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ESR study and protection of water extract of Carthamus tinctorius
on ox-LDL induced injury in rat cardiac microvascular endothelial cell

红花水提物对ox-LDL损伤心肌微血管内皮细胞的
保护作用及ESR谱研究



全 文 :红花水提物对 oxLDL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(oxLDL)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,oxLDL(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(GSHPx)、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GSHPx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oxLDL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]10015302(2008)21251305
[收稿日期] 20080514
[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)640144112948,Email: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(oxLDL)
对内皮细胞造成损伤是关键环节。oxLDL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oxLDL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)20050013。
1.2 药物
红花水提物(新疆红花020kg,加水2500mL
加热至沸腾,提取10h,过滤,滤液浓缩至每1mL相
当于3333g生药),由本所分析室杨滨教授提供。
1.3 试剂
oxLDL由中国协和医科大学基础所提供;PBN
(NtertButylαphenylnitrone,批号 3376247,Sigma
公 司);MDA(批 号 20070124),LDH(批 号
20070124),SOD(批 号 20070123),NO(批 号
20070121),NOS(批号 20070110),GSHPx(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 BIORAD);
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 02%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002%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,025%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oxLDL损伤的心肌微血管内
皮细胞抗氧化作用的影响[35] 第3代内皮细胞以
15×105个/mL的密度接种于 96孔板,每孔 01
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oxLDL(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 oxLDL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GSHPx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[67] 实验分为6组:空白组:孔中加入无血清
培养基08mL;模型组:孔中加入无血清培养基08
mL;红花水提物组:在孔中加入不同质量浓度的红花
水提物08mL(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
025mL无血清培养基外)换为100mg·L-1的 ox
LDL的无血清培养基025mL,接着每组同时加入终
浓度为100mmol·L-1的PBN025mL,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04mL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32G,增益4×105,微
波功率20mV,测试温度为室温。
2.3 统计方法
应用SPSS110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<005。
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oxLDL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 oxLDL引起的内皮
细胞损伤,使细胞存活率明显提高,与 oxLDL模型
组相比,具有极显著差异(P<001)。说明红花水
提物具有减轻内皮细胞oxLDL氧化应激损伤,保护
细胞的作用。见表1。
表1 红花水提物对oxLDL(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    - 0330±00081) -
模型    - 0079±0005 76
红花水提物 500 0370±00341) -1224
  100 0332±00441) -066
  20 0313±00411) 509
  注:与模型组相比1)P<001(表2,3同)
3.3 对细胞上清液中 MDA,LDH,SOD,NO,NOS,
  
GSHPx和XOD水平的影响 不同剂量的红花水提
物对oxLDL所致的微血管内皮细胞的SOD,NO,NOS
和GSHPx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oxLDL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oxLDL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oxLDL(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    - 476994±2340781) 0735±0060 16449±06061)
模型    - 2342025±431926 4731±10221) 12631±0832
红花水提物 500 1745399±891891 1463±01171) 15749±03211)
  100 1562883±5495151) 1537±01001) 15627±06151)
  20 2269939±263986 1566±01081) 15610±08391)
表3 红花水提物对内皮细胞oxLDL(100mg·L-1)损伤NO,NOS,XOD,GSHPx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 GSHPx/U·mL-1
空白    - 81969±89982) 6006±07232) 7110±04372) 41137±04612)
模型    - 22754±6673 2446±0953 7497±0432 40044±0540
红花水提物 500 29887±8710 6152±12512) 6948±01932) 41364±05712)
  100 30424±4961 6203±24362) 7125±0215 40469±0431
  20 25471±4719 5357±18562) 7052±01542) 40844±0458
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oxLDL损伤后自由基的
ESR波谱影响
表4 红花水提物对oxLDL(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    - 118±0191)
模型    - 166±015
红花水提物 500 068±0252)
  100 130±047
  20 094±0252)
  注:与模型组相比1)P<005,2)P<001
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oxLDL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,
GSHPx,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。
GSHPx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oxLDL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 oxLDL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oxLDL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GSHPx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,oxLDL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oxLDL损伤的可能机制。
[参考文献]
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1999:9.
[2] NishidaM,CarleyW W,GeritsenME,etal.Isolationand
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alcels[J].AmJPhysiol,1993,264:H639.
[3] AndersonJW,DiwadkarVA,BridgesSR.Selectiveefectsof
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[5] 司徒镇强,吴军正.细胞培养[M].西安:世界图书出版公司,
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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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[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
onoxLDLinducedinjuryinratcardiacmicrovascularendothelialcel
YEJinxia1,LIANGRixin1,WANGLan1,YANGBin1,ANRongshu2
(1.InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China;
2.InstituateofClinicalMedicine,ChinaJapanFriendshipHospital,Beijing100700,China)
[Abstract] Objective:ToobservetheantioxidantefectsofwaterextractofCarthamustinctoriusonoxLDLinducedinjuryin
ratcardiacmicrovascularendothelialcelanddetectingoxygenderivedfreeradicals(OFR)toexploretheantioxidantmechanisms.
Method:Byusingthethirdgenerationofratcardiacmicrovascularendothelialcels(rCMEC),theprotectionofwaterextractofC.
tinctoriuswasinvestigatedafteroxLDL(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,GSHPxandNOSactivity,whileinthecelsuspensionROSsignaldecreasedsignificantly.
Conclusion:WaterextractofC.tinctoriushasantioxidation.Themechanismsarelikelyrelatedwithscavengingoffreeradicals,en
hancingitsclearance,enhancingendogenousantioxidantactivity.
[Keywords] waterextractofCarthamustinctorius;endothelialcels;oxidizedlowdensitylipoprotein;electronspinresonance
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20080515
[基金项目] 浙江省中医药项目(2006C085,2007CA059)
[通讯作者] 许东航,Tel:(0571)87783891,Email: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(05,125,25,5g·L-1)与人肺癌A549细胞共育48h,采用定量sandwich酶免疫
技术和RTPCR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(12073vs
2121,P<005),25g·L-1鸦胆子油乳作用48h能使 A549细胞 VEGF分泌显著减少(2030vs12073,P<
005)。A549细胞VEGFmRNA表达较骨髓单个核细胞也显著上升(09573vs04649,P<005),鸦胆子油乳
(05,125,25g·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(04682vs09573,P<005)。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]10015302(2008)21251704
  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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