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Curcumin inhibits growth, induces G1 arrest and apoptosis onhuman prostatic stromal cells by regulating Bcl-2/Bax

姜黄素对人前列腺增生间质细胞凋亡及Bcl-2,Bax表达的影响



全 文 :Relationshipbetweenantioxidantactivitiesandcontentsof
activeingredientsinRadixScutelaria
YANGBin,LIANGRixin,ZHOUXiaoning,GAOWei,HUANGLuqi
(InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China)
[Abstract] Objective:TostudytherelationshipbetweentheantioxidantactivitiesandthecontentsofactiveingredientsinRa
dixScutelaria.Method:TheantioxidantactivitiesofextractsandactiveingredientsofRadixScutelariainNADPHdependentlipid
peroxidationinratlivermicrosomewereassayed.Result:ExtractsofRadixScutelariashoweda50% inhibitionoflipidperoxidationin
theconcentrationrangeof2721827mg·L-1.Conclusion:TheantioxidantactivitiesofextractsofRadixScutelariaarenotonly
relatedwiththecontentsbutalsotheratiooftheactiveingredients.
[Keywords] RadixScutelaria;inhibitionoflipidperoxidation;contentsofactiveingredients;relationship
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20071020
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30360124)
[通讯作者] 莫曾南,Tel:(0771)5358832,Email:mozengnan
@263.net
姜黄素对人前列腺增生间质细胞凋亡及
Bcl2,Bax表达的影响
陈志强,揭 晓,莫曾南
(广西医科大学 第一附属医院 泌尿科学研究所,广西 南宁 530021)
[摘要] 目的:研究姜黄素对人前列腺增生间质细胞凋亡的诱导作用。方法:通过MTT法测定姜黄素抑制间
质细胞的增殖效应;TUNEL法检测细胞凋亡;RTPCR技术检测Bcl2和BaxmRNA的表达;流式细胞术测定凋亡细
胞周期的分布。结果:10,20,40μmol·L-1浓度的姜黄素对增生间质细胞的生长均有抑制作用,这种抑制作用具有
时间/剂量依赖性(P<005)。TUNEL结果:与阴性组相比,10,20,40μmol·L-1浓度的姜黄素可以诱导间质细胞
发生凋亡,凋亡率依次为(2052±252)%,(4833±075)%,(8460±057)%(P<001)。RTPCR结果:姜黄
素作用于间质细胞24h,Bcl2/BaxmRNA的水平下降(P<005)。流式细胞检测发现姜黄素可以诱导人前列腺增
生间质细胞周期阻滞于 G1期,10,20,40μmol·L
-1浓度的姜黄素组细胞 G1期分别为(593±49)%,(652±
51)%和(710±47)%。结论:姜黄素可以诱导人良性前列腺增生间质细胞发生凋亡,其机制可能与姜黄素改变
凋亡相关基因Bcl2和BaxmRNA的表达有关。
[关键词] 姜黄素;前列腺增生;细胞凋亡
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)16202204
  姜黄素(curcumin)是多年生草本植物姜黄的根
茎提取物,为橙黄色结晶粉末[1]。大量的研究报道
姜黄素有许多重要的生物作用包括抗炎、抗氧化、抑
制增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、广谱的抗微生物活性
等[2]。但是姜黄素本身的生物利用度较低,限制了
它的临床应用和体内实验研究。良性前列腺增生是
老年男性常见的疾病,55岁以上老年男性中有50%
受其所累,主要表现在间质细胞的增生[34]。手术等
现代医疗技术虽然能够解除患者的痛苦,但也存在
一些并发症,植物药物因其毒副作用较小等优势在
临床应用渐趋增多,笔者用姜黄素对人良性前列腺
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增生间质细胞进行干预实验,观察姜黄素对前列腺
增生细胞的生长抑制作用。
1 材料
1.1 药物与试剂
姜黄素(Fluka,批号 28260;TLC≥95%)溶于
DMSO,配成浓度为20mmol·L-1的贮存液,使用前
用培养基稀释为所需浓度。1640培养基(批号
1012088)、胎牛血清(批号 16000044)、胰蛋白酶
(批号27250018)购自Gibco公司;溴化二甲噻唑二
苯四氮唑(MTT)、二甲基亚砜(DMSO),PI和
RNAaseA均购自 Sigma公司;反转录试剂盒购自
fermentas公司(批号 K1612);引物序列由生物软件
Primerprimer50设计,上海生工生物公司合成;
DNAladder购自东盛生物公司;TUNEL试剂盒购自
南京凯基生物公司(批号KGA701)。
1.2 仪器
美国 Coulter公司 EPICSElite型流式细胞仪、
LKB-1型超薄切片机、5%CO2恒温培养箱、Nikon
相差倒置显微镜、BiometraPCR仪、酶标仪和 Phar
macia凝胶影像分析系统。
2 方法
2.1 前列腺增生间质细胞的来源及分离培养
细胞来源于在本院诊断 BPH并接受耻骨上前
列腺切除术的患者,术后均经病理证实为良性前列
腺增生。将人前列腺移行带组织用眼科剪反复剪切
成1mm3大小的组织块,放入含有胶原蛋白酶的培
养基中,37℃消化16h,经过多次悬沉分离间质细
胞,置于37℃含5%CO2的培养箱中培养,细胞生长
覆盖培养瓶底的大部分后传代,第3代细胞用于实
验。细胞培养于含 10%胎牛血清的 1640培养液
中,培养基内加入100U·mL-1青霉素和100mg·
L-1链霉素。
2.2 MTT试验
预实验确定对于细胞生长没有影响(差别无统
计学意义)的姜黄素溶剂 DMSO加入量。取生长良
好、对数生长期的人前列腺间质细胞用025%胰酶
消化接种于96孔培养板,每孔加入细胞1×104个,
培养液200μL,每组设6个复孔。接种24h细胞贴
壁后更换培养液。共分 4组,分别以 10,20,40
μmol·L-1浓度的姜黄素处理实验组,加入等体积
的生理盐水作为阴性对照。12,24,36h后,MTT比
色法测定。终止反应前4h,每孔加入5g·L-1MTT
20μL继续培养4h,小心吸弃孔内培养上清液,每
孔加入DMSO150μL,置微孔振荡器上振荡10min
待紫色结晶完全溶解后,于570nm测定吸光度(A)
变化。计算细胞生长抑制率(IR)。
细胞存活率(%)=A实验/A对照 ×100%
细胞生长抑制率(%)=(1-A实验/A对照)×100%
2.3 原位缺口末端标记法(TUNEL)检测细胞凋亡
取对数生长期前列腺增生间质细胞,胰酶消化
离心后,用含10%FBS的 DMEM培养基重悬,调整
细胞密度为1×106个/mL,传入25cm3塑料培养瓶
中,37℃,5%CO2:孵育24h,加入姜黄素,药物终浓
度为10,20,40μmol·L-1,同时设置阴性对照组,
培养48h后,收集细胞离心后,将细胞混匀后涂片,
自然干燥后将玻璃立即固定于4%多聚甲醛中[5],
按TUNEL说明书操作。
用PBS液代替标记液做阴性对照,用凯基公司
提供的阳性片染色做阳性对照,细胞核中有棕黄色
颗粒者为阳性细胞,即凋亡的细胞。每张玻片在光
学显微镜400倍镜下,计数5个视野下500个细胞
中的阳性细胞总数,再除以500为该标本的细胞凋
亡率。
2.4 RTPCR(分层)
2.4.1 人前列腺间质细胞培养 取生长良好、对数
生长期细胞用025%胰酶消化接种于6孔板,每孔
10×104个细胞,37℃,5%CO2孵育过夜。换无血清
培养基后,分别用10,20,40μmol·L-1的姜黄素处
理细胞,阴性加等量生理盐水继续培养24h。
2.4.2 总 RNA抽提 用 Trizol法提取每组细胞
RNA;经紫外分光光度仪测定,其纯度要求 A260nm/
A280nm>18,经1%琼脂糖凝胶电泳鉴定其完整性,
28S/18S约等于2,置于-70℃冰箱中保存。
2.4.3 cDNA合成 按RT试剂盒说明书进行。
2.4.4 PCR 分别扩增GAPDH,Bax,Bcl2,退火温
度60℃,内参扩增29个循环,Bax和 Bcl2扩增33
个循环。2%琼脂糖凝胶分离 PCR产物,凝胶成像
软件对结果进行半定量分析。引物序列如下:GAP
DHF5′ACCACAGTCCATGCCATCAC3′,R5′TC
CACCACCCTGTTGCTGTA3′,产物长度452bp;Bax
F5′GCTGTTGGGCTGGATCCAAG3′,R5′TCAGC
CCATCTTCTTCCAGA3′,产物长度 139bp;Bcl2F
5′TCCGCATCAGGAAGGCTAGA3′,R 5′AGGAC
CAGGCCTCCAAGCT3′,产物长度113bp。
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2.5 FCM检测细胞周期分布
2.5.1 细胞准备 收集培养细胞于 PBS中洗 2
次,然后按(1~2)×106个/mL加入70%乙醇并混
匀,于4℃固定过夜。检测时标本1000r·min-1离
心5min,弃上清液,3mLPBS(pH74)重悬5min,
以300目筛网过滤细胞悬液以除去成团的细胞群,
再于1000r·min-1离心5min,弃上清液。加入PI
染液1mL/管(50mg·L-1),4℃避光30min[6]。
2.5.2 流式细胞仪检测 用 EPICSXL流式细胞仪
进行细胞周期分析,氩离子激发 PI荧光,激发光波
长为488nm,用620nm波长滤器检测对数红色荧
光,收集数据,用 Multicycle分析软件进行细胞周期
的分析,分别计算G1期,S期和G2期的相对比例。
2.6 统计分析
采用SPSS120统计软件包建立数据库,并以
珋x±s表示各定量指标的平均值和分散程度。成组设
计多个样本均数的比较采用 ANOVA检验,多个样
本均数间每两个均数比较采用t检验。
3 结果
3.1 姜黄素抑制人前列腺增生间质细胞的增殖
10,20,40μmol·L-1的姜黄素处理前列腺间质
细胞12~36h后,细胞体外生长活性均被不同程度
地抑制,并呈时间和剂量依赖性特点,不同时间组之
间差异均有统计学意义(P<005),见表1。
表1 姜黄素作用人前列腺间质细胞不同时间的细胞增殖抑制(A,珋x±s,n=6)
分组 浓度/μmol·L-1 12h 24h 36h
阴性  - 0673±0013 0920±00191) 0971±00171)
姜黄素 10 0602±00102) 0497±00111,2) 0392±00101,2)
  20 0509±00082) 0325±00041,2) 0236±00051,2)
  40 0440±00092) 0299±00081,2 0182±00031,2)
  注:各与前一时间段比较1)P<005,各与前一组比较2)P<005
3.2 TUNEL检测结果
人前列腺增生间质细胞经姜黄素处理48h后,
细胞凋亡百分率随姜黄素剂量的增加而增加。10,
20和 40μmol·L-1姜黄素组细胞凋亡率分别为
(2052±252)%,(4833±075)%,(8460±
057)%,均高于阴性对照组(P<001),40μmol·
L-1姜黄素组细胞凋亡率高于20μmol·L-1组(P<
001),20μmol·L-1姜黄素组细胞凋亡率高于10
μmol·L-1组(P<001),见表2。
表2 不同浓度姜黄素干预前列腺增生间质细胞48h
的细胞凋亡率(珋x±s,n=5)
分组 浓度/μmol·L-1 凋亡率/%
阴性  - 325±193
姜黄素 10 2052±2521)
  20 4833±0751,2)
  40 8460±0571,2,3)
  注:与阴性对照比较1)P<001;与10μmol·L-1组比较2)P<
001;与20μmol·L-1组比较3)P<001
3.3 RTPCR
同未经药物处理的阴性对照组相比,姜黄素作
用的细胞中 Bax和 Bcl2转录产物的丰度有明显改
变,前者随姜黄素浓度的增加而增加,后者则相反,
均呈剂量相关性,不同浓度姜黄素对人前列腺间质
细胞Bax,Bcl2mRNA表达差异有统计学意义(P<
005)图1。
A阴性组;B姜黄素10μmol·L-1;C姜黄素20μmol·L-1;
D姜黄素40μmol·L-1
图1 不同浓度姜黄素干预细胞后的Bcl2和BaxmRNA表达
3.4 FCM检测细胞周期
随着姜黄素浓度的增加,细胞G1期所占的比率
逐渐增加,10,20,40μmol·L-1的姜黄素组细胞 G1
期所占的百分率,差别有统计学意义(P<005)。
姜黄素可以使前列腺间质细胞阻滞于G1期,见表3。
表3 不同浓度姜黄素对前列腺间质细胞周期分布
的影响(珋x±s,n=3) %
浓度/μmol·L-1 G0/G1 S G2/M
0 467±43 485±58 48±16
10 593±491) 379±41 28±14
20 652±512) 323±32 25±13
40 710±472) 245±58 45±28
  注:与0μmol·L-1组比较1)P<005,2)P<001
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4 讨论
正常前列腺的大小能保持恒定有赖于腺体内细
胞的增殖与死亡保持平衡[7]。以往认为前列腺增
生是由于腺体的细胞无限制生长所致。但是研究发
现,前列腺增生的标本在显微镜下很难找到有丝分
裂的细胞。前列腺增生细胞DNA合成率并未增加,
与年轻对照组相比反有下降[8]。说明前列腺增生
并非细胞增殖的结果,而是由于细胞程序性死亡减
少所致。
Bcl2是目前发现的与凋亡关系密切的原癌基
因之一,能够编码 Bcl2α(26×103)和 Bcl2β(22×
103)2种蛋白质,是膜的整合蛋白,主要存在于线粒
体外膜、核膜及部分内质网中,Bcl2蛋白在正常组
织自身稳定方面起重要作用,抑制细胞凋亡的发
生[9]。Bax基因是 Bcl2基因家族的一员,Bax的主
要作用是加速 ,并与Bcl2一起调节 。其产物是一
种与Bcl2同源的相关蛋白,与Bcl2在体内形成二
聚体,能拮抗后者的生物学活性[10]。本实验结果显
示姜黄素能够通过下调Bcl2/Bax,同时阻滞前列腺
间质细胞于G1期,从而发挥诱导前列腺增生间质细
胞凋亡的作用。
目前有越来越多的研究表明,许多植物药物在
前列腺增生的治疗和预防中有广阔的应用前景,包
括锯叶棕,非洲臀果木以及一些植物类雌激素药物
等[11],但是远期疗效仍然有待进一步的基础研究和
临床试验证实。通过上述研究发现姜黄素能够抑制
前列腺间质细胞增殖,诱导其发生凋亡,提示姜黄素
可能成为治疗前列腺增生的一种有效的植物药物。
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humanprostaticstromalcelsbyregulatingBcl2/Bax
CHENZhiqiang,JIEXiao,MOZengnan
(InstituteofUrology&Nephrology,FirstAfiliatedHospital,GuangxiMedicalUniversuity,Nanning530021,China)
[Abstract] Objective:Toinvestigatetheefectofcurcuminonapoptosisofhumanprostaticstromalcels.Method:Diferent
concentrationsofcurcuminwereaddedintoculturemediasystemtoinduceapoptosisofhumanprostaticstromalcels.Theapoptosis
wasdetectedbyMTTassay,flowcytometry,RTPCRandTUNELmethod.Result:Curcuminatconcentrationsof1040μmol·L-1
couldinhibittheproliferationofhumanprostaticstromalcelsinadoseandtimedependentmanner(P<005)Characteristicapopto
siswereconfirmedbyTUNELRTPCRmanifestdownregulationofBcl2/Bax(P<005)CelcyclewasarestedintoG1phaseby
curcumin.Conclusion:CurcumincaninduceapoptosisinhumanprostaticstromalcelsbydownregulationofBcl2/Bax.
[Keywords] curcumin;prostatichyperplasia;apoposis [责任编辑 古云侠]
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