全 文 :·1026· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第7期2005年7月
药理与临床
嗜盐隐杆藻胞外多糖抗肿瘤活性研究
郑维发1,陈才法1,程启平2
(1.徐州师范大学江苏省药用植物生物技术重点实验室,江苏徐州221116;
2.安徽师范大学生命科学学院,安徽芜湖 241000)
摘 要:目的 探讨嗜盐隐杆藻胞外多糖(exopolysaccharideofAphanothecehalophytica,EPAH)的抗肿瘤活性。
方法 以S。。。肉瘤为肿瘤模型,检测EPAH对肿瘤生长的抑制活性;MTT法检测EPAH对S。so肉瘤细胞、
Smcc7721肝癌细胞和HeLa细胞的体外抑制活性;以对荷瘤小鼠免疫器官、血液淋巴细胞数量及淋巴细胞增殖影
响、NK细胞杀伤活性和巨噬细胞产生NO及其他细胞因子的影响评价EPAH对小鼠免疫功能的作用。结果
EPAH对s,。。肉瘤生长有显著的抑制作用,其中预防给药和与肿瘤接种同时给药组最大抑瘤率分别达66.79%和
47.93%。100弘g/mLEPAH对Smec7721细胞、HeLa细胞以及S18。细胞生长的抑制率达60%以上。EPAH显著
提高荷瘤小鼠脾脏和胸腺质量以及血液淋巴细胞数量,促进淋巴细胞增殖反应,增加NK细胞杀伤活性,刺激巨噬
细胞产生NO,分泌白细胞介素一1p(IL—IL3)及肿瘤坏死因子一a(TNF—a)。结论EPAH有显著的抗肿瘤活性,并能
直接作用于肿瘤细胞,抑制肿瘤生长。EPAH可能是通过增加荷瘤小鼠免疫器官的质量和免疫细胞的数量、促进淋
巴细胞分裂,提高NK细胞杀伤活性和巨噬细胞产生NO以及其他细胞因子实现其抗肿瘤活性。
关键词:嗜盐隐杆藻胞外多糖;抗肿瘤活性;免疫功能
中图分类号:R286.91 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2005)07—1026一05
AntitumoractivityofexopolysaccharidefromAphanothecehaloph)’tica
ZHENGWei—fal,CHENCai—fal,CHENGQi—pin92
(1.KeyLaboratoryforBiotechn0109yonMedicinalPl ntsofJiangsuProvince,XuzhouNormalUniversity,
Xuzhou221116,China;2.CollegeofLifeScience,Anhui,NormalUnive sity,Wuhu241000,China)
Abstract:ObjectiveToelucidatetheantitumoractivityofexop01ysaccharidefromAphanothecehalo-
phytica(EPAH).MethodsTheinvivoinhibitionofEPAHongrowthoftumorwasperformedbyinocu—
lationfS180sarcomacellsintoICRmice.Whileinvitroactivityagainsttumorcellswasassayedbythe
growthin ibitionofcellinesofS180sarcoma,Smcc7721,andHeLa.Theeff ctsofEPAHonimmune
functionwereevaluatedbytheinfluenceo thethymus,spleen,andtheumberoflymphocytesinblood
stream,theinfluenceo proliferationoflymphocytes,thekillingactivityofNKcells,andtheproduction
ofNO,IL一16,andTNF一0【.ResultsEPAHinhibitednvivoS180sarcomagrowthwiththehighestinhibi—
toryrateof66.79%and47.93%inthetestmiceofpretreatmentandsimultaneoustr atment,respective—
ly.EPAHalsodisplayedinvitroactivityagainsttheestcellineswiththehighestinhibitoryratebeing
morethan60%ataconcentrationof100/zg/mL.EPAHwasfoundtoaffecttheimmunefunctioninmice
includingincreasingtheweightof hymus,spleen,andtheumberoflymphocytesinthbloodstream,
acceleratingtheproliferationoflymphocytes,enhancingthekillingactivityofNKcells,andstimulating
theproductionofNO,IL一12,andTNF—abymacrophages.ConclusionEPAHisaneffectiveantitumor
agent.Itinhibitesthetumorcellsdirectlyandhencethegrowthoftumor.Itsantitumoractivityisproba—
blyrealizedbyincreasingtheweightofimmuneorgansandthenumberofimmunocytesaswella lympho—
cyteproliferation,enhancingthekillinga tivityofNKcells,facilitatingtheproductionofN0andrelated
cytokinestumor—bearingmice.
Keywords:exopolysaccharideofAphanothecehaloph3,ticaFremy(EPAH);antiturnorac ivity;
jmmllnef11nction
嗜盐隐杆藻AphanothecehalophyticaFremy为一种高盐环境中生长的蓝藻,系统分类上属于色球
收稿日期:2004—11—21
基金项目:江苏省高新技术产业化项目(02KJ360008)
作者简介:郑维发(1962一),男,安徽南陵人,理学博士,教授,研究方向为天然产物化学及其药理毒理学。
Tel:(0516)3403179E—mail:yyzw@xznu.edu.ell
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第7期2005年7月·1027·
藻科隐杆藻属。该藻生长时向生长基质中分泌大量
的、种类单一的胞外多糖。研究表明,该多糖由阿拉
伯糖、岩藻糖、甘露糖、葡萄糖以及葡萄糖醛酸组成。
其中阿拉伯糖、岩藻糖、甘露糖、葡萄糖的摩尔比为
1:2.08:1.57:2.87,而葡萄糖醛酸占整个多糖的
15.78%[1]。嗜盐隐杆藻胞外多糖(exopolysac—
charideofAphanotheceha[ophytica,EPAH)是一
种高度硫酸化的多糖硫酸酯,其中硫酸根占整个分
子的34.46%[2]。阿拉伯糖的连接方式为1,3糖苷
键,岩藻糖的连接方式为1,4或1,3糖苷键,甘露
糖连接方式为1,2,4糖苷键,葡萄糖连接方式为
1,3糖苷键,葡萄糖醛酸的连接方式为1,3糖苷键。同
时EPAH还结合了Ca2+、Na+、M92+和K+。现代药
理学研究表明,硫酸化多糖具有广谱的抗肿瘤、抗病
毒以及免疫调节活性[3~6]。因此,推测EPAH具有
潜在的药理活性。有关EPAH的药理学研究Ifl前仅
有其对小鼠的免疫功能有正向调节作用的报道[7]。
为了进一步揭示EPAH的药理活性,本室开展了
EPAH的抗肿瘤活性研究。本实验研究其对S,。。肉瘤
的抑制作用及其可能的作用机制。
1材料与方法
1.1药品与仪器:EPAH由本实验室制备,质量分
数为98.2%。RPMI一1640培养液(Gibco)、小牛血
清(Hyclone)、24孔细胞培养板(Nunc)、96孑L细胞
培养板(Nunc)、环磷酰胺(江苏恒瑞制药,批号
02091921)、MTT(Sigma)、二甲基亚砜(Sigma)、
DMEM{/12培养液(Gibco)。S。。。肉瘤细胞、HeLa
细胞、Smcc7721肝癌细胞(军事医学科学院提供)。
CO:培养箱(SHELBA)、离心机(上海飞鸽离心机
厂)、分析天平(Sartorius)。NO试剂盒(南京建成
生物技术研究所),白细胞介素一16(IL一1p)、肿瘤坏
死因子一0【(TNF—a)试剂盒(TPIInc,美国)。
1.2动物:ICR小鼠,体重18~23g,雌雄各半,徐
州医学院实验动物中心提供,动物生产许可证号
SCXK2002—0022。饲养在(25±2)℃、明暗各12h、
湿度为60%的饲养室中,自由饮水和取食:
1.3对S。。。肉瘤的抑制作用:取小鼠110只,分为
11组(每组10只),包括模型组、阳性对照组和9
个给药组。给药组中的3个组(预防给药组)分别
按50、75和100rag/(kg·d)连续igEPAH5d
后,分别皮下接种S,。。肉瘤(5×106S。。。细胞),继续
igEPAH10d;另3个组(同时给药组)皮下接种
S。8。肉瘤的当天按50、75和100mg/(kg·d)的剂
量连续igEPAH15d;剩下3个组(治疗给药组)
接种S18。肉瘤5d后按50、75和100mg/(kg·d)
的剂量连续igEPAH15d。阳性对照组,于接种的
同时按20mg/(kg·d)连续ig环磷酰胺15d。模
型组,每天ig等体积的生理盐水溶液。末次给药
24h后处死小鼠,取肉瘤称质量,计算抑瘤率。
抑瘤率一(模型组肉瘤质量一给药组肉瘤质量)/模型组
肉瘤质量x100%
●
1.4对肿瘤细胞体外生长的抑制作用:将S。。。肉瘤
细胞、HeLa细胞、Smcc7721肝癌细胞以含10%小
牛血清的RPMI一1640培养基在96孔板中,37℃、
5%c02培养箱中培养24h,再加入EPAH,使每孔
的终质量浓度分别为12.5、25、50、100和200弘g/
mL(每个质量浓度设5个平行孔,并设对照组),继
续培养48h。30ttg/mL环磷酰胺作为阳性对照。
MTT法[81测定每孔的吸光度(A)值,计算细胞生
长的抑制率。
抑制率一(A对照一A实验)/Ax}照×100%
1.5对小鼠免疫功能的影响
1.5.1对荷瘤小鼠免疫器官及免疫细胞数量的影
响:取小鼠120只,分为12组,除增加正常组外,其
余各组分组及给药方法同1.3项。末次给药24h后
称体重,摘眼球放血,收集血液并处死小鼠,取胸腺和
脾脏,计算胸腺指数和脾指数。以淋巴细胞分离液分
离其中的淋巴细胞,血球计数板计数淋巴细胞数量。
1.5.2对正常小鼠淋巴细胞增殖的调节作用:取小
鼠90只,分为6组(每组15只),包括5个给药组
和1个空白组。给药组分别ig20、40、60、80、100
mg/(kg·d)EPAH,空白组ig等体积的生理盐水
溶液。给药后的第5、10、15天分别取各组中的5只
小鼠摘眼球放血,脱颈椎处死,无菌取脾,按常规方
法[93培养、收集脾淋巴细胞,在液体闪烁计数仪中测
定每个孔的放射量。根据放射量对应的细胞数曲线
计算脾细胞的增殖数。
1.5.3 对NK细胞杀伤活性的影响:取小鼠50
只,随机分为5组(每组10只),包括1个正常组和
4个环磷酰胺处理组,环磷酰胺处理组按40mg/kg
ip给予环磷酰胺后,分别ig给予等体积生理盐水、
50、75和100mg/(kg·d)EPAH,连续14d,正常
组仅每天ig等体积蒸馏水。末次ig给药8h后,小
鼠摘眼球放血,脱颈椎处死,无菌取脾制备脾细胞
(调整细胞浓度为2×107/mL)作为效应细胞。取传
代培养的HeLa细胞(调整其细胞浓度为1×
106/mL)作为靶细胞。取靶细胞悬液100pL加入
96孔板(每组5个平行孔),再向各孔加入等体积
万方数据
·1028· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第7期2005年7月
的效应细胞。另设效应细胞和靶细胞对照组。将以
上细胞于37℃、5%CO:培养箱中杀伤4h,再向每
孔加入MTT20肚L(5mg/mL)继续孵育3h,小
心弃去上清液100弘L,再加入DMSO100弘L,充分
振荡,使形成的结晶完全溶解后,以酶标仪测定570
nlTI波长处各孔吸光度(A)值,计算NK细胞杀伤
活性‘9|。 .
NK细胞杀伤活性一[-1一(A实验一A效应细胞)/Azmm]×
100%
1.5.4对小鼠腹腔巨噬细胞释放NO和其他细胞
因子的影响:取小鼠6只,(20±2)g,雌雄各半,于
.实验的前3d按每只2mLip0.6%巯基乙醇酸钠。
实验时脱颈椎处死,ip8mLHank
7
S液,按文献方
法[101在24孔板中无菌制备和培养单层巨噬细胞。
EPAH以无血清的RPMI一1640液配成12.5、25、
50、100和200弘g/mL,分别加入单层巨噬细胞,每
孔1mL。阳性对照为含LPS20肛g/mL的无血清
RPMI一1640液,空白对照为无血清RPMI一1640液。
按文献方法口妇制备巨噬细胞培养上清液,分别以相
应的试剂盒测定NO、IL一1p及TNF—a的水平。
1.6 统计学方法:数据经SPSS7.0(Window95)
软件处理,统计数据采用z±S表示,并用ANOVA
和t检验分析。
2结果
2.1对S。。。肉瘤的抑制作用:EPAH的3种给药
方式对S。。。肉瘤都表现出一定的抑制作用。预防给
药组对S。。。肉瘤的抑制率均在57%以上。其中75
mg/(kg·d)剂量组抑瘤率最高,达66.79%。与预
防给药组相比,同时给药组的抑瘤率有所下降,仅在
38%以上,仍以75mg/(kg·d)剂量组抑瘤率最
高,达47.93%。治疗给药组的抑瘤率很低,仅在
20%左右。表明EPAH对S。。。肉瘤生长有抑制作
用,但抑制率随给药的时间不同而有很大的变化,见
表1。
2.2对肿瘤细胞体外生长的抑制作用:EPAH对3
种实验肿瘤细胞株的生长表现出显著的抑制作用。
其抑制率随浓度二倍递增而呈现明显的上升趋势。
质量浓度为100>g/mL时抑制率最大,且与阳性对
照药环磷酰胺的抑制率接近。当质量浓度增加到
200Ftg/mL时,对Smcc7721细胞的抑制率略有下
降,而对S,。。和HeLa细胞的抑制率则分别降为
22.89%和38.26%,见表2。
2.3对小鼠免疫功能的影响.
2.3.1对免疫器官指数及免疫细胞数量的影响:结
表1 EPAH不同给药方式对小鼠s。。肉瘤生长
的抑制作用o±s,一一10)
Table1 InhibitionofEPAHonmiceS,sosarcomagrowth
indifferentadministrationm nner(j士s,露一10)
组别 剂量/(mg·k91)瘤质量/g 抑瘤率/%
与模型组比较:+P<0.05一P<0.01⋯P<0.001
’P<0.05’’P<0.01⋯P<0.001wmodelgroup
表2 EPAH对3种肿瘤细胞生长的抑制作用(工±s,露一5)
Table2 InhibitionofEPAHongrowthofthree
kindsoftumorcellines(i士s,n一---5)
果表明,荷瘤小鼠的胸腺与脾指数以及血液淋巴细
胞数量大大减少。每日ig环磷酰胺的小鼠,脾脏和
胸腺指数以及血液淋巴细胞数量则进一步减少。
EPAH预防给药的3个剂量均能明显提高荷瘤小
鼠的胸腺和脾指数,增加血液淋巴细胞的数量,其中
75mg/(kg·d)剂量组可使这3个指标恢复到正
常水平。EPAH同时给药或EPAH治疗给药也能使
这3个指标有所提升,其中以75mg/(kg·d)剂量
组最为显著,见表3。
2.3.2 对正常小鼠淋巴细胞增殖的促进作用:
EPAH给药的第5天便显示出对小鼠淋巴细胞增
殖的促进作用,并随给药时间增加而越来越显著。不
同剂量的EPAH对小鼠淋巴细胞增殖的促进作用
不同。EPAH在20~60mg/(kg·d)对淋巴细胞增
殖的促进作用随剂量的增加而加强。80mg/(kg·
d)以上剂量组对淋巴细胞增殖的促进作用随剂量
的增加而呈减弱的趋势,见表4。
2.3.3对NK细胞杀伤活性的影响:ip给予环磷酰
胺导致小鼠NK细胞杀伤活性显著降低(P
万方数据
中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第7期2005年7月·1029·
组别 剂量/(mg·kg_1)胸腺指数/(mg·91) 脾脏指数/(rag·g-t)淋巴细胞/个(1×106)
与正常组比较:一P
Table4 EffectofEPAHonlymphocyteproliferation
inmice(;土S,开一5)
剂量/
组别(mg.kg-1)
淋巴细胞/(1×106·mL-I)
第5天 第lo天 第15天
与空白组比较:’P
rag/(kg·d)剂量组最为显著(P
1一正常2一环磷酰胺3--5-EPAH(50、75、100mg/kg)
与正常组比较:zXp<0.01
与环磷酰胺组比较:+P
△尸
图1 EPAH对小鼠NK细胞杀伤活性
的影响(x±5,n--10)
Fig.1EffectofEPAHonkillingactivityofNK
cellsinmice(工±s,露一10)
2.3.4对小鼠腹腔巨噬细胞产生NO及细胞因子
的影响:EPAH对巨噬细胞产生NO及细胞因子有
明显的促进作用。在12.5~100pg/mL明显促进
NO形成并呈浓度依赖性,200/19/mL以上促进作
用有所减弱。在12.5~50tlg/mLEPAH对TNF—a
释放的促进作用也呈现出浓度依赖性,在50
gg/mI.时促进作用最为显著,100ttg/mL以上时促
进作用减弱。EPAH对IL一1p释放的促进作用在
25ttg/mL时最为显著,50gg/mL以上促进作用随
浓度的二倍增加逐渐减弱,见表5。
表5 EPAH对小鼠巨噬细胞产生NO、TNF—a
和IL一1p的影响(;士s,弹一5)
Table5 EffectsofEPAHonreleaseofNO,TNF—a.and
IL—lDfrommacrophageinmice(z±s,n一5)
与空白组比较:+P
本实验结果表明,EPAH对S。。。肉瘤的生长有
显著的抑制作用,其抑制率随给药时间的不同而表
现出很大差异。预防给药和与接种肉瘤同时给药都
能显著地抑制肉瘤生长,且多数剂量的抑制率均在
40%以上。体外实验表明,EPAH对Smcc7721肝
癌细胞、HeLa细胞、S。。。细胞的生长也表现出显著的
抑制作用,最大抑制率分别在73.56%、61.16%和
∞加∞卯∞如加m
o
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万方数据
·1030· 中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs第36卷第7期2005年7月
69.29%,说明酸性多糖EPAH具有抗肿瘤活性,并
且可直接作用于肿瘤细胞,抑制肿瘤细胞生长。
荷瘤小鼠的淋巴细胞由于受到肿瘤细胞的诱导
而逐渐凋亡[1引,导致胸腺与脾脏明显萎缩,血液淋
巴细胞数量大大减少。经EPAH预防给药或同时给
药的荷瘤小鼠的胸腺、脾脏以及血液淋巴细胞的数
量恢复到正常水平。脾脏和胸腺是淋巴细胞成熟的
重要场所,这两个免疫器官的萎缩是导致淋巴细胞
量减少的重要原因。淋巴细胞是机体免疫系统的重
要组成部分,直接参与肿瘤免疫的过程[1⋯。EPAH
对小鼠淋巴细胞的增殖表现出显著的促进作用,说
明EPAH的抗肿瘤活性可能是通过增加荷瘤小鼠
淋巴器官的质量并促进淋巴细胞增殖来实现的。
NK细胞是细胞免疫中的非特异性细胞,是机
体免疫监视功能的重要执行者,先于T细胞发挥作
用,能非特异性杀伤肿瘤细胞,其杀伤作用不需抗原
预先致敏,也不需要抗体参加,不受主要组织相容性
(抗原)复合物(MHC)限制,为机体抗肿瘤的第一
道防线[13|。EPAH显著提高NK细胞的杀伤活性,
可能是其抗肿瘤活性的另一重要机制。
巨噬细胞是机体细胞免疫过程中的重要效应细
胞,巨噬细胞的活化需要刺激和启动两个步骤,LPS
是常用的巨噬细胞启动剂和活化剂[11|。巨噬细胞激
活后表达iNOS的mRNA,再转录成iNOS,催化产
生大量的NO。高水平的NO是杀伤肿瘤细胞的主
要介质,在体内可直接杀伤肿瘤细胞和介导巨噬细
胞杀伤肿瘤细胞,最终破坏肿瘤细胞内三羧酸循环
中的顺乌头酸酶和线粒体呼吸链,阻断肿瘤细胞的
能量代谢,从而抑制肿瘤细胞的生长或引起肿瘤细
胞的死亡[14|。激活的巨噬细胞还分泌IL一1和TNF一
0[。IL一1进而刺激巨噬细胞表达iNOS,从而进一步
促进NO的形成[1引。TNF—a则诱导肿瘤细胞的程序
性死亡[16|。实验结果显示,EPAH显著地提高巨噬
细胞产生的NO、IL一1和TNF—a的水平,说明
EPAH还可能通过激活巨噬细胞表达相应产物实
现其抗肿瘤活性。
综上所述,EPAH对肿瘤细胞的生长有显著的
抑制作用,其抗肿瘤作用机制除了增加免疫器官的
质量和促进免疫细胞增殖外,还通过提高NK细胞
的杀伤活性以及激活巨噬细胞表达相应产物实现其
抗肿瘤活性。有关EPAH抗肿瘤活性的其他机制有
待进一步研究。
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万方数据
嗜盐隐杆藻胞外多糖抗肿瘤活性研究
作者: 郑维发, 陈才法, 程启平, ZHENG Wei-fa, CHEN Cai-fa, CHENG Qi-ping
作者单位: 郑维发,陈才法,ZHENG Wei-fa,CHEN Cai-fa(徐州师范大学江苏省药用植物生物技术重点实
验室,江苏,徐州,221116), 程启平,CHENG Qi-ping(安徽师范大学生命科学学院,安徽,芜湖
,241000)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2005,36(7)
被引用次数: 8次
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本文读者也读过(10条)
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南极适冷菌Pseudoalteromonas sp.S-15-13胞外多糖EPS-Ⅱ对小鼠S180肉瘤抑制作用的研究[期刊论文]-中国海洋
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5. 王永斌.王允祥.陆兆新.WANG Yong-bin.WANG Yun-xiang.LU Zhao-xin 雷蘑胞外多糖对荷瘤小鼠肿瘤的抑制作
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