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Effect of emodin on proliferation and differentiation of rat preadipocytes

大黄素对大鼠前体脂肪细胞增殖与分化的影响



全 文 :ComparisonofpropertiesofMahuangdecoctionandMaxingShigan
decoctionbasedonbiothermodynamics
FANDongli1,2,LIAOQingwen2,3,YANDan2,4,MAXiaojun1,XIAOXiaohe2,ZHAOYanling2
(1.InstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalColege,
Beijing100094,China;2.InstituteofChineseMedicine,302HospitalofPLA,Beijing100039,China;
3.HunanUniversityofTraditionalChineseMedicine,Changsha410007,China;
4ChengduUniversityofTraditionalChineseMedicine,Chengdu610015,China)
[Abstract] Objective:ToprobeintotheobjectivityandauthenticityoffourpropertiesbeteenMahuangdecoctionandMaxing
Shigandecoctionfrombiothermodynamics.Method:ThepowertimecurvesofgrowthofStaphylococcusaureusatdiferentconcentra
tionsbetweenMahuangdecoctionandMaxingShigandecoctionweredeterminedbyTAMAirIsothermalCalorimeter.Thegrowthrate
constantsofpromotiveandinhibitoryactionswerecalculated.Moreover,thediferenceofpropertiesbeteenMahuangdecoctionandMa
xingShigandecoctionwasanalyzedfromthepointofviewofTCMtheory.Result:BoththeMahuangdecoctionandMaxingShigande
coctioncouldinhibitthegrowthandmetabolismofStaphylococcusaureus.ThekandPmweredecreasedwiththemassincreaseofthe
decoction.However,inhibitoryactivityofMahuangdecoctionwithwarmpropertywasweakerthanthatofMaxingShigandecoctionwith
coolproperty.Moreover,MahuangdecoctiondecreasedheatoutputingrowthmetabolismmoreweaklythanMaxingShigandecoction.
Therewasastablediferencebetweenthem.Conclusion:Studyingonbiothermodynamicscanshowthediferenceoffourpropertiesof
TraditionalChineseMedicine.So,itprovidesanewandusefulmeansforthestudyofthepropertiesoftraditionalChinesemedicine.
[Keywords] fourpropertiesoftraditionalChinesemedicine;biothermodynamics;Mahuangdecoction;MaxingShigandecoc
tion
[责任编辑 古云侠]
大黄素对大鼠前体脂肪细胞增殖与分化的影响
杨永青1,2,杨公社1
(1.西北农林科技大学 动物脂肪沉积与肌肉发育实验室,陕西 杨凌 712100;
2.山西师范大学 生命科学学院,山西 临汾 041000)
[摘要] 目的:研究大黄素(emodin,EMO)对大鼠前体脂肪细胞增殖与分化的影响。方法:分离培养大鼠前体
脂肪细胞,按照EMO添加剂量不同,把培养板中接种细胞的培养孔随机分为0,5,10,20,40,80,160μmol·L-1处
理组;采用MTT比色法和流式细胞术测定EMO对大鼠前体脂肪细胞增殖的影响;采用油红O染色提取法,检测脂
肪细胞内甘油三酯积聚量的变化;采用形态学观察,检测前体脂肪细胞分化的形态学变化。结果:20~160μmol·
L-1的EMO对大鼠前体脂肪细胞的增殖与分化呈剂量和时间依赖性地抑制作用,并可在一定程度上诱发前体脂肪
细胞凋亡。结论:EMO具有潜在的减肥降脂作用。
[关键词] 大黄素;大鼠;前体脂肪细胞;增殖;分化
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)05042404
[收稿日期] 20060410
[基金项目] 国家重点基础研究发展计划资助项目(973计
划)(2004CB117500);国家自然科学基金资助项目(30471239)
[通讯作者] 杨公社,Tel:(029)87092430,Email:gsyang999
@hotmail.com
  人和动物的肥胖被认为是其前体脂肪细胞过度
增殖与分化的结果。抑制前体脂肪细胞的过度增殖
与分化,不仅有利于人类减肥降脂,预防肥胖引起的
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相关疾病,而且有望提高畜禽的胴体瘦肉率,特别是
降低猪的背膘厚。EMO是传统中药大黄、何首乌、
虎杖等的主要活性成分之一,属蒽醌类衍生物,具有
抗炎、抑菌、免疫调节、抗肿瘤等多种药理作用[1]。
近年来,中医药工作者用高效液相色谱法在含大黄
的中药复方合剂———轻身减肥片、减肥降脂片中精
确检测了EMO含量,但 EMO是否能够有效地影响
前体脂肪细胞的增殖与分化,还有待于进一步研究。
本试验旨在为该活性成分应用于临床和动物生产,
降低人和动物的体脂沉积提供理论依据。
1 材料
1.1 主要仪器
超净工作台(SW-CJ-1F型,苏州净化设备有
限公司),CO2培养箱(ELITEⅡ型,美国 REVCO公
司),微量移液枪(eppendorf,德国),倒置显微镜、数
码照相机(Olympus,日本),酶联检测仪(DG5031
型,华东电子集团医疗装备有限责任公司),紫外可
见光分光光度计(UV-2102PC型,上海龙尼柯仪
器有限公司),高压灭菌锅(LDZX-40Ⅱ型,上海申
安医疗器械厂),流式细胞仪(COULTERCROP.
ESP)等。
1.2 试剂
M199培养基(Gibco公司);胎牛血清(FCS,杭
州四季青);Ⅰ型胶原酶(美国进口,鼎国生物技术
公司分装);二甲基亚砜(DMSO)、MTT、碘化丙啶
(PI),TritonX100、枸橼酸钠等均购自 Sigma公司;
油红O、伊红、苏木精均为上海化学试剂公司进口分
装;其他试剂为国产分析纯。
1.3 动物
20日龄健康雄性SD大鼠,动物合格证号SCXK
(军)2002-005,购自第四军医大学实验动物中心。
1.4 药物
EMO(批号 0756200110)对照品,购自中国药
品生物制品检定所。
2 方法
2.1 前体脂肪细胞培养与药品处理
2.1.1 前体脂肪细胞培养 无菌取出大鼠皮下、肾
周围及附睾的白色脂肪组织,用 I型胶原酶消化
法[2]制备细胞悬液。96孔培养板接种细胞密度为
每孔1×104个,24孔和6孔培养板接种细胞密度为
每平方厘米5×104个。细胞在37℃,5%CO2,饱和
湿度条件下培养。接种当日记为第0天,以后每3d
换液1次。
2.1.2 药品处理 EMO溶解在 DMSO中,-20℃
贮存备用。加药时用含10%胎牛血清的M199培养
液稀释到所需浓度,要求 DMSO在培养液中的终浓
度不超过1%。
2.2 MTT测定
细胞在96孔培养板中培养至第3天,更换培养
液,分组并加入一定浓度梯度的 EMO,使药物终浓
度分别达0,5,10,20,40,80,160μmol·L-1,每一剂
量组设3个重复,以0μmol·L-1的 EMO为对照。
在药物作用24,48,72h3个时间点进行MTT测定。
检测前4h,每孔加20μLMTT(5mg·mL-1),
继续孵育。然后弃培养液,加入150μLDMSO/孔,
摇匀,在酶联检测仪 490nm处测定各组吸光度
(A),并计算实验组抑制率。
抑制率(%)=(A对照 -A实验)/A对照 ×100%
2.3 流式细胞仪检测
2.3.1 细胞收集 细胞在6孔培养板中培养至第
3天,更换培养液,分组并加入一定浓度梯度的
EMO,使药物终浓度分别达到0,40,80μmol·L-1。
继续孵育48h后,以025%胰蛋白酶加002% 的
EDTA消化,1000r·min-1离心5min,收获细胞。
PBS洗3次,加入70%乙醇固定,4℃贮存过夜后上
机测定。检测时要求每一份样品的细胞数达 5×
105~1×106个。
2.3.2 染色测定 将收集到的细胞以1000r·
min-1离心5min,弃乙醇,PBS洗2次。每一份样品
用50μg·mL-1的 PI染色液1mL染色30min,流
式细胞仪测定细胞周期各时相DNA含量,分析细胞
周期变化及细胞凋亡情况。
2.4 油红O染色提取
细胞在24孔培养板中培养至第6天,更换培养
液,分组并加入一定浓度梯度的 EMO,使药物终浓
度分别达到0,5,10,20,40,80,160μmol·L-1,每一
剂量组设3个重复。在药物作用24,48,72h3个时
间点进行油红O染色提取测定。
测定时将待测细胞所在的培养板取出,弃培养
液,PBS洗3次,10%甲醛固定30min,PBS洗3次,
32℃干燥,然后用含1% 油红O的异丙醇溶液染色
7min,PBS洗3次。最后用100%异丙醇提取被染
细胞中的油红O,在可见光分光光度计500nm处测
定,记录各组A值,并计算实验组抑制率(计算方法
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同2.2)。以相同处理过的空白孔溶液作参比相。
2.5 前体脂肪细胞分化的形态学观察
24孔培养板中用于油红O染色提取的细胞,培
养至第6天,用0,80,160μmol·L-1的 EMO处理
48h以后,在倒置显微镜下观察并记录各组细胞的
形态学变化。
2.6 统计学处理
采用Excel2003绘制曲线并对统计数据进行单
因素方差分析。
3 结果
3.1 EMO对前体脂肪细胞增殖的影响
图1显示,EMO对前体脂肪细胞增殖的抑制率
随药物浓度变化的曲线。其中5~10μmol·L-1的
EMO剂量依赖性地促进前体脂肪细胞增殖,而20~
160μmol·L-1的EMO剂量依赖性地抑制前体脂肪
细胞增殖,抑制率为39% ~726%;而且同一浓度
的EMO,对前体脂肪细胞增殖的抑制率随作用时间
的延长而增加。
图1 EMO对前体脂肪细胞增殖的抑制作用
3.2 EMO对前体脂肪细胞的细胞周期和凋亡的影

应用PI染色流式细胞术检测EMO对前体脂肪
细胞的细胞周期和凋亡的影响。结果显示,40,80
μmol·L-1的EMO组中,G1期细胞比数显著高于对
照组,S期细胞比数显著低于对照组,表明 EMO可
剂量倚赖性地使前体脂肪细胞的细胞周期呈现
G1→S期阻滞。同时与对照组相比,40,80μmol·
L-1的EMO组在 G1峰之前均出现了一个较小的凋
亡细胞峰,而且随着 EMO浓度的增加,前体脂肪细
胞的凋亡率增加。
3.3 EMO对前体脂肪细胞分化的影响
表1表明,不同浓度的EMO对前体脂肪细胞的
分化呈剂量依赖性地抑制作用,抑制率为46% ~
953%;同一浓度的EMO对前体脂肪细胞分化的抑
  表1 EMO各剂量组对前体脂肪细胞分化的抑制率 %
EMO/μmol·L-1 24h 48h 72h
0 0 0 0
5 4621) 6251) 19251)
10 8551,2) 15911,2) 25351,2)
20 13821,2) 23861,2) 39911,2)
40 19741,2) 36361,2) 50701,2)
80 28291,2) 62501,2) 82631,2)
160 40141,2) 81251,2) 95311,2)
  注:同一作用时间内,与正常对照组相比1)P<005;与最低剂
量组相比2)P<005
制率随作用时间的延长而增加。
3.4 EMO对前体脂肪细胞分化形态的影响
图2表示,前体脂肪细胞培养至第6天,用不同
浓度的EMO处理48h后的细胞形态。其中对照组
95% 以上的细胞已充脂,且众多小脂滴正在膨大融
合为大而饱满的脂滴;80μmol·L-1EMO组,约
50% 的细胞充脂,且细胞中的脂滴多为小脂滴,外
形致密浓缩的凋亡样细胞也很少;160μmol·L-1
EMO组,大多数细胞变成了中空的梭形细胞,细胞
中可见的脂滴很少,并有继续消失的趋势,有少量凋
亡样细胞。
图2 EMO不同剂量组中前体脂肪
细胞的分化形态(×250)
a.对照组;b.80μmol·L-1组;c.160μmol·L-1组
4 讨论
本研究表明,在一定剂量范围内,EMO能够剂
量依赖性地抑制大鼠前体脂肪细胞的增殖与分化,
并可在一定程度上诱导前体脂肪细胞凋亡。该结果
与张崇本[3]研究结果基本一致。至于5~10μmol
·L-1的EMO对大鼠前体脂肪细胞的增殖呈一定的
促进作用,分析认为可能是低剂量的EMO触动了动
物细胞增殖的某个关键基因或蛋白所致,但确切的
作用机制目前尚未见报道。
外界因素对细胞增殖的影响最终都体现在细胞
周期上。本试验表明,EMO可显著引起原代培养的
大鼠前体脂肪细胞 G1期到 S期阻滞。该结果与徐
丽敏[4]研究角质形成细胞的结果相似,但与 Wang
Xinhua[5]研究血管内皮细胞的结果有所不同,认为
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可能是细胞种类不同所致。
EMO影响细胞增殖与分化的作用机制目前尚
不清楚。有报道认为[6],EMO可阻滞细胞钙通道,
使钙离子内流受阻。在细胞周期中,需要有钙离子
依赖的蛋白激酶参与;细胞凋亡时,核裂解也是钙离
子依赖的核酸内切酶介导的[7]。因此认为 EMO有
可能作为一种钙离子通道阻滞剂起作用。动物前体
脂肪细胞的分化主要受 C/EBPα(CAAT/enhancer
bindingproteinalpha)和 PPARγ2(peroxisomeprolif
eratorsactivatedreceptorgamma2)的转录调控。当
外界因素使其表达上调,则促进前体脂肪细胞分化,
反之,则前体脂肪细胞的分化受阻[8]。刘勇[9]研究
表明:细胞内钙离子浓度升高,可上调PPARγ和 C/
EBPα表达,促进FAS活性,有利于前体脂肪细胞分
化。本研究中EMO剂量依赖性地抑制前体脂肪细
胞分化有可能与钙离子通道阻滞有关。
[参考文献]
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Efectofemodinonproliferationanddiferentiation
ofratpreadipocytes
YANGYongqing1,2,YANGGongshe1
(1.LaboratoryofFatDepositionandMuscleDevelopment,NorthWestScitechUniversityofAgricultureandForistry,
Yangling712100,China;
2.ColegeofLifeScience,ShanxiTechers'University,Linfen041000,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheefectofemodin(EMO)ontheproliferationanddiferentiationofratpreadipocytes.
Method:Separatingandculturingratpreadipocytes,groupingthewelsthatpreadipocytesweregrowingaccordingtocertainconcentra
tionsuchas0,5,10,20,40,80,160μmol·L-1randomly,MTTspectrophotometryandflowcytometry(FCM)wereadoptedtode
terminetheefectofEMOonproliferationofratpreadipocytes.TheaccumulationofTG(triglyceride)inadipocyteswasassayedbyoil
redOstaining,andthemorphologicalchangesoftheadipocytesweredeterminedbymorphologyobservation.Result:EMOinthe
rangeof20160μmol·L-1couldinhibittheproliferationanddiferentiationofpreadipocytesinadoseandtimedependentmanner,
andinduceapoptosisofpreadipocytesinacertaindegree.Conclusion:EMOshouldhaveapotentialtoserveasafatreducingdrug.
[Keywords] emodin;rat;preadipocytes;proliferation;diferentiation
[责任编辑 古云侠]
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