全 文 :红花水提物对 oxLDL损伤心肌微血管内皮细胞的
保护作用及 ESR谱研究
叶锦霞1,梁日欣1,王 岚1,杨 滨1,安荣姝2
(1.中国中医科学院 中药研究所,北京 100700;
2.中日友好医院 临床医学研究所,北京 100700)
[摘要] 目的:观察红花水提物对氧化低密度脂蛋白(oxLDL)致体外培养大鼠乳鼠心肌微血管内皮细胞损伤
的保护作用,并初步探讨其抗氧化作用机制。方法:采用第3代大鼠乳鼠心肌微血管内皮细胞,用红花水提物预处理
(500,100,20mg·L-1)24h后,oxLDL(100mg·L-1)孵育24h进行损伤,实验结束后取上清液,测定细胞上清液中
乳酸脱氢酶(LDH)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPx)、一氧化氮(NO)、一氧化
氮合酶(NOS)和黄嘌呤氧化酶(XOD)活性,用自旋捕集技术结合电子自旋共振波谱技术(electronspinresonance,
ESR)检测各组细胞悬液中氧自由基信号的强弱。结果:红花水提物各剂量组能够明显减少内皮细胞LDH的释放,降
低培养液中MDA含量和XOD的活性,同时提高SOD,NO,NOS和GSHPx的活性,使细胞悬液中的ESR自由基信号
明显减弱。结论:红花水提物具有抗oxLDL致体外培养大鼠乳鼠心肌微血管内皮细胞损伤的作用,其机制与其减少
氧自由基产生、增强自由基的清除、增强内源性抗氧化剂的活性,使高毒性的自由基转化成无害物质等有关。
[关键词] 红花水提物;内皮细胞;氧化低密度脂蛋白;电子自旋共振
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)21251305
[收稿日期] 20080514
[基金项目] 科技部国际合作项目(十一五科技计划)(2006
DFB31720)
[通讯作者] 梁日欣,Tel:(010)640144112948,Email:RX
Liang@yahoo.com
自由基氧化应激而损伤生物分子包括蛋白质、
DNA和脂质过氧化等,已涉及人类一些疾病的病因
学[1],特别是动脉粥样硬化,低密度脂蛋白(LDL)发
生氧化修饰后产生的氧化低密度脂蛋白(oxLDL)
对内皮细胞造成损伤是关键环节。oxLDL可进一
步促进氧自由基的产生,引发脂质过氧化的连锁反
应,引起内皮细胞功能障碍,最终发展为动脉粥样硬
化。红花的现代药理研究表明,红花是一种天然的
抗氧化剂,有明显的抗脂质过氧化和减轻自由基损
伤的作用,临床上广泛用于治疗动脉粥样硬化等心
血管疾病。笔者前期研究表明其具有明显的抗氧化
作用,但究竟通过何种途径发挥抗氧化作用,并不清
楚。因此,本项实验采用oxLDL致心肌微血管内皮
细胞损伤模型,观察红花水提物对血管内皮细胞的
保护作用以及机制。
1 材料
1.1 动物
出生5~7d的Wistar大鼠乳鼠,由中国医学科
学院实验动物研究所提供,动物饲养合格证号
SCXK(京)20050013。
1.2 药物
红花水提物(新疆红花020kg,加水2500mL
加热至沸腾,提取10h,过滤,滤液浓缩至每1mL相
当于3333g生药),由本所分析室杨滨教授提供。
1.3 试剂
oxLDL由中国协和医科大学基础所提供;PBN
(NtertButylαphenylnitrone,批号 3376247,Sigma
公 司);MDA(批 号 20070124),LDH(批 号
20070124),SOD(批 号 20070123),NO(批 号
20070121),NOS(批号 20070110),GSHPx(批号
20071026)和 XOD(批号20071024)测定试剂盒,均
为南京建成生物工程研究所产品。
1.4 仪器
MCO-15AC型 CO2培养箱(日本 SANYO公
司),450型酶联免疫检测仪(日本 BIORAD);
ESR200D-SRC型电子自旋共振波谱仪(德国
Bruker公司)。
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2 方法
2.1 大鼠乳鼠心肌微血管内皮细胞原代培养及鉴定
参照Nishida等[2]的方法略加改动。取2只出生
5~7d的Wistar大鼠心脏,用PBS液洗除血液,将心
脏放于75%乙醇中浸泡30s,PBS液冲洗后,剪碎心
肌组织,加入适量 02%Ⅱ型胶原酶,在37℃摇摆水
浴孵育消化30min;加入等体积终浓度为002%的胰
蛋白酶,37℃水浴消化10min。加入等量含20%小
牛血清DMEM培养基中和,分离下的细胞过200目筛
网,取过滤液,离心(2000r·min-1,10min),重复2
次。所得细胞重悬于含血清培养基中,并调整细胞密
度为104~105个/mL,接种于1%明胶处理的培养瓶
中,37℃培养4h,以除去未黏附细胞,更换含50mg
·L-1肝素、10mg·L-1内皮细胞生长因子的DMEM
完全培养基培养。每2~3d换液1次,选第3代内皮
细胞,025%胰蛋白酶消化备用。经Ⅷ因子免疫细胞
化学鉴定为血管内皮细胞,见图1。
图1 内皮细胞免疫组化鉴定
2.2 分组
2.2.1 红花水提物对oxLDL损伤的心肌微血管内
皮细胞抗氧化作用的影响[35] 第3代内皮细胞以
15×105个/mL的密度接种于 96孔板,每孔 01
mL,24h细胞贴壁后,分为5组:空白组:正常完全
培养基培养;模型组:加入oxLDL(100mg·L-1)孵
育24h;红花水提物500,100,20mg·L-1剂量组:
分别加入不同质量浓度的红花水提物预处理24h,
然后换为 100mg·L-1的 oxLDL溶液孵育 24h。
用MTT法测定其存活率,收集上层培养液,备测
SOD,MDA,LDH,NO,NOS,XOD和GSHPx等指标。
2.2.2 红花水提物对内皮细胞悬液中氧自由基信号
的影响[67] 实验分为6组:空白组:孔中加入无血清
培养基08mL;模型组:孔中加入无血清培养基08
mL;红花水提物组:在孔中加入不同质量浓度的红花
水提物08mL(500,100,20mg·L-1,DMEM完全培
养基配制),共同孵育24h。然后各组(除空白组为
025mL无血清培养基外)换为100mg·L-1的 ox
LDL的无血清培养基025mL,接着每组同时加入终
浓度为100mmol·L-1的PBN025mL,小心吹打均
匀,于37℃,孵育45min后,取出培养板,用无菌消毒
过的细胞刀,小心刮取细胞,收集细胞悬液于5mL的
EP管中。于每个EP管中加入04mL醋酸乙酯,充
分混匀后,3000r·min-1,离心10min;小心吸取上
层无色液体60μL于样品管中,放入ESR波谱仪的谐
振腔中进行测定。测定条件:X波段,中心磁场3385
G,扫描宽度400G,调制幅度32G,增益4×105,微
波功率20mV,测试温度为室温。
2.3 统计方法
应用SPSS110统计软件,数据以珋x±s表示,多
组间比较使用单因素方差分析,统计学显著性设定
P<005。
3 结果
3.1 内皮细胞形态学变化
在倒置显微镜下观察到,红花水提物高、低剂量
组细胞形态与正常组较相似,呈单层铺路石状生长,
无显著性变化;而模型组和中剂量组细胞出现皱缩,
呈现空泡。MTT染色后,模型组大部分细胞不着
色,仅有少数细胞出现紫色结晶物,而红花水提物的
各个给药组紫色结晶物随着水提物浓度的增加,紫
色结晶物的数量增多。见图2。
A.空白组;B.模型组;C.红花水提物500mg·L-1组;
D.红花水提物100mg·L-1组;E.红花水提物20mg·L-1组
图2 红花水提物对各组内皮细胞的影响
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3.2 对细胞存活率的影响
100mg·L-1的oxLDL诱导内皮细胞产生氧化
损伤后,细胞存活率明显下降。而红花水提物500,
100,20mg·L-1均能明显抑制 oxLDL引起的内皮
细胞损伤,使细胞存活率明显提高,与 oxLDL模型
组相比,具有极显著差异(P<001)。说明红花水
提物具有减轻内皮细胞oxLDL氧化应激损伤,保护
细胞的作用。见表1。
表1 红花水提物对oxLDL(100mg·L-1)损伤的
微血管内皮细胞存活率的影响(珋x±s,n=5)
组别 剂量/mg·L-1 A 抑制率/%
空白 - 0330±00081) -
模型 - 0079±0005 76
红花水提物 500 0370±00341) -1224
100 0332±00441) -066
20 0313±00411) 509
注:与模型组相比1)P<001(表2,3同)
3.3 对细胞上清液中 MDA,LDH,SOD,NO,NOS,
GSHPx和XOD水平的影响 不同剂量的红花水提
物对oxLDL所致的微血管内皮细胞的SOD,NO,NOS
和GSHPx含量降低具有很好的抑制作用,而又可以
减少细胞上清液中MDA,LDH和XOD的含量。说明
红花水提物具有减轻oxLDL损伤作用的趋势,与模
型组相比,具有显著性差异。见表2,3。
3.4 对氧自由基信号的影响 活性氧自由基的信
号峰为典型的3个峰,而以第二峰受干扰因素最小,
也最稳定,故每组细胞氧自由基与PBN形成的自旋
加合物信号的相对值可用各组谱线第二峰的高度来
表示。模型组中自旋加合物信号峰值明显较高,与
空白组比较,具有显著性差异,而红花水提物各给药
组能不同程度使信号峰值降低,其中以 500mg·
L-1和20mg·L-1尤为显著。说明红花水提物能够
减少oxLDL损伤的微血管内皮细胞氧自由基生成,
具有保护内皮细胞免受氧化损伤的作用。见表4,
图3。
表2 红花水提物对oxLDL(100mg·L-1)损伤内皮细胞的LDH,MDA和SOD水平的影响(珋x±s,n=5)
组别 剂量/mg·L-1 LDH/U·L-1 MDA/nmol·mL-1 SOD/U·mL-1
空白 - 476994±2340781) 0735±0060 16449±06061)
模型 - 2342025±431926 4731±10221) 12631±0832
红花水提物 500 1745399±891891 1463±01171) 15749±03211)
100 1562883±5495151) 1537±01001) 15627±06151)
20 2269939±263986 1566±01081) 15610±08391)
表3 红花水提物对内皮细胞oxLDL(100mg·L-1)损伤NO,NOS,XOD,GSHPx水平的影响(珋x±s,n=5)
组别 剂量/mg·L-1 NO/μmol·L-1 NOS/U·mL-1 XOD/U·L-1 GSHPx/U·mL-1
空白 - 81969±89982) 6006±07232) 7110±04372) 41137±04612)
模型 - 22754±6673 2446±0953 7497±0432 40044±0540
红花水提物 500 29887±8710 6152±12512) 6948±01932) 41364±05712)
100 30424±4961 6203±24362) 7125±0215 40469±0431
20 25471±4719 5357±18562) 7052±01542) 40844±0458
A.空白组;B.模型组;C.红花水提物500mg·L-1组;
D.红花水提物100mg·L-1组;E.红花水提物20mg·L-1组
以B组为例,图中箭头之间的距离,为自由基ESR
波谱中的第2峰峰值
图3 红花水提物对内皮细胞oxLDL损伤后自由基的
ESR波谱影响
表4 红花水提物对oxLDL(100mg·L-1)损伤微血管
内皮细胞后自由基信号的影响(珋x±s,n=5)
组别 剂量/mg·L-1 自由基信号(峰峰值)/cm
空白 - 118±0191)
模型 - 166±015
红花水提物 500 068±0252)
100 130±047
20 094±0252)
注:与模型组相比1)P<005,2)P<001
4 讨论
在生物体内,LDL的氧化修饰是1个自由基的
链式反应过程,氧化修饰的低密度脂蛋白能够促进
脂过氧自由基的形成,引发脂质过氧化的连锁反应,
而且其产生的脂质过氧化产物还有潜在的细胞毒性
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作用,在动脉粥样硬化斑块的形成过程中起着关键
作用。用oxLDL对心肌微血管内皮细胞造成氧化
损伤,可以体现脂质过氧化损伤方面的发病机制。
生物体内存在抗氧化系统,包括 SOD,CAT,
GSHPx,GSH和维生素等。SOD是体内自由基清除
系统内1个重要的抗氧化酶,能催化超氧阴离子生
成 H2O2,从而阻断毒性更强的羟自由基产生。
GSHPx能特异性催化还原型谷胱甘肽(GSH)对过
氧化氢的还原反应,可使有害自由基转化成无害物
质,以起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。NO
是体内产生的强脂质过氧化链式反应阻断剂,能保
护VE免受过氧基介导的氧化。LDH广泛存在于身
体各器官组织中,细胞膜受到氧自由基的攻击后,细
胞内LDH释放增加,故 LDH的释放是观察细胞自
由基损伤的重要指标。MDA是脂质过氧化反应的
产物,其高低常常可以反映脂质过氧化的程度,间接
反映出细胞受自由基攻击的严重程度。
本实验发现模型组的 SOD,NO,NOS值明显降
低,说明oxLDL损伤内皮细胞,可使其抗氧化能力
降低,而与自由基生成密切相关的促氧化酶XOD活
力、脂质过氧化物MDA含量和LDH含量显著升高,
造成细胞大量损伤和死亡。说明 oxLDL对内皮细
胞的损伤与增加氧化产物及促氧化酶有关。而给予
红花水提物预处理,发现各剂量组能抵抗oxLDL对
内皮细胞的氧化损伤,提示可能是通过抑制XOD活
性,有效清除自由基,抑制 MDA和 LDH的生成,提
高SOD,NO,NOS和GSHPx的活性,使高毒性的自
由基转化成无害物质而达到保护内皮细胞,抑制其
氧化损伤的作用。
应用自旋捕集技术结合电子自旋共振仪测试自
由基的方法,是目前国内检测自由基的最准确和最
直接的方法,其结果能准确地反映药物清除氧自由
基的能力。而自旋捕获剂PBN的应用,又避免了自
由基信号的丢失。实验发现,500mg·L-1和20mg
·L-1的红花水提物组细胞悬液中氧自由基信号明显
比模型组信号弱。结果提示,oxLDL损伤内皮细胞,
直接使自由基产生增多,从而造成氧化应激可能是其
损伤的机制之一,而红花水提物对抗内皮细胞 ox
LDL损伤的作用可能也是通过相应减少自由基产生,
增强其清除而实现的,与前期实验结果有一致性,从
而揭示了红花水提物抗oxLDL损伤的可能机制。
[参考文献]
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[2] NishidaM,CarleyW W,GeritsenME,etal.Isolationand
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[6] 孙成文,赵春燕,钟国赣.人参二醇单体对大鼠心肌作用的单
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(4):286.
[7] 田晓华,丛建波,施定基,等.褐藻硫酸多糖清除活性氧自由基
作用及动力学的ESR研究[J].营养学报,1997,19(1):32.
ESRstudyandprotectionofwaterextractofCarthamustinctorius
onoxLDLinducedinjuryinratcardiacmicrovascularendothelialcel
YEJinxia1,LIANGRixin1,WANGLan1,YANGBin1,ANRongshu2
(1.InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China;
2.InstituateofClinicalMedicine,ChinaJapanFriendshipHospital,Beijing100700,China)
[Abstract] Objective:ToobservetheantioxidantefectsofwaterextractofCarthamustinctoriusonoxLDLinducedinjuryin
ratcardiacmicrovascularendothelialcelanddetectingoxygenderivedfreeradicals(OFR)toexploretheantioxidantmechanisms.
Method:Byusingthethirdgenerationofratcardiacmicrovascularendothelialcels(rCMEC),theprotectionofwaterextractofC.
tinctoriuswasinvestigatedafteroxLDL(100mg·L-1)induceddamage.Thesupernatantwascolectedfordetectinglactatedehydro
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genase(LDH),malondialdehyde(MDA),superoxidedismutase(SOD),xanthineoxidase(XOD),glutathioneperoxidase(GSH
Px),nitricoxide(NO),nitricoxidesynthase(NOS)activity,andcelsuspensionwascolectedfordetectingreactiveoxygenspecies
(ROS)byelectronspinresonance(ESR).Result:WaterextractofC.tinctoriusincreasedtherCMECsurvivalrate,reducedLDH,
MDAandXODlevels,andimprovedSOD,GSHPxandNOSactivity,whileinthecelsuspensionROSsignaldecreasedsignificantly.
Conclusion:WaterextractofC.tinctoriushasantioxidation.Themechanismsarelikelyrelatedwithscavengingoffreeradicals,en
hancingitsclearance,enhancingendogenousantioxidantactivity.
[Keywords] waterextractofCarthamustinctorius;endothelialcels;oxidizedlowdensitylipoprotein;electronspinresonance
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20080515
[基金项目] 浙江省中医药项目(2006C085,2007CA059)
[通讯作者] 许东航,Tel:(0571)87783891,Email:xudong
hang@zju.edu.cn
鸦胆子油乳对人肺癌 A549细胞血管内皮
生长因子表达的影响
徐 翔,许东航,江 波,吕庆华
(浙江大学 医学院 附属第二医院 药剂科,浙江 杭州 310009)
[摘要] 目的:研究鸦胆子油乳对人肺癌 A549细胞血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,
VEGF)表达的影响。方法:以健康人外周血单个核细胞(peripheralpolymorphonuclearneutrophil,PMN)为正常对照,
分别用不同剂量的鸦胆子油乳(05,125,25,5g·L-1)与人肺癌A549细胞共育48h,采用定量sandwich酶免疫
技术和RTPCR法分别测定PMN细胞和A549细胞培养上清液VEGF分泌和细胞内 VEGFmRNA的表达,未加药
组采用等量RPMI1640培养液。结果:A549细胞上清液 VEGF分泌量较外周血单个核细胞显著上升(12073vs
2121,P<005),25g·L-1鸦胆子油乳作用48h能使 A549细胞 VEGF分泌显著减少(2030vs12073,P<
005)。A549细胞VEGFmRNA表达较骨髓单个核细胞也显著上升(09573vs04649,P<005),鸦胆子油乳
(05,125,25g·L-1)作用48h对 A549细胞 VEGFmRNA表达无显著影响,5g·L-1鸦胆子油乳可显著降低
A549细胞VEGFmRNA表达(04682vs09573,P<005)。结论:鸦胆子油乳能降低A549细胞VEGF的分泌和
表达,该作用可能是其抗肿瘤的作用机制之一。
[关键词] 血管内皮生长因子;A549细胞;鸦胆子油乳
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)21251704
鸦胆子为苦木科植物 Bruceajavanica(L.)
Mer.的成熟果实,鸦胆子油乳以鸦胆子石油醚提取
物为原料,以精制大豆磷脂为乳化剂制成的水包油
乳剂,临床上用于治疗肺癌、肺癌脑转移、消化道恶
性肿瘤、膀胱癌、前列腺癌等[1]。临床研究证明鸦
胆子油乳联合化疗药品能显著提高癌症患者的治愈
率,减少毒副作用,促进和恢复肌体免疫力,疗效确
切。近年来有关鸦胆子油乳抗肿瘤机制有较深入研
究,包括对多药耐药性逆转作用[2]、对胃癌增殖作
用机制研究[3]、抑制膀胱癌作用机制研究[4]等。认
为鸦胆子油乳对胃癌多药耐药有一定的逆转作用,
可以抑制一些细胞株的增殖,有抑制消化道癌细胞
的生长和DNA合成等作用。然而,目前鸦胆子油乳
对肿瘤血管新生的影响国内外均未见报道。
本研究以小细胞肺癌 A549细胞株为研究对
象,考察鸦胆子油乳对小细胞肺癌 A549细胞血管
内皮生长因子分泌和表达的影响。
1 材料
1.1 药物
鸦胆子油乳(浙江三九邦而康药业有限公司提
供,每支10mL,含鸦胆子油1g),4℃冰箱保存,使
用时用双蒸水或生理盐水稀释。
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2008年11月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 21
November,2008