立 收集对数生长
期H22细胞,以RPMI1640调整细胞密度为5×106
个/mL左右,于 BALB/C小鼠左侧下腹部行无菌皮
下接种,接种量每只02mL,细胞总数为1×106个。
动物随机分为7组,每组6只,分组情况如下:H22
TIM2组:皮下接种 pIRES2EGFPTIM2载体转染
H22细胞(H22TIM2);H22TIM2+M组:皮下接种
H22TIM2细胞后给予苦参碱治疗;H22EGFP组:
皮下接种 pIRES2EGFP重组载体转染 H22细胞
(H22EGFP);H22EGFP+M组:皮下接种H22EG
FP细胞后给予苦参碱治疗;H22组:荷瘤对照组,皮
下接种H22细胞;H22+M组:皮下接种 H22细胞
后给予苦参碱治疗;正常对照组:给予等量 NS注射
液。给予苦参碱治疗组小鼠于细胞接种后次日按
100mg· kg-1体重药物剂量腹腔注射苦参碱,隔日
1次,每只每次02mL,共7次。
2.3 苦参碱对TIM2基因修饰H22细胞的抗癌效应
 各组小鼠接种H22细胞后第3天起开始观察接种
部位是否有瘤块形成,若有肿瘤长出,以电子数显游
标卡尺测量瘤体大小,隔日1次,以瘤体长径和短径
均值表示肿瘤大小(mm3),绘制肿瘤生长曲线。同时
每日观察荷瘤小鼠的生长状态,包括体重、摄食、活动
等情况,隔日称重。苦参碱停药后次日,断颈椎处死
实验小鼠,剥瘤称重,计算肿瘤抑制率。
抑制 率 (%)=对照组平均瘤重-治疗组平均瘤重对照组平均瘤重 ×
100%
2.4 苦参碱对荷瘤小鼠免疫器官的影响 各组小
鼠停药后次日采用颈椎脱臼法处死,完整取出脾脏
和胸腺后称重,计算胸腺指数和脾脏指数。
胸腺(脾)指数=胸腺(脾)质量(mg)/体重(kg)
2.5 荷瘤小鼠CD4,CD8的FACS分析 各实验组
小鼠处死后,无菌取脾,分离得到脾细胞悬液,小鼠
淋巴细胞分离液按常规方法操作得到小鼠外周血淋
巴细胞(peripheralbloodmononuclearcel,PBLC)悬
液,PBS缓冲液洗2次,制备5×105个/mL的单细胞
悬液,加入FITC标记的小鼠CD4,CD8单抗,混匀后
置于4℃冰箱中孵育30min,PBS洗2次,流式细胞
仪检测。
2.6 统计学处理 数据用 珋x±s表示,使用 SPSS
100统计学软件进行分析,多组间差异性比较采用
方差分析(ANOVA),P<005为有统计学意义。
3 结果
3.1 TIM2基因修饰 H22肝癌细胞瘤苗的制备和
鉴定 pIRES2EGFP/TIM2和pIRES2EGFP重组质
粒分别转染H22细胞后,加入800μg·mL-1G418
筛选,阴性对照 H22细胞1周左右基本死亡,阳性
转化细胞2周左右可见散在的细胞生长,3~4周出
现单克隆细胞的生长。取出阳性克隆细胞行有限稀
释,于96孔板中筛选单个细胞克隆。荧光倒置显微
镜下观察,阳性单克隆细胞体内始终有绿色荧光蛋
白(greenfluorescenceprotein,GFP)的稳定表达(图
1)。提取阳性转化细胞总 RNA,行 RTPCR分析,
得到918bp大小的条带,而pIRES2EGFP空载转化
的H22细胞未扩增出相应大小条带(图2)。
图1 TIM2基因修饰H22细胞EGFP蛋白的表达
(×200)
图2 TIM2基因修饰H22细胞的RTPCR鉴定
1.H22TIM2细胞;2.H22EGFP细胞;3.H22对照
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3.2 苦参碱对 TIM2基因修饰 H22细胞体内作用
观察 接种后第5天观察,H22TIM2组小鼠约半数
未成瘤(5/12),成瘤率为41%,2次接种后才全部
成瘤;其余各组小鼠(接种H22EGFP和H22细胞)
初次接种成瘤率为 92%(22/24),远远高于 H22
TIM2组。第17天实验结束时,经测量H22TIM2组
小鼠肿瘤的平均体积为(3134±921)mm3,明显
小于H22EGFP和 H22组(P<001),后两者肿瘤
平均体积分别为(9825±2523)mm3和(11408±
3645)mm3;H22EGFP组小鼠的肿瘤体积与 H22
组相比没有显著差异。各实验组动物中,加用苦参
碱治疗后瘤体体积明显小于未加苦参碱组(图3)。
H22TIM2细胞(H22TIM2组)可明显抑制小鼠移
植瘤的形成,对小鼠 H22移植瘤的总体抑制率为
692%,加用苦参碱后(H22TIM2+M组),抑瘤率
达906%,明显高于苦参碱治疗组(H22+M,
675%)(P<001);而H22EGFP细胞对小鼠肿瘤基
本无抑制作用(622%),加用苦参碱后(H22EGFP+
M组),肿瘤生长被明显抑制,抑制率708%,两者相
比结果有显著性差异(P<001)(表1)。
图3 不同处理因素对小鼠移植瘤生长情况的影响
(珋x±s,n=6)
表1 苦参碱对接种H22细胞小鼠移植瘤的抑制作用
(珋x±s,n=6)
组别 剂量/mg· kg-1 抑制率/%
H22TIM2 - 6921)
H22TIM2+M 100 9061,2)
H22EGFP - 622
H22EGFP+M 100 7081)
H22 - -
H22+M 100 6751)
  注:与模型组比较1)P<005;与H22+M组比较2)P<005
  对各组小鼠肿瘤生长情况的观察发现:H22
TIM2组小鼠生长状态良好,除1只小鼠实验晚期出
现腹水外,其余小鼠肿瘤形状规则,呈局限性生长;
H22EGFP组和H22组小鼠肿瘤生长迅速,瘤体较
大,晚期多有浸润性生长,半数以上小鼠有腹水形
成。
3.3 对荷瘤小鼠免疫器官的影响 与 H22组相
比,各组小鼠胸腺指数均有所降低,加用苦参碱者治
疗后降低更为明显(P<005);H22TIM2组稍高于
H22EGFP组,差别不显著;与正常对照组相比,荷
瘤动物的胸腺指数和脾指数均下降,苦参碱治疗组
小鼠的脾指数降低稍明显(表 2)。各实验组中
H22TIM2组小鼠脾指数显著高于其他组(P<
005),加用苦参碱(H22TIM2+M组)后,脾指数降
低,与其他组比较无明显差异。
表2 不同处理因素对BALB/C小鼠免疫器官的影响
(珋x±s,n=6)
组别
剂量
/mg·kg-1
胸腺指数 脾指数
H22TIM2 - 302±1112) 917±3091,2)
H22TIM2+M 100 176±0851,2) 684±2011,2)
H22EGFP - 267±1022) 697±2541)
H22EGFP+M 100 156±0061,2) 614±2761,2)
H22 - 341±1142) 625±212
H22+M 100 197±0071,2) 553±1932)
正常 - 474±123 708±215
  注:与模型组比较1)P<005;与正常组比较2)P<005
3.4 荷瘤小鼠 CD4,CD8的 FACS分析 H22
TIM2组小鼠脾淋巴细胞 CD4亚群和 CD4/CD8均
高于H22组和 H22EGFP组,除 H22TIM2组外,荷
瘤组小鼠的CD4/CD8均低于正常对照组。此外,苦
参碱治疗组小鼠的脾淋巴细胞 CD4亚群和 CD4/
CD8较未治疗组降低。
4 讨论
TIM2为小鼠T细胞免疫球蛋白域和黏蛋白域
蛋白分子2(Tcelimmunoglobulindomainandmucin
domainprotein2,TIMs)基因家族成员,目前发现的3
种TIM家族成员均为活化的 T细胞所表达,与体内
CD4+T细胞的活化、增殖和分化过程密切相关。
TIM2与其在 DC细胞和静止的 B细胞膜表面的配
体相互作用后可以诱导其胞内区段的酪氨酸激酶自
身磷酸化位点磷酸化,继而引起一系列的激活性信
号的转导,促使CD4+T细胞活化和增殖,早期合成
和分泌多种细胞因子,增强 CD4+ T细胞的活
性[79]。这些表明 TIM2可能是一种新的免疫共刺
激分子,通过促进CD4+T细胞的活化,提高机体的
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抗原特异性免疫应答反应。
本研究通过基因克隆与重组技术,得到小鼠
TIM2转基因修饰肝癌细胞瘤苗 H22TIM2,对其体
内的成瘤活性及免疫原性进行了初步研究,并进一
步研究了中药苦参碱体内抑瘤活性与机体免疫功能
的关系。研究结果显示,小鼠 TIM2转基因修饰肝
癌细胞瘤苗可以显著抑制小鼠体内肿瘤的发生和发
展,体内的致瘤性明显降低;苦参碱可有效改善
H22TIM2瘤苗的抑瘤活性,增强其对体内肿瘤的抑
制作用。脾是机体受外来抗原刺激时,免疫应答反
应最为活跃的器官之一。H22TIM2瘤苗接种后小
鼠的脾指数较高,提示所制备的 H22TIM2瘤苗具
有一定的免疫原性,可以刺激 BALB/C小鼠免疫器
官产生相应的免疫应答反应。此外,荷瘤小鼠的胸
腺指数明显低于正常对照组小鼠,一定程度上表明
肿瘤发生时荷瘤机体的确存在有一定程度的免疫抑
制状态。实验结果进一步证实,苦参碱具有抗癌作
用的同时对机体的免疫功能有一定的抑制作用,可
能一定程度上影响了它抗癌活性的发挥,提示改善
和增强机体的免疫功能状态可能有助于提高苦参碱
的抗癌疗效。
本研究从整体水平初步验证了TIM2转基因H22
瘤苗体内的免疫反应原性,同时证明,苦参碱可进一
步降低小鼠TIM2H22瘤苗在小鼠体内的成瘤活性,
这为下一步研究TIM2基因在肿瘤免疫中的作用及苦
参碱抗癌作用的分子机制奠定了理论基础。
[参考文献]
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EfectsofmatrineononcogenicityofH22celsmodifiedbyTIM2geneinvivo
MALingdi,ZHANGYan,WENShihong,HEYujuan,LIUXiaoshan,KANGGefei,JIANGJikai
(1.LaboratoryCenter,theSecondChangzhouHospital,AfiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,
Changzhou213003,China;
2.DepartmentofClinicalLaborotaryMedicine,ChongqingUniversityofMedicalScience,Chongqing400016,China;
3.CenterforMolecularBiology,SchoolofMedicine,ShantouUniversity,Shantou515031,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsofmatrineontheantitumoreficiencyofH22murinehepatocarcinomacel
basedvaccinemodifiedbyTIM2geneinvivo.Method:ThecombinanteukaryoticexpressionvectorpIRES2EGFPTIM2wasconstruc
tedandtransfectedintoH22celsbylipofectamin.ThemonocloneofthepositiveH22TIM2celsandnegativecontrolH22EGFPcels
wereselectedbyG418pressureandlimiteddilutionmethodinturn.TheH22wholecelbasedvaccinewereinoculatedtoestablishthe
tumorbearingmousemodel,anditsoncogenicityandimmunogenicitywereobservedinvivo.Thenthematrinewasadministeredtothe
tumorbearingmiceinoculatedbyH22TIM2cels,H22EGFPcelsandH22cels,andtheinhibitoryefectofmatrineontumorwas
studied.Result:ThecoexpressionofEGFPproteinandTIM2mRNAweredetectedinH22TIM2cels.Therateoftumorformationin
miceinjectedofH22TIM2celswas41%,lowerthanthatofH22celsandH22EGFPcelsinjection(92%)inmice.Thegrowthof
tumorweresignificantlyinhibitedvaccinatedwithH22TIM2celsinmice.Theinhibitoryrateoftumor(IR)was692% inmiceof
H22TIM2group,higherthanthatofmicetreatedwithmatrineandH22celsinjection,thelaterwas675%.Matrinecoulddramatic
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alystrengthentheantitumoreficiencyofH22celsmodifiedbyTIM2gene,withthehighesttumorinhibitoryrate(IR)(906%)in
altheexperimentalmice.Thespleenindex,populationsofCD4positivelymphocytesandtheratioofCD4positivetoCD8positive
lymphocytesofspleeninmicevaccinatedofH22TIM2celswereobviouslyhigherthanthoseintheothergroups.Conclusion:Theon
cogenicityofH22celsismarkedlyimpairedaftermodifiedbyTIM2gene.MatrinecanstrengthentheinhibitoryefectofH22TIM2
celsontumorinmice.ThesedatagiveusimportantcluestofurtherstudythebiologicalroleofTIM2geneintumorimmunityandex
plorethemolecularmechanismofmatrineinsuppressingtumor.
[Keywords] TIM2gene;matrine;vaccine;tumorimmunity;H22hepatocarcinomacelline
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20070410
[基金项目] 教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET040657),
河南省高等学校创新人才培养工程(200423)
[通讯作者] 苗明三,Tel:(0371)65962546,Email:miaomingsan
@163.com
玉米须总皂苷对大鼠糖尿病模型肾脏和
胰脏超微结构的影响
苗明三,张桂兰,苗艳艳,史晶晶,刘会丽
(河南中医学院,河南 郑州 450008)
[摘要] 目的:探讨玉米须总皂苷对链脲佐菌素所致大鼠糖尿病模型肾脏和胰脏超微结构的影响。方法:采
用尾静脉注射链脲佐菌素造大鼠糖尿病模型,通过观察肾脏、胰脏超微结构的改变,探讨玉米须总皂苷不同剂量
(200,100,50mg·kg-1)对该模型大鼠血糖及肾脏和胰脏组织的影响。结果:采用尾静脉注射 STZ的方法成功复
制出大鼠糖尿病模型。与模型组比,高、中剂量玉米须总皂苷和二甲双胍均可显著降低第30天血糖(P<001);各
剂量玉米须总皂苷和二甲双呱均显著对抗链脲佐菌素对胰岛细胞的损伤;二甲双胍、高、中剂量玉米须总皂苷均可
显著升高肾小管上皮细胞线粒体体密度(Vv)、比膜面(δm)、常染色质 Vv(P<001),均可显著降低比表面(δ)、核
δ、异染色质Vv(P<001);低剂量玉米须总皂苷可明显增加近曲小管上皮细胞 Vv(P<005)。结论:玉米须总皂
苷有较好的降糖作用,对链脲佐菌素致糖尿病大鼠模型所引起的肾脏、胰脏损伤有较好保护作用。
[关键词] 玉米须总皂苷;糖尿病;链脲佐菌素;超微结构
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)10117905
  玉米须为禾本科植物玉蜀黍ZeamayL.的干燥
花柱和柱头,性平、味甘,具有利水消肿、利湿退黄之
功。临床用于治疗糖尿病、慢性肾炎、乳糜血尿、泌
尿系感染等疗效确切[1,2]。玉米须含皂苷、挥发油、
多糖、黄酮等成分。作者的前期研究表明,玉米须总
皂苷有一定的预防和治疗糖尿病的作用,其降糖作
用可靠,降糖效果明显[1,2];玉米须总皂甘对大鼠糖
尿病肾病模型也有较好疗效,可显著降低模型大鼠
血肌酐、尿肌酐、肾指数、尿微量白蛋白(MAU)、尿
素氮(BUN)水平,光镜观察可显著改善胰脏、肾脏
等病理变化[3]。我国玉米须资源极为丰富,研究及
应用玉米须作为降糖药用资源具有广阔的前景。
1 材料
1.1 药品及试剂 玉米须总皂苷(ZMLS),由本院
化学教研室提供,含量近60%;盐酸二甲双胍片,上
海医药集团有限公司信宜制药总厂生产,批号
040602;链脲佐菌素,美国Sigma公司。
1.2 动物 Wistar大鼠,雄性,体重165~185g,河
南医学动物实验中心提供,动物许可证号410117。
1.3 仪器 UV-2000分光光度计,尤尼柯(上海)
仪器有限公司;日立H-7500透射电子显微镜。
2 方法与结果
取大鼠100只,禁食12h后尾静脉注射链脲佐
菌素(STZ)60mg·g-1[2](用 pH42的枸橼酸缓冲
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