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川芎嗪对中波紫外线辐射后细胞光产物影响
及其光保护作用机制的研究
林向飞,骆 丹。,徐 晶,吉 玺,朱 洁,徐丽贤
(南京医科大学第一附属医院江苏省人民医院皮肤科,江苏南京210029)
摘 要:目的 观察中波紫外线(UVB)辐射后永生化角质形成细胞株(HaCaT细胞)中光产物环丁烷嘧啶二聚
体(CPDs)的产生和清除情况,观察川芎嗪对UVB辐射后细胞光产物的影响并探讨其保护作用机制。方法采用
30mJ/cm2UVB照射培养的HaCaT细胞,加入川芎嗪干预处理,采用免疫组织化学法检测CPDs,以RT—PCR法
和Westernblotting法检测各受试组中p53和增殖细胞核抗原(PCNA)的mRNA和蛋白的表达水平。结果
UVB辐射后HaCaT细胞中CPDs生成,0.5h达高峰,辐射后4h内清除速率较快,4h后清除速率较慢直至辐射
24h。川芎嗪处理UVB辐射的细胞中CPDs少于单纯照射组(P<0.05)。川芎嗪可下调p53(34.9%)和PCNA
(30.9%)的mRNA表达,还可下调p53(23.1%)和PCNA(24.9%)的蛋白表达。结论HaCaT细胞对UVB照
射所致光产物CPDs的清除存在快速期及慢速期;JIJ芎嗪可降低光产物CPDs水平。川芎嗪的光保护作用可能与
其下调修复相关调控分子p53和PCNA基因及蛋白表达有关。
关键词:中波紫外线(UVB)辐射;环丁烷嘧啶二聚体(CPDs);川芎嗪;p53;PCNA
中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2007)06—0878—05
Effectofligustrazineonphoto—-productsanditsphoto—-protectivem hanisms
afterUVBirradiation
LINXiang—fei,LUODan,XUJing,JIXi,ZHUJie,XULi—xian
(DepartmentofD rmatology,FirstAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing210029,China)
Abstract:ObjectiveToobserveth productionandremovalofphoto-product,cyclobutane
pyrimidinemers(CPDs),inHaCaTcellsinducedbyUVBirradiationndi terventioneffectof
ligustrazine,andtoinvestigateitsphoto—protectivemechanismsonHaCaTcellsdamagedfromUVB
irradiation.MethodsHaCaTcellswereculturedo irradiatedwithUVBirradiationof30mJ/cm2andthen
treatedwith1igustrazine.TheproductionandremovalofCPDswerexaminedbyimmunohistochemical
method.ThemRNAandproteinxpressionsofp53andproliferatingcellnuclearantigen(PCNA)were
detectedbyRT—PCRandWesternblottingassay,respectively.ResultsCPDsappearedinHaCaTcells,
reachedthepeakat0.5handremovedrapidlyuringthefirst4h,andthenremovedslowlyuntil24h
afterUVBirradiation.ThequantityofCPDsinHaCaTcellsunderUVBirradiationinligustrazine—treated
groupwaslessthanthatinmerelyirradiatedgroup(P
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30371294)
作者简介:林向飞(1979一),女,江苏南京人,现于南京医科大学攻读皮肤性病博士学位,研究方向为光损伤与光保护机制研究及中药的
干预作用机制研究。E—mail:xiaolin979@sina.com
*通讯作者骆丹
万方数据
中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第6期2007年6月·879·
andPCNA(30.9%)wasdownregulated,andSOweretheproteinxpressionsofp53(23.1%)andPCNA
(24.9%),byligustrazine,respectively.ConclusionTheres emstohetwophasesintheremovalof
CPDs:ar pidphaseandaslowerphaseafterUVBirradiation.Ligustrazineco lddecreasethlevelof
CPDs.Down—regulationofthemRNAa dproteinxpressionsofDNAdamageandrepairrelatedproteins
p53andPCNAmaybeapartofphoto—protectivem chanismsofligustrazine.
Keywords:UVBirradiation;cyclobutanepyrimididimers(CPDs);ligustrazine;p53;proliferating
cellnuclearantigen(PCNA)
紫外线是引起皮肤晒伤、老化和皮肤肿瘤的主
要环境因素。其中中波紫外线(UVB,280~320
nm)常可导致细胞DNA损伤形成光产物,主要有
两种类型即环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)和6—4光产
物[(6—4)PPs]口],其中CPDs约占80%,具有特征
性和代表性;这些光产物如没有及时清除修复或修
复不完善,将成为皮肤癌的初始突变[2]。UVB辐射
后生物体对光产物的产生具有清除功能,并且表现
为短时间内的快速期及相对滞后的缓慢期[3]。p53
和增殖细胞核抗原(PCNA)等多种酶与蛋白参与
清除与修复活动,同时修复活动也会受到外界因素
如药物的影响D4]。多项研究已证实川芎的生物学效
应很广泛,可以吸收紫外线、减少紫外线引起的细胞
凋亡、抗过氧化以及抗肿瘤等作用[5“]。但川芎对
UVB辐射后皮肤细胞光产物CPDs的产生及清除
情况的影响以及对某些修复相关调控分子p53和
PCNA作用未见报道。川芎的主要活性成分是川芎
嗪。故本实验主要观察UVB辐射后CPDs生成和
清除情况与川芎嗪对UVB辐射后细胞光产物的影
响;同时初步探讨川芎嗪的保护作用机制。
1材料与仪器
1.1 材料:永生化人角质形成细胞株HaCaT细
胞:由上海长海医院皮肤科教研室惠赠。RPMI一1640
培养基(美国Gibco生物公司),小牛血清(杭州四
季青生物公司),嘧啶二聚体单抗(美国Sigma生物
公司),免疫组化试剂盒、Westernblotting试剂盒
和DAB显色试剂盒(武汉博士德生物工程有限公
司),RT--PCR试剂盒(美国Promega生物公司),
川芎嗪(中国药品生物制品检定所,质量分数
95%)。川芎嗪溶液配制:以10%小牛血清的
RPMI一1640培养基无菌配制质量浓度为1mg/mL
的川芎嗪母液。
1.2 仪器:GeneAmp2400型PCR仪(美国
PerkinElmer公司),Westernblotting装置和
H00DⅡ型凝胶成像系统(意大利BIO—RAD公
司),SUV一100日光紫外线模拟器及UVB辐照度
监示器(上海Sigma高技术有限公司),二氧化碳培
养箱(美国Heraeus公司),CH型倒置光学显微镜
(日本奥林巴斯公司)。
2 方法
2.1细胞培养与细胞处理:在37℃、5%CO。条件
下将HaCaT细胞培养于细胞培养箱中。以0.25%
胰酶和0.02%EDTA消化,用含10%小牛血清的
RPMI一1640培养基调整其浓度为1×i06/mL。将无
菌盖玻片放入6孔板中,每张盖玻片上滴加0.6
mL细胞悬液,6~8h细胞贴壁后每孔再加入lmL
含10%小牛血清的RPMI一1640培养基继续培养。
将部分细胞悬液定量接种于直径3.5em培养肌中
继续培养。待细胞达90%融合后进行药物干预处
理和/或紫外线照射,然后进行免疫组织化学实验、
RT—PCR和Westernblotti g实验。
2.2实验分组与相关因素的处理
2.2.1免疫组化实验:将HaCaT细胞分为非照光
对照组、阴性对照组(以PBS代替一抗作为阴性对
照)、照光不同时间组和川芎嗪处理组。川芎嗪组在
细胞照光后加入质量浓度为200/,g/mL川芎嗪培
养液[5],孵育细胞2h后进行免疫组化实验;照光组
UVB剂量为30mJ/cm2,照光后0、0.5、1、2、3、4、
8、12、24h进行免疫组化实验;每组设3个平行培
养孑L。
2.2.2 RT—PCR和Westernblotting实验:将
HaCaT细胞分为非照光对照组、单纯照光组和川芎
嗪处理组。UVB剂量为30mJ/cm2,细胞照光后加
入200/-g/mL川芎嗪培养液处理细胞,照光后4h
提取总RNA和总蛋白;每组设3个平行培养孔。
2.2.3 照光处理:应用SUV一100日光紫外线模
拟器进行照射,辐照度以UVB辐照度监示器标定,
其UVB剂量一UVB辐照度×时间(s)。吸去各组
细胞培养液,PBS冲洗一次,再加入少量PBS覆盖
底面;以宽谱UVB(发射峰为313nm)照射细胞,
照射后吸取PBS,换上新鲜培养基,继续培养至相
应时间。
2.3免疫组织化学法检测CPDs:严格按试剂说明
书进行免疫组化操作。覆盖细胞的盖玻片以丙酮液
万方数据
·880· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第6期2007年6月
固定30min后,用30%H。O。及纯甲醇灭活内源性
过氧化物酶,并以5%BSA封闭液封闭非特异性抗
原。以PBS代替一抗作为阴性对照,实验组滴加
1:1000稀释的鼠抗人CPDs单抗,37℃孵育1h
后以PBS洗2min×3次;滴加生物素化山羊抗小
鼠IgG,37℃孵育20min后PBS洗2minx3次;
滴加SABC室温下静置20min后PBS洗5min×
3次。以DAB显色及苏木素复染,经脱水、透明及封
片后显微镜下观察拍照。阳性细胞为细胞核棕黄色
着色,连续观察5~10个高倍视野(×400),计数
200个细胞总数的阳性细胞数,计算阳性细胞百分
率。采用扰检验进行统计分析。
2.4 RT—PCR检测p53和PCNA的mRNA表
达:收集各组细胞后严格按照Trizol说明书提取总
RNA。引物序列由上海博亚生物技术公司合成,其
序列如下:p53预期扩增片段为643bp:上游引物
5‘一GGACAGCCACGTCTGTGACTTG一37,下游引
物5-CCAGTGGTTTCTTCTTTGGCTG一37;PCNA
预期扩增片段为271bp:上游引物57一CAA—
GAAGGTGTTGGAGGCAC一37,下游引物 57一
TACTAGCGCCAAGGTATCCG一3’;内 参 照
GAPDH预期扩增片段为580bp:上游引物5L
AACCATGAGAAGTATGACAACAGC一37,下游
引物5,一CATGTGGGGCCATGAGGTCCACCAC一
37。按RT—PCR试剂盒说明逆转录合成cDNA并扩
增。反应条件:逆转录:42℃,1h;逆转录酶灭活及
预变性94℃,3min;变性95℃,1min;退火58~
64℃(GADPH64℃,p5362℃,PCNA58℃),55
S;延伸72℃,100S;35个循环;最后68℃延伸7
min;4℃保存。取10弘L扩增产物行2%琼脂糖凝
胶电泳,Marker为pUCMixMarker。BIO—RAD凝
胶成像系统分析,荧光强度为DNA样品的相对量,
用靶条带峰面积值除以内参照峰值面积值得到反映
目的DNA表达的半定量分析值。
2.5 Westernblotting法测定细胞p53和PCNA
蛋白表达水平:收集各组细胞后严格按照Trizol说
明书提取细胞总蛋白。用Bradford法测定总蛋白浓
度。蛋白质~20℃保存或直接进入下步实验。制
备10%SDS~PAGE凝胶,每胶槽加入20弘g样本
蛋白,恒流(20mA/块胶)电泳2h左右。恒压100
V转膜电泳1h左右。封闭液20~37℃封闭1~2
h,1:500的一抗20~37C孵育杂交2h左右,振
荡洗膜,1:200山羊抗小鼠IgG二抗,37℃孵育
20min左右,振荡洗膜。DAB显色并观察条带情
况,用BIO—RAD凝胶成像系统采集和分析数据。光
强度即代表蛋白样品的相对量,用靶条带峰面积值
除以内参照峰值面积值得到反映目的蛋白表达的半
定量分析值。
2.6统计分析:采用配对t检验,以SPSS11.0统
计分析软件进行统计学处理。
3结果
3.1 UVB辐射对细胞光产物CPDs生成的作用:
与照光组相比,非照光组和阴性对照组(以PBS代
替一抗作为阴性对照)均未见到阳性细胞。UVB辐
射可以损伤细胞,表现为DNA损伤,产生光产物,
即表现CPDs阳性细胞。
3.2 UVB照射对光产物CPDs产生和清除的时效
性影响:HaCaT细胞进行细胞爬片,然后给予30
mJ/cm2UVB辐射,分别在照光后不同时间点(o、
0.5、1、2、3、4、8、12、24h)取出盖玻片进行免疫组
化实验,检测CPDs的产生和清除情况,显微镜下计
数阳性细胞个数。结果见图1,照光后在o~24h各
检测时点有CPDs单抗着色的阳性细胞数,可以看
出UVB辐射后细胞即开始产生光产物CPDs,产量
在0.5h左右达到高峰;同时细胞也开始清除光产
物,辐射后4h内清除速率较快,辐射后4~24h清
除速率逐渐降低。
0 0.5 1 2 3 4 8 12 24
tlh
图1 30mJ/cm2UVB辐射后细胞中光产物产生
和清除情况
Fig.1ProductionandremovalofCPDsincells
afterUVBirradiationof30mJ/cm2
3.3川芎嗪对UVB辐射后光产物CPDs的水平
的干预作用:为观察川芎嗪的光保护作用,单纯照射
组给予30mJ/cm2UVB辐射,加药组在UVB照射
后以质量浓度为200/-g/mL川芎嗪加入HaCaT细
胞培养体系,孵育2h后进行免疫组化实验。结果川
芎嗪处理组阳性细胞较单纯照射组少,单纯照射组
为12个阳性细胞(12±2),川芎嗪组仅为4个阳性
笱
加
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0一纂罂疑七8鬯七一\懈星恳掣区
万方数据
中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第6期2007年6月·881·
细胞(4土1)。该资料符合Possion分布,对数据进
行“检验。组间差异显著(P
辐射对细胞的损伤。
3.4川芎嗪干预光产物CPDs产生和清除的作用
机制:从RT—PCR电泳图(图2)和Western
blotting凝胶扫描图(图3)可以看出,UVB辐射后
p53和PCNA的条带密度均强于非照光组,而加入
川芎嗪干预后的p53和PCNA的条带强度较UVB
照射组减低,p53和PCNA的吸光度值经内参
GAPDH校正后,结果见表1。UVB辐射组HaCaT
细胞中p53和PCNA的mRNA和蛋白表达水平
均高于非照光组,JIf芎嗪处理组HaCaT细胞中的
两种光产物切除修复相关调控基因的mRNA和蛋
白表达水平均低于单纯UVB照射组,经内参
GAPDH校正比较后,p53和PCNA的mRNA表
达水平分别减少了34.9%和30.9%,两者相应的
蛋白表达量分别下降了23.1%和24.9%,差异具
有统计学意义(P
Fig.2RT—PCRElectrophoretogram
表1川芎嗪对UVB辐射后细胞中p53和PCNAmRNA
及蛋白表达的影响(x±S,n一3)
Table1 EffectofligustrazineonmRNAandprotein
expressionsofp53andPCNAincells
afterUVBirradiation(i士s,n一3)
mRNA表达水平组别——
p53 PCNA
蛋白表达水平
p53 PCNA
非照光对照0.550j:0.015.62410.0260.198i0.016.266d:0.012
UVB 1.033±0.061。1.059:k0.059。0.420+0.011’0.438土0.021’
UⅦ+川芎嗪0.672士0.041zx.732i0.052/10.323士0.011A.329±0.009A
与对照组比较:’P<0.05;与UVB组比较:AP
Fig.3Westernblottinggelimagingscanogram
4讨论
UVB波长为280~320nm,可诱发皮肤红斑和
日晒伤,并与皮肤癌发生有关。UVB辐射可导致细
胞DNA损伤,形成光产物,(6—4)PPS和CPDs是
主要的两种类型,其中后者约占80%,两种损伤均
能导致基因突变,产生紫外线诱导的突变,如C—T
或CC—TT转换,如修复不完善可成为皮肤癌发生
的起始原因。CPDs是紫外线照射细胞后产生的最
具特征性的光产物之一,一般认为CPDs比(6—4)
PPs致癌作用更强,形成的量是(6—4)PPs的3倍
且修复效率较低[1矗]。生物体本身具有切除和修复光
产物的能力,同时外界因素如药物也会干预修复过
程。生物体根据DNA损伤的类型和需要修复速率
的不同选择修复途径[7]。UVB辐射产生的CPDs和
(6—4)PPs主要由核苷酸切除修复(nucleotide
excisionrepair,NER),一般包含辐射后的快速修
复期及缓慢修复期[3’8]。
包括p53和PCNA在内的30多种修复相关酶
与蛋白参与皮肤细胞DNA损伤的NER途径。作为
“基因组监护人”的p53基因在细胞周期阻滞、DNA
修复、编码NER蛋白基因表达中起着中心作
用[7’9]。最近有关小鼠和人体的系统研究证据表明
p53直接和/或间接参与NER[7]。PCNA是细胞
DNA合成必不可少的因子[1叫,最重要的功能是其
在核酸代谢中作为DNA聚合酶6的辅助蛋白,是
DNA合成不可缺少的物质,而DNA合成是细胞增
殖周期中的关键。PCNA只在增殖细胞中合成,其
合成与表达和细胞增殖周期相关,因此可以作为细
胞增殖状态的一种标记。在DNA修复的全部过程
万方数据
·882· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第6期2007年6月
中,DNA损伤可以启动分子级联反应,使细胞进入
细胞周期的S期从而为修复损伤的DNA提供时
间,此系统依赖于p53蛋白和PCNA蛋白的活化及
在细胞核内积聚,以便参与DNA修复和/或细胞周
期阻滞。继之NER的内切步骤、DNA修复和转录
过程均需要p53参与啪;内切后是损伤链的外切,最
后复制因子、DNA聚合酶和DNA连接酶相互作用
完成修复口“J。
本实验采用免疫组织化学方法检测了UVB辐
射后HaCaT细胞自然产生和清除光产物CPDs的
情况,并观察了JIl芎嗪对HaCaT细胞光产物CPDs
的影响。从结果可以看出,与非照光组和阴性对照组
相比,UVB辐射可以导致细胞DNA损伤而产生
CPDs,免疫组化法可以检测到细胞核棕褐色着色的
阳性细胞。UVB辐射后CPDs产生和清除的时效作
用表现为:照射UVB后细胞即开始产生CPDs,0.5
h左右达到高峰。同时细胞也在清除CPDs,在开始
的4h内清除速率较快,辐射后4~24h,CPDs清
除速率减慢,表现为阳性细胞数减少不明显。
川芎中的阿魏酸能有效地抑制氧自由基产生,
保护膜脂质不被氧化,防止DNA损伤发生,还可能
抑制肿瘤细胞的增殖生长[6]。川I芎嗪为其主要的活
性成分。本实验中在UVB辐射后加入川芎嗪与细
胞共同孵育后阳性细胞数明显少于单纯照射组,证
实了川芎嗪的光保护作用在于加药可以降低细胞培
养体系中CPDs的量,此效应可能与加速照光后已
生成的CPDs的清除有关,进一推测可能与前述的
抗炎、抗过氧化等机制有关。
通过RT—PCR法和Westernblotting法比较
了单纯UVB辐射HaCaT细胞中p53和PCNA的
mRNA和蛋白表达水平以及加用川芎嗪后对这些
调控基因表达的影响。从结果中可以看出,30mJ/
cnl2UVB辐射后,HaCaT细胞p53和PCNA的
mRNA和蛋白表达增加,经UVB照射再加川芎嗪
处理后,两种调控分子的mRNA和蛋白表达水平
均较单纯uVB照射组低,说明川芎嗪降低细胞中
CPDs水平的光保护作用机制可能与下调这些相关
修复基因的mRNA和蛋自表达有关。
总之,HaCaT细胞对UVB照射所致光产物
CPDs的清除存在快速期及慢速期;川芎嗪可降低
光产橛CPDs水平。川芎嗪的光保护作用可能与其
下调修复相关调控分子p53和PCNA基因和蛋白
表达有关。
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丹参酮ⅡA在大鼠肝微粒体酶中的代谢动力学
毕惠嫦1,和凡1,温莹莹1,陈孝2,黄 民p
(1.中山大学药学院临床药理研究所,广东广州 510080;2.中山大学附属第一医院药学部,广东广州510080)
摘要:目的研究丹参酮Ⅱn在大鼠肝微粒体酶中的代谢,以及选择性细胞色素P450(CYP)酶抑制剂对其代谢
的影响。方法超速离心法制备大鼠肝微粒体,采用高效液相一质谱联用方法测定孵育液中丹参酮Ⅱn原形药物的
收稿日期:2006—06—10
基金项目:广州新药临床前评价研究技术平台(广州市重大项目,2004ZI—E4051)
作者简介:黄民(1963一),男,中山大学药学院院长,教授、博士生导师;研究方向为药物代谢与药动学、遗传药理学。
Tel:(020)87334521Fax:(020)87334718E—mail:huangmin@mail.sysu.edu.cn
*通讯作者黄民
万方数据
川芎嗪对中波紫外线辐射后细胞光产物影响及其光保护作用
机制的研究
作者: 林向飞, 骆丹, 徐晶, 吉玺, 朱洁, 徐丽贤, LIN Xiang-fei, LUO Dan, XU Jing
, JI Xi, ZHU Jie, XU Li-xian
作者单位: 南京医科大学第一附属医院,江苏省人民医院,皮肤科,江苏,南京,210029
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
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2003,36(10)
3. 郭志丽.顾军 来氟米特治疗免疫性皮肤病的应用进展[期刊论文]-国外医学(皮肤性病学分册)2003,29(2)
4. 郭志丽.顾军.米庆胜.肖飞 来氟米特对角质形成细胞核因子κB的影响[期刊论文]-中华皮肤科杂志2003,36(11)
5. 郭志丽.顾军.唐玲.球谊.米庆胜 来氟米特对HaCaT细胞分泌α-肿瘤坏死因子、白介素-6和8的影响[期刊论文]-
临床皮肤科杂志2004,33(1)
6. 张玲瑞.邢达.王俊生.曾礼漳.李强.ZHANG Ling-rui.XING Da.WANG Jun-sheng.ZENG Li-zhang.LI Qiang 植物
光诱导延迟荧光的紫外辐射环境胁迫监测[期刊论文]-光电子·激光2007,18(7)
7. 骆丹.林向飞.徐晶.高洁.刘昕.金颂良.苏荣建.闵玮.沈春花.LUO Dan.LIN Xiang-fei.XU Jing.GAO Jie.LIU
Xin.JIN Song-liang.SU Rong-jian.MIN Wei.SHEN Chun-hua 3种中药对中波紫外线辐射HaCaT细胞的干预及其机制
[期刊论文]-中国药理学通报2007,23(6)
引证文献(5条)
1.林秉奖.闵玮.骆丹 中波紫外线对HaCaT细胞凋亡、细胞周期变化及p16、c-myc蛋白表达的影响及阿魏酸干预作用
研究[期刊论文]-中国中西医结合皮肤性病学杂志 2010(1)
2.陶玲.柏帅.沈祥春.杨如会 健骨固本胶囊抗炎镇痛作用的实验研究[期刊论文]-陕西中医 2009(8)
3.谢璟.何黎.郝萍.万屏 三七皂苷R1对UV辐射皮肤成纤维细胞的影响[期刊论文]-中药新药与临床药理 2011(6)
4.张慧明.王海涛.董银卯.何聪芬 紫外线诱导皮肤过敏的损伤类型和机理[期刊论文]-香料香精化妆品 2010(1)
5.袁李梅.邓丹琪 防晒剂的特性及应用[期刊论文]-皮肤病与性病 2009(2)
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