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Oridonin induced U937 cell apoptosis through ERK pathway

冬凌草甲素通过激活ERK途径诱导U937细胞凋亡



全 文 :冬凌草甲素通过激活 ERK途径诱导 U937细胞凋亡
刘艳秋1,2,游 松2,田代真一3,小野寺敏3,池岛乔1
(1沈阳药科大学 中日医药研究所,辽宁 沈阳 110016;2沈阳药科大学 天然产物生物技术实验室,
辽宁 沈阳 110016;3昭和药科大学 病态科学教研室,日本 东京 1948543)
[摘要] 目的:研究冬凌草甲素诱导人组织淋巴瘤 U937细胞凋亡的机制及 ERK激酶在凋亡过程中的作用。
方法:噻唑蓝(MTT)法,Hoechst33258染色法,DNA凝胶电泳及Westernblot检测法。结果:冬凌草甲素对 U937细胞
生长抑制作用呈时间剂量依赖性。27μmol·L
-1冬凌草甲素作用细胞12h后,Hoechst33258染色细胞,出现明显凋
亡小体,并诱导ERK发生磷酸化。ERK磷酸化抑制剂 PD98059阻断了冬凌草甲素诱导的细胞生长抑制及 DNA片
段化。细胞内抑制凋亡蛋白BclXL表达量时间依赖性减少,促凋亡蛋白 Bax表达量增加,而 ERK抑制剂可逆转这
种作用。结论:冬凌草甲素(27μmol·L
-1)诱导 U937细胞凋亡,这种作用是通过活化 ERK激酶,改变其下游 Bax/
BclXL的表达比率,从而促进U937细胞发生凋亡。
[关键词] 冬凌草甲素;U937细胞;凋亡;ERK激酶
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2005)23185604
[收稿日期] 20050325
[通讯作者] 池岛乔,Tel:(024)23844463,Email:ikejimat@
vip.sina.com
冬凌草甲素(oridonin)是植物冬凌草 Rabdosia
rubescensHemsl中的四环二萜类化合物。药理学研
究表明,冬凌草甲素有较强的抗肿瘤、抗菌、清除活
性氧自由基和抗突变的作用[13]。作者应用 MTT
法、Hoechst33258荧光染色法、琼脂糖电泳、蛋白质
电泳观察冬凌草甲素体外诱导 U937细胞凋亡的机
制,并探讨细胞外信号调节激酶ERK的调控作用。
1 材料与方法
11 药物与试剂 冬凌草甲素由中国科学院昆明
植物研究所提供;甲基噻唑蓝 MTT(Amresco),
Hoechst33258,RNaseA,ProteinaseK(Sigma)。Bax
和ERK多克隆兔抗体、磷酸化ERK(phosphoERK)和
BclXL单克隆鼠抗体、辣根过氧化物酶标记的羊抗
兔二抗及羊抗鼠二抗均购于 SantaCruzBiotechnology
公司。
12 细胞培养 U937细胞株购于美国 American
TypeCultureColection(ATCC,CRL15932,USA),
接种于含5%的胎牛血清,2%的谷氨酰胺,2mmol·
L-1Hepes的 RPMI1640培养液中,在饱和湿度、温
度为37℃,CO2为5%的培养箱中培养。
13 MTT法检测细胞生长抑制 1×105·mL-1
U937细胞接种于96孔培养板,每孔100μL培养12
h,分别加入不同浓度的冬凌草甲素及 ERK抑制剂
培养6,12,24h,每孔加入15μL(5g·L
-1)MTT,继续
培养4h后,弃上清,每孔加入150μL二甲基亚砜溶
解,酶标仪492nm检测吸光度值(A)。细胞生长抑
制率:抑制率(%)=[A492(阴性对照)-A492(冬凌草
甲素)]/A492(阴性对照)×100%。
14 细胞形态学变化观察 每孔1×105个细胞接
种于6孔板中,12h后加入浓度为27μmol·L
-1冬凌
草甲素分别于12h用光学显微镜观察。
Hoechst33258染色:将细胞接种于培养板中,用
PBS洗1次,以1mL37%多聚甲醛重悬细胞,固定
30min。弃上清,以 PBS洗 1次,加入 Hoechst33258
(1mmol·L-1)使其终浓度为167μmol·L
-1,37℃与
Hoechst33258共孵育10min,荧光显微镜下观察。
15 细胞DNA提取及电泳观察[4] 收集1×106以
上细胞,2500r·min-1离心10min,以PBS洗2次,用
细胞裂解液(10mmol·L-1TrisHClpH74,10mmol·
L-1EDTApH80,05%TritonX100)4℃ 裂解30
min,16000r·min-1离心20min,收集上清。加入40
ng·L-1RNase,37℃温育1h,再加入40ng·L-1pro
teinaseK,37℃温育 2h,加入05mol·L-1NaCl和
50%异丙醇,-20℃冷浴过夜。16000r·min-1离心
20min,收集沉淀,以 TrisEDTA缓冲液(pH75)溶
解。提出的DNA用2%琼脂糖凝胶在100V下电泳
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2005年12月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol30,Issue 23
December,2005
1h,以 05mg·L-1溴化乙锭染色 15min,以蒸馏水
洗30min,紫外投射仪下观察。
16 Western免疫印迹法 参考文献方法处理细
胞[5],提取细胞总蛋白,经 BioRad法定量蛋白,取
40μg总蛋白上样,经十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺
凝胶电泳(SDSPAGE)后,转移到醋酸纤维素膜上,
5%脱脂奶粉室温封闭 3~4h,与抗 Bax,ERK,
phosphoERK,BclXL的抗体 4℃孵育过夜,辣根过
氧化物酶标记的二抗室温下孵育2h,充分洗膜后显
色。
2 结果
21 冬凌草甲素抑制U937细胞生长的时间与剂量
依赖性 冬凌草甲素 (27~135μmol·L
-1)作用于
U937细胞不同时间后,对 U937细胞的细胞毒作用
呈明显的时间和剂量依赖性(表1)。
表1 冬凌草甲素对U937细胞生长抑制作用的剂量
与时间依赖性 (珋x±s,n=3)
剂量
/μmol·L
-1
细胞死亡率/%
0h 6h 12h 24h
0 0.45±1.43 0.36±1.27 0.13±4.38 13.86±7.72
2.7 0.16±2.72 1.40±1.35 1.74±2.04 31.97±7.24
13.5 1.46±5.04 6.21±2.05 19.94±3.32 31.97±3.24
27 5.15±2.10 22.64±5.34 43.97±6.60 55.52±5.17
54 3.54±1.98 28.86±6.44 95.31±1.18 93.11±0.44
135 1.41±5.52 33.26±6.42 96.28±1.18 97.70±0.44
22 冬凌草甲素诱导细胞凋亡的形态学变化 27
μmol·L
-1冬凌草甲素作用 U937细胞 12h后观察,
可见细胞在形态上的变化。与对照组细胞相比(图
1A),经处理的细胞体积变小,细胞皱缩,有的核周
边形成小芽,形成凋亡小体(见图1B箭头所示)。细
胞经Hoechst33258染色后,观察核形态变化。未处
理的细胞核染色均匀(图1C),冬凌草甲素处理12h
后,细胞核染色致密,形成凋亡小体(见图 1D箭头
所示)。
23 ERK激酶对冬凌草甲素诱导的 U937细胞凋
亡的调控 因 ERK激酶在不同的细胞及刺激物的
情况下,发挥促进细胞凋亡或保护细胞的双向作
用[6,7]。27μmol·L
-1冬凌草甲素作用不同时间后,
上调了磷酸化 ERK的表达,但对 ERK总蛋白表达
水平没有影响(图 2)。应用 ERK磷酸化抑制剂
PD98059逆转了冬凌草甲素对 U937细胞生长抑制
作用(表2)及凋亡特征的 DNA片段化(图3)。此结
果说明ERK激酶在冬凌草甲素处理 U937细胞过程
中起到促进凋亡的作用。
图1 凌草甲素诱导U937细胞凋亡的形态学变化
A对照;B冬凌草甲素(27μmol·L
-1)作用12h;
C对照 (Hoechst33258染色细胞核);D冬凌草甲素
(27μmol·L
-1)作用12h(Hoechst33258染色细胞核)
表2 ERK抑制剂 PD98059阻断了冬凌草甲素诱导的U937细胞生长抑制(珋x±s,n=3)
组别
不同剂量PD98059细胞死亡率/%
0μmol·L
-1 5μmol·L
-1 10μmol·L
-1 25μmol·L
-1
空白对照组 1.50±0.04 0.81±0.16 3.88±0.24 6.22±0.52
冬凌草甲素 50.67±0.40 46.24±1.65 34.84±2.411) 29.59±5.171)
注:与冬凌草甲素单独处理组比较1)P<0.05
图2 冬凌草甲素诱导ERK磷酸化
24 Westernblot法检测 Bax和 BclXL蛋白的表达
及ERK激酶对其影响 27μmol·L
-1冬凌草甲素作
用不同时间后,BclXL表达下降,而 Bax表达增加
(图4A),然而ERK磷酸化抑制剂PD98059逆转了这
种效果(图4B),说明ERK激酶存在于 Bax和 BclXL
上游,通过调控Bax/BclXL的表达比率,从而促进冬
凌草甲素诱导的U937细胞凋亡。
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图3 ERK抑制剂 PD98059对冬凌草甲素
诱导的DNA片段化的影响
M标示物(200~2000bp);a~c冬凌草甲素
处理0,6,12h;dPD98059作用1h后,
加入冬凌草甲素处理12h
图4 PD98059对BclXLandBax蛋白表达的影响
A冬凌草甲素处理0,3,6,12,24h;
BPD98059作用1h后,加入冬凌草甲素处理12h
3 讨论
作者已经报道冬凌草甲素在 412μmol·L
-1以
上的剂量下可诱导人宫颈癌 HeLa细胞和小鼠纤维
瘤 L929细胞发生凋亡[8,9],在本研究中进一步发
现,冬凌草甲素在27μmol·L
-1剂量下即可诱导人组
织淋巴瘤U937细胞凋亡,说明冬凌草甲素对 U937
细胞有更高的敏感性,为进一步研究冬凌草甲素的
抗癌作用提供实验依据。
据文献报道 MAPK家族成员 ERK既参与细胞
凋亡也参与调控细胞存活[6,7]。考察 ERK的活化
对冬凌草甲素诱导的U937细胞凋亡的影响,结果发
现ERK激酶的抑制减少了 U937的凋亡,说明 ERK
激酶在冬凌草甲素诱导的 U937细胞凋亡过程中起
到促进作用。
Bcl2家族调节线粒体途径诱导的凋亡,主要包
括Bcl2,Bax,BclXL等。Bax促进细胞凋亡,而 Bcl2
和BclXL抑制凋亡[10]。Bax和 BclXL可形成二聚体
调节细胞的死亡和存活。Bax/BclXL的比率增加可
导致细胞凋亡。U937细胞经冬凌草甲素处理后,
Bax蛋白表达增加,BclXL表达减少,从而诱导细胞
凋亡。有文献报道 ERK激酶调节线粒体途径引起
的凋亡[11]。本实验表明,ERK抑制剂逆转了冬凌草
甲素引起的 Bax蛋白水平的上调和 BclXL的下调,
说明ERK作用于 Bax和 BclXL的上游,它的活化增
加Bax/BclXL的比率,从而促进了冬凌草甲素诱导
的U937细胞凋亡。
综上所述,冬凌草甲素可通过激活 ERK途径,
从而增加 Bax/BclXL的表达比率诱导 U937细胞凋
亡。
[参考文献]
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OridonininducedU937celapoptosisthroughERKpathway
LIUYanqiu1,2,YOUSong2,TASHIROShinichi3,ONODERASatoshi3,IKEJIMATakashi1
(1.ChinaJapanResearchInstituteofMedicalandPharmaceuticalSciences,ShenyangPharmaceuticalUniversity,
Shenyang110016,China;2.LaboratoryofNaturalProductBiotechnology,
ShenyangPharmaceuticalUniversity,Shenyang110016,China;
3.DepartmentofClinicalandBiomedicalSciences,ShowaPharmaceuticalUniversity,Machida,Tokyo1948543,Japan)
[Abstract] Objective:TostudythemechanismsoforidonininducedU937celapoptosis,andtoexaminetheroleofERKMAPK.
Method:MTT,Hoechst33258staining,DNAagarosegelelectrophoresisandWesternblotanalysiswereused.Result:Oridonininhibited
U937celgrowthinatimeanddosedependentmanner.ApoptoticbodieswerefoundwithHoechst33258stainingaftertreatmentwith27μmol
·L-1oridonin.Simultaneously,ERKphosphorylationwassignificant.ERKinhibitorPD98059partialyblockedthegrowthinhibitoryefectas
welasDNAfragmentation.TheexpressionofantiapoptoticmitochondrialproteinBclXLdecreasedtimedependently,andthatofproapoptotic
proteinBaxincreased.However,PD98059reversedtheefectoforidoninonBclXLandBax.Conclusion:OridonininducesU937celapop
tosisthroughactivationofERKandalterationoftheratioofBax/BclXL
[Keywords] oridonin;U937cels;apoptosis;ERK
[责任编辑 方文贤]
[收稿日期] 20050808
[通讯作者] 赵润英,Tel:(024)62215687,Fax:(024)62215809,
Email:zhaorunying@sohucom
银杏叶提取物对大鼠急性肾缺血再灌注损伤
保护作用的实验研究
赵润英1,李艳华1,高 文2,王玉霞2
(1沈阳医学院 药理教研室,辽宁 沈阳 110034;
2沈阳勃润生物技术有限公司,辽宁 沈阳 110025)
[摘要] 目的:研究银杏叶提取物对大鼠急性肾缺血再灌注损伤的保护作用。方法:肾缺血45min再灌注4h
建立大鼠急性肾缺血再灌注损伤模型,用银杏叶提取物预处理,测定肾皮质丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、
Na+K+ATP酶和Ca2+ATP酶的活性,血浆肌酐和尿素氮的水平,并观察肾脏病理学改变。结果:缺血再灌注损伤
后,肾皮质MDA含量升高,SOD,Na+K+ATP酶和Ca2+ATP酶的活性下降;血浆 BUN和 Cr水平升高;肾组织出现
明显的病理改变。银杏叶提取物预处理能降低肾皮质丙二醛含量;提高超氧化物歧化酶、Na+K+ATP酶和 Ca2+
ATP酶的活性;降低血浆肌酐和尿素氮水平;肾组织病理改变明显减轻。结论:银杏叶提取物对大鼠急性肾缺血再
灌注损伤具有保护作用。
[关键词] 银杏叶提取物;大鼠;肾脏;缺血再灌注
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2005)23185904
在肾移植、肾脏手术、体外震波碎石、失血或休
克后微循环再通等过程中极易发生肾缺血再灌注
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