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Study of Fufang Haishe capsule against cell apoptosis

复方海蛇胶囊抗PC-12细胞凋亡研究



全 文 :复方海蛇胶囊抗 PC12细胞凋亡研究
沈悦娣1,张力三2,姚航平3,赵光树3,陈 炜2
(1.杭州师范大学 临床医学院 附属医院,浙江 杭州 310036;
2.浙江大学 医学院 附属邵逸夫医院 浙江省生物治疗重点实验室,浙江 杭州 310016;
3.浙江大学 医学院 附属第一医院,浙江 杭州 310003)
[摘要] 目的:研究复方海蛇胶囊对β淀粉样蛋白(Aβ1~42)诱导的 PC12细胞凋亡的影响,探讨复方海蛇胶
囊应用于痴呆的治疗机制。方法:采用四氮唑蓝比色法(MTT法)确定复方海蛇胶囊对神经生长因子(NGF)诱导培
养PC12细胞的安全剂量后,加或不加Aβ,分别用MTT法、流式细胞术(FCM术)检测不同质量浓度的复方海蛇胶
囊(001,01,1,5mg·mL-1)对 PC12细胞凋亡的影响;用蛋白免疫印迹(Westernblot)法分别检测凋亡执行酶
caspase9与caspase3的活性。结果:复方海蛇胶囊对 NGF诱导培养的 PC12细胞的安全剂量为小于 10mg·
mL-1。复方海蛇胶囊各剂量组对 Aβ诱导的 PC12细胞的凋亡具有明显的抑制作用。各组数据(A)分别为:
175±012,073±035,079±011,083±007,131±007和180±038,与空白组比较P<001,流式细胞
检测中凋亡细胞的百分率降低(193±041)%,(4617±408)%,(3535±463)%,(2862±381)%,
(1513±315)%,(784±176)%,与空白组比较 P<001。另外,复方海蛇胶囊抑制了 Aβ诱导 PC12细胞的
caspase9和caspase3活性的增高。结论:复方海蛇胶囊可显著抑制Aβ诱导PC12细胞的凋亡,其机制可能通过抑
制凋亡执行酶caspase9,caspase3的活性实现。
[关键词] 复方海蛇胶囊;PC12细胞;细胞凋亡;caspase9;caspase3
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)10117104
[收稿日期] 20070527
[基金项目] 浙江省中医药管理局(2005C140);浙江省自然科
学基金项目(Y205332)
[通讯作者] 陈炜,Tel:(0571)86006079,Email:srcw@zju.
edu.cn
  复方海蛇胶囊(reinhartdtandseacucumbercap
sule,RSC),其主要成分是海蛇、海参、远志、石菖
蒲等,经生物工程手段制成的纯天然海洋药物[1],
具有补肾宁心、化痰安神的功效,不仅对健忘症、增
龄相关记忆障碍有效,而且对老年痴呆也有很好的
治疗效果,为国家基本药物(2004年)。临床研究表
明[2],RSC能改善轻、中度老年痴呆(包括 AD,VD)
患者的记忆功能和认知功能,显效2367%,总有效
率6733%,而不良反应轻微,少数患者服药后可出
现皮疹等过敏反应,也可出现轻度腹泻、恶心,经对
症治疗可缓解[2,3]。
药理研究显示[4],RSC能明显增加大脑中的乙
酰胆碱含量及过氧化物歧化酶(SOD),降低过氧化
脂质(LPO)及谷氨酸(GA)水平,并有明显的促进
神经细胞生长作用,能多途径延缓脑衰老,改善脑记
忆功能。然而,凋亡作为AD的主要发病机制之一,
至今尚无RSC对凋亡作用的研究。
β淀粉样蛋白在脑内沉积,通过各种途径导致
神经纤维缠结(NFT)和神经细胞丢失(主要表现为
凋亡)是 AD的发病机制之一[5]。本研究以 Aβ诱
导PC12细胞凋亡为 AD的细胞模型,研究 RSC的
抗凋亡作用,试图阐述其抗痴呆作用的可能机制。
1 材料和方法
1.1 药物 复方海蛇胶囊(RSC),批号20070105,
由浙江杭康海洋生物药业有限公司提供,批准文号
为国药准字Z2000013。
1.2 试剂 βAmyloid1~42,美国 ALEXIS公司产
品;标准胎牛血清,美国 Hyclone公司;MTT,美国
Sigma公司;DMEM高糖培养基,Hyclone;重组鼠神
经生长因子(NGF),美国 R&D公司;二甲基亚砜
(DMSO),上海生物工程有限公司;AnnexinVFITC
ApoptosisDetectionKit,美国 BD公司;RIPALysis
BuferKit,ECL化学发光显色试剂、caspase3P11
(K19)goatpolyclonalIgG,caspase9P10(H83)
rabbitpolyclonalIgG和 Rabbitantiβactinpolyclonal
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IgG,美国 SantanCruz公司;PVDF膜,美国 Milipore
公司。
1.3 PC12细胞系的培养和诱导 PC12细胞置于
15%胎牛血清(FCS)的高糖DMEM培养液中(含50
ng·mL-1的神经生长因子,NGF),青霉素钠100U
·mL-1,链霉素 100U·mL-1,2mmol·L-1,pH
74),2d更换1次培养液,在37℃,5%CO2培养箱
中培养。待细胞长至80%生长面积时,用0125%
胰酶消化细胞,加含血清培养液终止反应,1∶3分瓶
传代,每周换液2次,传代1次。取对数生长期细胞
用于实验。
1.4 培养细胞分组及药物处理 培养的 PC12细
胞分为3组:单纯 Aβ处理组、Aβ与不同剂量药物
处理组(Aβ1~42+药物)、对照组(正常对照)。正常
对照组:加等量无血清 DMEM培养基;单纯 Aβ1~42
组:换以新鲜无血清培养基后加入终浓度为5μmol
·L-1的 Aβ1~42;Aβ与药物保护组:用含不同剂量
(0~5mg·mL-1)的药物预处理细胞24h,弃原培
养基,用无血清 DMEM培养基洗3次,再加入终浓
度为5μmol·L-1的 Aβ1~42的 DMEM培养基,继续
培养24h后,细胞用预冷的001mmol·L-1磷酸盐
缓冲液(PBS,pH72)冲洗2次后,用0125%的胰
酶消化1min,加入适量含血清的培养基终止消化,
用吸管轻轻吹打制成细胞悬液,用于各项实验,各实
验组设3个平行对照。
1.5 确定药物毒性剂量(四氮唑蓝比色试验,MTT
法) 以细胞1×104个/孔密度接种于96孔板,设
正常细胞生长对照组及不同质量浓度的RSC(01,
05,125,25,5,10,20,40mg·mL-1)实验组。每
孔加入含药培养基100μL,每个药物浓度设6个平
行孔。正常对照孔加入培养液100μL。培养72h
后,每孔加入 MTT(2mg·mL-1)50μL,继续在37
℃,5%CO2条件下孵育4h,吸去培养液,每孔加入
DMSO150μL振摇15min,静置05h,待蓝紫色结
晶完全溶解后,用酶标仪检测各组细胞的570nm吸
光度(A),以间接反映细胞活性。
1.6 不同浓度药物对 Aβ1~42诱导的 PC12细胞存
活率的影响(MTT法) 以细胞密度1×104个/孔接
种于96孔板,每孔50μL,药物组每孔加入50μL
含不同质量浓度的 RSC(0,001,01,1,5mg·
mL-1)培养基,每种药物浓度重复3孔,与 PC12细
胞预孵育24h后,除正常对照组外,其他组每孔加
入100μL含 Aβ1~42的培养基(Aβ1~42的终浓度为5
μmol·L-1),继续培养72h后,作MTT比色分析。
1.7 流式细胞仪检测细胞凋亡率 PC12以细胞
密度1×105个/mL接种于24孔板,每孔1mL,按分
组培养处理后,收集细胞于离心管中。细胞用 PBS
洗2次;将细胞重悬于195μL的1×BindingBufer
中,加入5μLAnnexinVFITC,混匀,室温下避光孵
育15min;用1×BindingBufe洗细胞1次,并重悬
细胞;加5μL的20μg·mL-1的碘化丙啶(PI),避
光孵育5min。1h内流式细胞仪上机检测凋亡细胞
百分比。
1.8 Westernblot分析药物对细胞caspase3,9蛋白
表达的影响 收集各组药物处理的细胞及对照组细
胞,用细胞裂解液(RIPALysisBufer)100μL裂解
细胞,冰浴30min,12000r·min-1离心5min,收集
上清液,蛋白定量后加入等体积的加样缓冲液,混
匀,煮沸5min。按蛋白含量测定结果每孔上样40
μg蛋白,以10% SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,
电泳结束后将蛋白转移至PVDF膜上,用封闭液(含
5%脱脂奶粉的TBST液)室温封闭2h后,与相应
的一抗(分别为caspase3,9多克隆抗体1∶200)4℃
孵育过夜,TBST液洗15min×4次,与辣根过氧化
物酶偶联的二抗(1∶2000)室温孵育2h,TBST洗
15min×5次,加入 ECL显色试剂,暗室曝光,显
影,定影。实验以βactin作为内参照。
1.9 统计学方法 计量资料数据均用 珋x±s表示,
组间比较采用方差分析,以 P<005为显著性差
异,P<001为非常显著性差异。
2 结果
2.1 NGF诱导培养的 PC12细胞 PC12细胞可
以在NGF作用下分化为神经元样细胞,形成神经突
起和突触样连接。未经处理的 PC12细胞呈圆形、
短梭形或三角形,直径6~8μm,有的细胞两极有短
突起,但长度不超过 2μm。随着 NGF(50ng·
mL-1)诱导培养的时间延长,细胞体积、细胞突起长
度和突起数目均增大或增多,至NGF诱导培养第14
天,细胞突起长度超过胞体直径的2倍,并相互形成
连接。选定NGF诱导培养14d的 PC12细胞作为
实验对象。
2.2 RSC对 PC12细胞的毒性作用 RSC仅在高
浓度时对正常PC12细胞增殖产生影响。正常培养
的PC12细胞经RSC处理4h后,剂量为40,20mg
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·mL-1(P<001)及 10mg·mL-1(P<005)的
RSC使PC12细胞的A570nm明显降低(P<005,P<
001);5mg·mL-1及以下浓度的 RSC处理过的
PC12细胞A570nm与未经处理的PC12细胞A570nm相
似甚至有增高,但无统计学意义。因此选定 5,1,
01,001mg·mL-1作为以下实验 RSC的使用浓
度。见表1。
表1 复方海蛇胶囊对正常PC12细胞增殖的影响(珋x±s)
组别 剂量/mg·mL-1 n A570nm
正常     - 11 24935±03519
复方海蛇胶囊 40 4 07885±030042)
  20 4 13448±067602)
  10 4 19843±023261)
  5 4 22843±02326
  25 4 23750±05225
  125 4 24293±03470
  05 4 24120±05393
  01 4 25933±06009
  注:与正常对照组比较1)P<005,2)P<001
2.3 RSC对 Aβ诱导的 PC12细胞凋亡的影响 
如表2所示,Aβ(5μmol·L-1)处理72h使 PC12
细胞的A570nm明显降低(P <001)。用 RSC预处
理2h,PC12细胞的A570nm又重新回升,在1,5mg·
mL-1时具有统计学意义(P<001)。RSC的作用呈
浓度依赖关系。
表2 复方海蛇胶囊对Aβ诱导的PC12细胞凋亡的影响
(珋x±s,n=3)
组别 剂量/mg·mL-1 A570nm
正常 - 17533±01227
单纯Aβ1~42 53) 07310±034771)
复方海蛇胶囊 5 17957±038092)
  1 13120±007401,2)
  01 08303±006761)
  001 07917±010581)
  注:与正常对照组比较1)P<001;与单纯 Aβ1~42组比较2)P<
001;3)剂量单位为μmol·L-1(表3同)
2.4 RSC对 Aβ诱导的 PC12细胞凋亡百分比的
影响 表3统计了各组凋亡细胞的百分比。可见,
Aβ(5μmol·L-1)处理1h使 PC12细胞的凋亡百
分比与对照组相比显著增加(P<001)。用 RSC
预处理2h,PC12细胞的凋亡百分比又重新降低,4
个浓度均有统计学意义(P<001)。但各RSC预处
理组均不能使凋亡细胞百分比降至对照组,与对照
组相比均有显著性差异。
2.5 RSC对 Aβ诱导的 PC12细胞 caspase表达
  表3 复方海蛇胶囊对Aβ诱导PC12细胞凋亡率的影响
(珋x±s,n=3)
组别 剂量/mg·mL-1 凋亡率/%
正常 - 1930±0407
单纯Aβ1~42 53) 46173±40811)
复方海蛇胶囊 5 7843±17591,2)
  1 15127±31461,2)
  01 28623±38141,2)
  001 35347±46271,2)
的影响 如图1所示,Aβ(5μmol·L-1)处理2h使
PC12细胞 caspase3和 caspase9表达明显升高
(P<001),用 RSC预 处 理 2h,caspase3和
caspase9表达又趋于降低,作用呈浓度依赖性,在
1,5mg·mL-1时P<001。
图1 复方海蛇胶囊对Aβ诱导的PC12细胞
caspase表达的影响
  1.Aβ5μmol·L-1组;2.PC12正常对照;3.Aβ5μmol·L-1+
复方海蛇胶囊01mg·mL-1;4.Aβ5μmol·L-1+复方海蛇胶囊1
mg·mL-1;5.Aβ5μmol·L-1+复方海蛇胶囊5mg·mL-1
3 讨论
作者首先建立了 Aβ对 PC12细胞的损伤作为
AD的细胞模型,研究了 RSC对细胞的保护作用及
其作用机制。结果发现,RSC对 Aβ造成 PC12细
胞的损伤具有保护作用,表现为 A570nm升高及 FCM
检测中细胞凋亡率的下降。RSC的保护作用是在单
独应用时不影响PC12细胞增殖的浓度范围内实现
的,呈现浓度依赖性。这表明,RSC可能是一种安全
有效的抗AD药物。
有研究显示,Aβ主要通过二条途径而造成细胞
损伤的[6]。首先,Aβ可以激活胶质细胞释放IL1β,
TNFα等炎症因子,造成炎症损伤;第二,Aβ寡聚体
激活神经元细胞膜上的所谓“死亡受体”(deathre
ceptors),启动凋亡相关蛋白酶即 caspase级联反应,
从而使神经元发生凋亡。RSC抗炎作用已经被证
实[7]。因此,笔者认为RSC的保护作用可能与其抗
炎作用有关。但是另有研究提示,凋亡是 Aβ导致
神经元丢失的主要机制[2],所以进一步研究了 RSC
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抗凋亡的作用。RSC在其有效浓度时明显抑制了凋
亡相关蛋白酶 caspase9和 caspase3的激活。这些
结果说明 RSC的保护作用与其抗凋亡作用有关。
目前的结果无法阐明 RSC通过何种途径抑制
caspase9和 caspase3的激活而发挥抗凋亡作用。
根据文献资料,其机制可能不是单一的。如有研究
表明炎症本身可能导致细胞凋亡,TNFα等炎症因
子能通过死亡受体触发caspase级联[8]。
总之,本实验说明 RSC对 Aβ诱导的 PC12细
胞损伤具有保护作用,该保护作用与 RSC的抗凋亡
作用有关。这些结果为RSC临床应用于治疗AD提
供了理论依据。
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StudyofFufangHaishecapsuleagainstcelapoptosis
SHENYuedi1,ZHANGLisan2,3,YAOHangping3,ZHAOGuangshu3,CHENWei2
(1.AfiliatedHospital,HangzhouNormalUniversitySchoolofMedicine,Hangzhou310036,China;
2.SirRunRunShawHospital,ZhejiangUniversitySchoolofMedicine,KeyLaboratoryofBiotherapyofZhejiangprovince,
Hangzhou310016,China;
3.TheFirstAfiliatedHospital,ZhejiangUniversitySchoolofMedicine,Hangzhou310003,China)
[Abstract] Objective:TostudymechanismtofFufangHaishecapsulefordementiabyobservingtheefectofitonPC12cel
apoptosis,whichwasinducedbyβamyloidprotein(Ab142)Method:Nervegrowthfactor(NGF)wasusedtocultivatethePC12
celsFufangHaishecapsuleatdiferentconcentrationswasaddedintotheculturemediumsoastoidentifythenontoxicconcentrations
withMTTToanalyzethePC12celapoptosisrespectivelybyMTTassay,Flowcytometry(FCMtechnique)withdiferentconcentra
tionsofFufangHaishecapsule(001,01,1,5mg·mL-1),addingAbornotWesternblotwasusedtodetectapoptosiswhichwas
measuredontheimplementationofcaspase9andcaspase3activityResult:FufangHaishecapsulecouldsignificantlyinhibittheap
optosisofPC12celsinducedbyAβwithincreasedcolorimetricMTTasay(compareamongthecontrolgroupandconcentration0,
001,01,1and5mg·mL-1group,whichisthesamebelow:175±012,073±035,079±011,083±007,131±007,
180±038,P<001)andthedecreasedapoptosisrateofthecelswhichwasanalysedbyflowcytometry(193±041)%,(
4617±408)%,(3535±463)%,(2862±381)%,(1513±315)%,(784±176)%,P<001Inaddition,Fufang
Haishecapsuleinhibitedtheactivityofcaspase9andcaspase3ofPC12celswhichwasinducedbyAβConclusion:FufangHaishe
capsulesignificantlyinhibiteapoptosisofPC12celsinducedbyAβThemechanismmightbethatFufangHaishecapsuledecrease
theactivityoftheapoptosisimplementingprotein,caspase9andcaspase3
[Keywords] FufangHaishecapsule;PC12cels;celapoptosis;caspase9;caspase3
[责任编辑 古云侠]
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