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Effect of matrine and oxymatrine on proliferation and expression of Stat3 and Stat5 in SMMC-7721 cell line

苦参碱和氧化苦参碱对SMMC-7721细胞增殖及Stat3,Stat5基因表达的影响



全 文 :activitiesofCK(2065±428)U·mL-1,ALD(31913±5387)U·L-1andLDH(102904±46856)U·L-1weredecreased
significantlybyZuojinwantreatedgroupcomparedwithC.chinensisandE.rutaecarpatreatedgroups(P<001).Conclusion:Inthe
prescriptionofZuojinwan,theenhancementofcompatibilityofanticanceractivitywasobservedbytheinteractionofC.chinensisand
E.rutaecarpa.Themechanismmightbeinaccordingwithtoinfluencetheactivitiesofthefivekindsoftumormarkers(TM)inmice
serum.
[Keywords] S180;Zuojinwan;Coptischinensis;Evodiarutaecarpa
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20071110
[通讯作者] 赵军艳,Tel:13102081576,Email:zjy327@126.
com
苦参碱和氧化苦参碱对 SMMC7721细胞增殖及
Stat3,Stat5基因表达的影响
郑艳敏,李 轩,赵红艳,赵军艳
(武警医学院 附属医院 消化内科,天津 300162)
[摘要] 目的:观察苦参碱和氧化苦参碱对肝癌细胞SMMC7721增殖及Stat3,Stat5基因表达的影响。方法:
苦参碱和氧化苦参碱干预肝癌细胞SMMC7721,MTT法检测其对肝癌细胞增殖的影响,双荧光染色观察细胞凋亡
率,RTPCR法检测其对SMMC7721细胞Stat3,Stat5mRNA的影响。结果:苦参碱和氧化苦参碱作用于肝癌细胞
后,能显著抑制肝癌细胞增殖,促进其凋亡,并呈时间剂量依赖性;二者均能下调 Stat3,Stat5mRNA表达水平。以
相同浓度苦参碱和氧化苦参碱比较,苦参碱对肝癌细胞Stat3,Stat5mRNA下调作用更显著(P<005或P<001)。
结论:苦参碱和氧化苦参碱能显著抑制SMMC7721细胞增殖,其机制可能与下调 Stat3,Stat5的基因表达,抑制细
胞信号传导通路有关。
[关键词] 苦参碱;氧化苦参碱;信号传导;Stat3;Stat5
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)19223404
  苦参有抗肿瘤、抗肝损伤、免疫调节等作用[1]。
苦参碱和氧化苦参碱是其主要有效成分,二者在体
外均可抑制肿瘤细胞增殖和诱导凋亡[24]。但其抗
肿瘤机制如何,是否与细胞信号转导通路有关,目前
尚不清楚。本研究以不同浓度苦参碱和氧化苦参碱
作用于人肝癌细胞株SMMC7721,观察其对SMMC
7721细胞增殖及 JAKSTAT通路的影响,从基因转
录水平研究其对 Stat3,Stat5mRNA表达的影响,为
寻求治疗肝癌的新药提供理论基础。
1 材料
1.1 药物 苦参碱(纯度98%,上海第一生化药业
公司,批号980215),氧化苦参碱(纯度98%,上海生
物化学制药厂,批号961044)。
1.2 细胞 人肝癌 SMMC7721细胞株,中国科学
院上海细胞生物学研究所提供。
1.3 试剂 溴化四唑蓝(MTT)试剂(美国Sigma公
司);Trizol(美国 Amresco公司);Rnasin,dNTP,
RandomPrimer,MMLV逆转录酶(美国 Promega公
司);DEPC(美国Invitrogen公司)。Stat3引物,Stat5
引物,βactin引物均由北京赛百盛生物工程公司合
成。
2 方法
2.1 细胞培养 用含5% FCS(胎牛血清)、青霉素
100U·mL-1链霉素100mg·L-1的 RPMI1640培
养液培养人肝癌细胞株 SMMC7721,置于 37℃,
5%CO2孵育箱中培养,3~4d传代1次,取对数生
长期的细胞用于试验。
2.2 苦参碱和氧化苦参碱对肝癌SMMC7721细胞
株增殖影响 肝癌细胞株用025%胰蛋白酶消化,
PBS冲洗,取含5×104~6×104个/mLSMMC7721
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细胞悬液180μL接种于96孔培养板,分别加入不
同浓度苦参碱溶液,使其终浓度为 05,10,15,
25,50,100g·L-1;加入不同浓度氧化苦参碱溶
液,使其终浓度为10,15,25,50,100,200g·
L-1,加 RPMI1640培养液至 200μL,另设空白孔
(只加培养液200μL)和对照孔(只加细胞悬液200
μL),每种浓度均作3个平行孔,混匀后放入 CO2孵
箱中培养。分别于第1,2,3,4天各取出1板,进行
MTT实验[5],根据公式计算抑制率。
抑制率(%)=(A对照 -A用药)/A对照 ×100%
2.3 双荧光染色观察细胞凋亡率 将各个实验组
细胞离心后,重悬于 PBS缓冲液中,加入吖啶橙
(AO)和溴乙锭(EB)染色剂5μL,吹打混匀,滴至
载玻片上,置于荧光显微镜下,在高倍镜下计数400
个细胞,计算凋亡率。
2.4 苦参碱和氧化苦参碱对肝癌SMMC7721细胞
Stat3,Stat5mRNA的影响 取4μL(1μg)提取的肝
癌细胞总RNA加入预先配置的逆转录体系中,加入
MMLV逆转录酶1μL进行逆转录,取逆转录产物2
μL 进 行 PCR 反 应。Stat3 引 物,上 游 5′
TTTGGAGGCAGGAATAGG3′, 下 游 5′
TGGCTTGACGGGTTGAT3′,扩增目的片段长度230
bp,退 火 温 度 506℃。Stat5引 物,上 游 5′
TTTGGAGGCAGGAATAGG3′, 下 游 5′
TGGCTTGACGGGTTGAT3′,扩增目的片段长度347
bp,退火温度 566℃。βactin引物,上游 5′
TCCACCGCAAATGCTTCTAG3′, 下 游 5′
TGCTGTCACCTTCACCGTTC3′,扩增目的片段长度
189bp,退火温度504℃。RTPCR扩增产物,凝胶
用美国ST公司 AlphaImagerTM1200型读胶仪读取
扩增条带的吸光度进行分析,以目标基因与 βactin
扩增产物的吸光度的比值计算表达水平。
2.5 统计学处理 用SPSS120统计软件分析,所
有实验结果采用 珋x±s表示,同一指标的组间比较采
用t检验。
3 结果
3.1 苦参碱和氧化苦参碱对肝癌SMMC7721细胞
株增殖的影响 苦参碱和氧化苦参碱作用于肝癌
SMMC7721细胞24,48,72h后,随着药物浓度和作
用时间增加,细胞增殖抑制率上升(图1,2);各时间
组的细胞增殖抑制率与浓度呈显著正相关
(r=0851~0989);各浓度组不同作用时间比较细
  
图1 苦参碱对SMMC7721细胞增殖的影响
图2 氧化苦参碱对SMMC7721细胞增殖的影响
胞增殖抑制率有显著差异(P<005或 P<001)。
3.2 对细胞凋亡率的影响 不同浓度苦参碱、氧化
苦参碱作用于 SMMC7721细胞,在用药后48h行
双荧光检测细胞凋亡情况。在双荧光检测中,活细
胞被AO染成绿色,凋亡细胞则被 EB染成橘红色
(图3)。分别计算各组的细胞凋亡率。结果表明,
苦参碱25g·L-1作用48h组凋亡率为521%,氧
化苦参碱25g·L-1作用48h组凋亡率为296%。
相同浓度苦参碱比氧化苦参碱作用显著(P<
001)。
3.3 对肝癌SMMC7721细胞Stat3,Stat5mRNA表
达的影响 苦参碱和氧化苦参碱作用于肝癌
SMMC7721细胞后,Stat3,Stat5mRNA表达量均有
明显下降,与用药前比较差异有显著性(P<005或
P<001)。相同浓度苦参碱和氧化苦参碱比较,苦
参碱对肝癌 SMMC7721细胞 Stat3,Stat5mRNA的
影响更显著,差异有显著性(P<005或 P<001)
(图4)。
4 讨论
苦参类生物碱包括 2种主要成分苦参碱
(matrine)及氧化苦参碱(oxymatrine),具有抗肿瘤
作用,其机制可能与信号传导途径有关。本研究对
不同浓度的苦参碱和氧化苦参碱对肝癌细胞SMMC
7721增殖抑制率及凋亡的影响进行比较,并通过
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A.SMMC7721细胞对照组;B.25g·L-1
苦参碱处理细胞48h;C.25g·L-1氧化苦参碱处理细胞48h
图3 苦参碱和氧化苦参碱对SMMC7721细胞凋亡的影响
基因转录水平检测药物作用前后 JAKSTAT途径中
起关键作用的 Stat3,Stat5mRNA水平的变化,研究
苦参类生物碱的抗肿瘤作用。
  研究显示苦参碱和氧化苦参碱可抑制肝癌细胞
增殖,细胞凋亡率随药物浓度的增高而增大;不同浓
度苦参碱和氧化苦参碱作用于SMMC7721细胞后,
Stat3,Stat5mRNA水平明显下调。相同浓度的苦参
碱和氧化苦参碱比较,苦参碱对SMMC7721细胞的
增殖、凋亡及Stat3,Stat5mRNA表达的影响更强。
苦参碱和氧化苦参碱作用于肝癌细胞后,Stat3,
Stat5mRNA表达水平明显下调,说明其从基因转录
方面抑制Stat3,Stat5的表达,从而阻滞了肝癌细胞
中异常活跃的信号传导通路,进一步改变了肝癌细
胞的恶性分化路径,促使其向正常细胞分化。研究
表明,苦参类生物碱可能抑制肿瘤细胞 DNA的合
成[6],通过影响肿瘤细胞周期来抑制肿瘤细胞增
  
1.SMMC7721细胞对照组;2.苦参碱10g·L-1处理细胞;
3.苦参碱25g·L-1处理细胞;4.氧化苦参碱10g·L-1
处理细胞;5.氧化苦参碱25g·L-1处理细胞
图4 苦参碱和氧化苦参碱作用于肝癌SMMC7721
细胞后Stat3,Stat5和βactinmRNA的表达
殖。苦参类生物碱下调 Stat3,Stat5mRNA的表达,
其作用机制是直接抑制基因合成,还是通过其他途
径影响基因表达,有待进一步研究。
陈伟红等[7]研究表明,姜黄素作用于 K562细
胞后能通过抑制 STAT5的活化及表达进而抑制白
血病细胞的增殖。司维柯等[8]研究发现,苦参碱可
诱导HepG2凋亡,这与凋亡相关基因表达增强和抗
凋亡相关基因表达减弱有关。有研究者在对多种中
药单体化合物进行酪氨酸酶活性抑制作用的体外筛
选实验中发现苦参碱作用最明显[9]。刘北忠
等[1011]的研究也表明,在苦参碱抑制 K562细胞增
殖、诱导细胞红系分化的过程中,存在广泛的蛋白酪
氨酸激酶活性短暂下降和酪氨酸磷酸酶的活性变
化。这些研究表明,苦参碱抑制肿瘤细胞增殖机制
可能是通过调节基因表达,影响细胞增殖过程中酪
氨酸蛋白激酶活性,使信号传导通路在一定程度上
受到阻滞,进而影响细胞增殖分化,促进其凋亡。
苦参碱与氧化苦参碱在结构上的差异仅仅是氧
化苦参碱的1位N上多了1个氧原子,这增加了它
的空间立体作用。两者在一定程度上均与嘌呤碱的
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结构相似,但少一个氧原子的苦参碱的相似性更大
一些,可能竞争性抑制 DNA的合成。研究显示,苦
参碱能使细胞聚集于 S期,该期的 DNA含量最多,
DNA的合成受影响可能是作用机制之一[12]。本研
究发现,相同浓度苦参碱和氧化苦参碱比较,苦参碱
对肝癌 SMMC7721细胞增殖抑制作用更强,且对
Stat3,Stat5mRNA和蛋白表达的影响也更强。这可
能是由于二者化学结构不同,故在对肿瘤细胞的作
用方面产生差异。除化学结构差异的影响外,是否
还有其他原因有待进一步探讨。
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Efectofmatrineandoxymatrineonproliferationandexpressionof
Stat3andStat5inSMMC7721celline
ZHENGYanmin,LIXuan,ZHAOHongyan,ZHAOJunyan
(DepartmentofGastroenterology,AfiliatedHospital,MedicalColageofChinesePeople'sArmedPoliceForces,
Tianjin300162,China)
[Abstract] Objective:TostudytheefectofmatrineandoxymatrineonproliferationandtheexpressionofStat3,Stat5mRNA
inSMMC7721celline.Method:Treatedwithmatrineandoxymatrine,theinhibitoryefectonSMMC7721celproliferationwas
detectedbyMTT,doublefluorescencelabelingwasappliedtomeasuretheapotosisratiosofSMMC7721cels,theexpressionofStat3
andStat5mRNAinSMMC7721cellinewereassessedwithRTPCR.Result:Matrineandoxymatrinecouldinhibittheproliferation
andinducetheapoptosisofSMMC7721celsanditwastimeanddosedependent,theexpressionofStat3andStat5mRNAinSMMC
7721celwithmatrineandoxymatrineweresignificantlylowerthanthoseincontrolgroup(P<005orP<001).Comparedwiththe
samedoseofmatrineandoxymatrine,matrineshowedstrongerefectoncelproliferation,apoptosis,andStat3andStat5mRNA(P<
005orP<001).Conclusion:MatrineandoxymatrineinhibitedtheproliferationandinducedtheofSMMC7721celssignificantly,
themechanismofwhichmightberelatedtothedownregulationofstat3andstat5mRNAandinhibitionofthesignalingtransduction
pathway.
[Keywords] matrine;oxymatrine;signalingpathway;Stat3;Stat5
[责任编辑 古云侠]
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