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土槿皮乙酸B通过活性氧和有丝分裂原蛋白激酶诱导MCF-7细胞凋亡的研究



全 文 :书土槿皮乙酸B通过活性氧和有丝分裂原蛋白激酶诱导
MCF-7细胞凋亡的研究
刘春禹1,郑桂彬2,于静华1
(1.吉林省中医院针灸科,吉林长春 130000;2.吉林大学白求恩第一医院甲状腺外科,吉林长春 130000)
摘要:土槿皮乙酸B(PAB)通过活性氧诱导肿瘤细胞 MCF-7凋亡,同时也通过调控有丝分裂原蛋白激酶(MAPK)家族蛋
白来调控凋亡,但活性氧和 MAPK的关系还不清楚,本研究探讨活性氧和 MAPK家族蛋白的关系。4μmol/L PAB在36h
诱导细胞死亡,活性氧清除剂抑制PAB的作用,并降低PAB的抑制率;同时,PAB促进JNK磷酸化,抑制ERK的磷酸化,此
作用被活性氧清除剂抑制。
关键词:土槿皮乙酸B;活性氧;凋亡;MAPK家族蛋白;人乳腺癌 MCF-7细胞
中图分类号:Q25     文献标识码:A     文章编号:1671-7236(2013)03-0146-03
  土槿皮为松科植物金钱松的干燥根皮或近根树
皮,土槿皮乙酸B(pseudolarix acid B,PAB)是从土
槿皮中分离得到的新型二萜酸化合物。研究结果表
明土槿皮乙酸具有抗真菌(Li等,1995)、抗肿瘤(Yu
等,2008)、抗血管生成(Tan等,2004)、抗微管
(Tong等,2006)等药理作用。Yu等(2008)研究发
现PAB增加活性氧水平诱导肿瘤细胞凋亡和衰老,
同时PAB也调节有丝分裂原蛋白激酶(MAPK)来
调控凋亡,但活性氧和有丝分裂原蛋白激酶的关系,
仍没有相关研究。本试验将在土槿皮乙酸诱导人乳
腺癌细胞(MCF-7)细胞凋亡的模型中,研究活性氧
是否调控有丝分裂原蛋白激酶家族蛋白质的活化,
这为进一步探讨土槿皮乙酸抗肿瘤作用机制提供了
依据。
1 材料与方法
1.1 药品与试剂 土槿皮乙酸B购于中国药品生
物制品检定所,应用时用二甲基亚砜(DMSO)溶解,
并使DMSO的终浓度低于0.1%;二甲基亚砜和活
性氧清除剂 N-acetylcysteine(NAC)购于Sigma公
司;2,7-二氯荧光黄双乙酸盐(DCFH-DA)购于Cal-
biochem公司;RPMI 1640培养基购于Gibco公司;
收稿日期:2012-12-19
作者简介:刘春禹(1978-),男,吉林人,硕士,主要从事针灸学
和肿瘤分子药理学研究。
通信作者:于静华(1978-),女,博士后,从事肿瘤分子药理学研
究。E-mail:yjh-0-2002@hotmail.com;Tel:0431-
88782144
基金项目:吉林省中医药管理局(2010-pt064);吉林省中医药管
理局(2012-030)。
胎牛血清购于北京元亨圣马生物试剂公司;P38、
ERK、JNK、β-actin抗体及二抗均购于Santa Cruz
公司。
1.2 试验方法
1.2.1 细胞培养 MCF-7细胞购自 American
Type Culture Colection(ATCC)。细胞单层接种
在含10%胎牛血清、20g/L谷氨酰胺的RPMI 1640
培养液中,在37℃、5%CO2培养箱中培养。
1.2.2 细胞形态学观察 以每孔1×105个细胞接
种于6孔板中,培养12h后,将试验分为4组:空白
对照组 (添加 0μmol/L PAB),PAB 组 (添 加
4μmol/L PAB),NAC组(添加5mmol/L NAC),
PAB与NAC联合组(分别添加4μmol/L PAB和
5mmol/L NAC),培养36h后用光学显微镜观察
拍照。
1.2.3 MTT分析抑制率 取处于对数生长期的
MCF-7细胞接种于96孔培养板中(细胞数为每孔
1×104个),每孔100μL培养12h后,按照1.2.2
中的进行分组及处理,每组设平行孔3个,于37℃、
5%CO2培养箱中继续培养于36h,每孔加入5g/L
MTT 20μL,继续培养3h后,加入150μL DMSO
溶解,于酶标仪492nm处检测,计算药物的体外生
长抑制率。
1.2.4 细胞内活性氧检测 将 DCFH-DA 溶于
DMSO配成1mmol/L母液,-20℃保存。试验时
用PBS稀释成5μmol/L工作液,与收集的细胞
37℃孵育30min,然后流式细胞仪检测,检测激发
波长为513nm,发射波长为530nm。检测时设 M1
·641· 生理生化 中国畜牧兽医  2013年第40卷第3期
门,随着活性氧水平的增加,峰形向 M1门移动。
1.2.5 Western blotting分析蛋白质表达情况 收集
多于5×106个细胞,1000r/min离心10min,PBS洗
2次,80μL细胞裂解液(50mmol/L HEPES,1%
Triton-100,100 mmol/L NaF,1mmol/L EDTA,
2mmol/L正钒酸钠,1mmol/L PMSF,10g/L pepsta-
tin A)于冰上裂解1h,25000r/min离心5min,收集
上清。加入20μL 5×上样缓冲液(250mmol/L
Tris·HCl(pH 6.8),100g/L SDS,50%甘油,
5g/L溴酚兰,5%二巯基乙醇),沸水中煮3min,使
蛋白质变性。每个点样孔加样20μL样品液,12%
SDS-聚丙烯酰胺凝胶分离蛋白质。凝胶上的蛋白
质条带转移到硝酸纤维素膜上,封闭液封闭膜上的
蛋白质结合位点2h。加入抗P38、ERK、JNK、β-
actin的抗体(一抗)及辣根酶标记的二抗,显色。
1.2.6 统计分析 所有试验数据均得自3次独立
试验数据的平均值,试验结果用平均值±标准差来
分析。
2 结果与分析
2.1 活性氧清除剂NAC对PAB诱导细胞形态学
变化的影响 在显微镜下观察到正常阴性对照组细
胞形态完整,细胞连接紧密,没有细胞死亡,但
4μmol/L PAB作用36h后细胞数目降低,且浮起
变圆。加入5mmol/L活性氧清除剂NAC后,PAB
的作用明显被抑制,即细胞死亡数目减少(图1)。
图1 活性氧清除剂NAC对PAB诱导的细胞形态改变的影响
注:A,对照组;B,PAB组;C,NAC组;D,PAB和NAC联合组。
2.2 活性氧清除剂NAC对PAB的抑制率的影响
 由图2可知,4μmol/L PAB作用36h后,MTT
试验分析结果显示,PAB的抑制率为56.24%,而加
入活性氧清除剂后抑制率为20.21%。试验结果表
图2 活性氧清除剂NAC对PAB抑制率的影响
明,活性氧清除剂明显降低PAB的抑制率,即PAB
通过活性氧来抑制细胞增殖。
2.3 PAB对细胞内活性氧水平的调节 由图3可
知,4μmol/L PAB作用0h细胞活性氧水平为
2.85%;而12、24、36、48h后活性氧水平分别为
8.09%、14.32%、25.31%、29.41%。试验结果表
明,PAB时间依赖性的增加细胞内活性氧水平 。
2.4 活性氧清除剂 NAC对细胞内活性氧水平的
调节 由图4可知,4μmol/L PAB作用36h细胞
活性氧水平为25.31%,而加入活性氧清除剂后其
活性氧水平为10.54%。结果表明活性氧清除剂
NAC明显降低活性氧水平,进一步说明PAB通过
活性氧诱导细胞死亡。
2.5 PAB调节 MAPK 家族蛋白质的磷酸化 
·741·中国畜牧兽医  2013年第40卷第3期 生理生化
4μmol/L PAB作用36h上调磷酸化JNK表达,下
调磷酸化ERK表达,对磷酸化P38表达没有明显
影响。但活性氧清除剂NAC抑制PAB的作用,即下
调磷酸化JNK表达,上调磷酸化ERK表达(图5)。
图3 PAB在不同时间点对细胞内活性氧水平的调节
图4 活性氧清除剂NAC对细胞内活性氧水平的调节
图5 活性氧清除剂对 MAPK家族蛋白的调节
3 小结与讨论
土槿皮乙酸B诱导多种肿瘤细胞凋亡,其作用
机制涉及到死亡受体途径、线粒体途径、有丝分裂原
活化的蛋白激酶途径。有丝分裂原活化的蛋白激酶
主要包括 P38、JNK 和 ERK 蛋白激酶(Klekotka
等,2001;Schaeffer等,1999),一般来说,JNK 和
P38蛋白主要参与炎症、凋亡和细胞生长及分化;而
ERK主要参与细胞生长和分化(Xia 等,1995;
Hagemann等,2001;Bradham 等,2006;Yoon等,
2006),前面研究结果发现土槿皮乙酸诱导人乳腺癌
细胞凋亡通过活化JNK和抑制ERK活化实现的
(Yu等,2008),说明在PAB诱导的人乳腺癌 MCF-
7细胞模型中,JNK主要促进细胞的死亡,而ERK
主要促进细胞存活。PAB能增加细胞内活性氧水
平来促进细胞凋亡和衰老(于静华等,2011),活性氧
水平的上调可以诱导细胞凋亡,但是否调节JNK及
ERK的活化目前还不清楚。本试验结果显示,PAB
增加活性氧水平,且活性氧清除剂能够降低PAB的
细胞毒性,进一步确定PAB通过增加活性氧水平诱
导细胞凋亡。同时发现PAB上调磷酸化JNK的表
达,此作用被活性氧清除剂 NAC阻断;PAB抑制
ERK的磷酸化,而此作用也被活性氧清除剂 NAC
阻断。所以,PAB通过增加活性氧水平来调节有丝
分裂原活化的蛋白激酶JNK和ERK活化,但活性
氧如何具体的调控JNK和ERK的活化还需要进一
步地研究。
参 考 文 献
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·841· 生理生化 中国畜牧兽医  2013年第40卷第3期
α-半乳糖苷酶的研究进展
郝桂娟,张凯,王学智,张景艳,孟嘉仁,杨志强,李建喜
(中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所,甘肃省中兽药工程技术研究中心,
甘肃省新兽药工程重点实验室,甘肃兰州 730050)
摘要:α-半乳糖苷酶催化α-半乳糖苷键的水解,可将饲料及豆制食品中的抗营养因子α-半乳糖苷类转化分解,改善其营养
成分。α-半乳糖苷酶在底物浓度富集的情况下还具有转半乳糖基作用,这一特点可用于低聚糖的合成及环糊精的改造。此
外,该酶在制药、增稠剂处理和造纸工业也有一定应用。现作者对α-半乳糖苷酶的研究和应用现状,以及α-半乳糖苷酶的研
究方向和应用前景进行了总结和评价。
关键词:α-半乳糖苷酶;特点;应用;研究进展
中图分类号:Q556+.2     文献标识码:A     文章编号:1671-7236(2013)03-0149-06
  α-半乳糖苷酶(α-galactosidase,α-gal)是催化α-
半乳糖苷键水解的一种外切糖苷酶,因能分解蜜二
糖,又称蜜二糖酶,它能催化α-半乳糖苷键的水解。
这一特点使得它可用于改善和消除饲料及豆制食品
中的抗营养成分。此外,它在医学领域中能实现B
→O血型转变、制备通用型血,以及在法布里病的酶
收稿日期:2012-09-17
作者简介:郝桂娟(1988-),女,山东人,硕士生,研究方向:益生
菌发酵作用机理。
通信作者:李建喜(1971-),男,副研究员,硕士生导师。Tel:
0931-2115256;E-mail:lzjianxil@163.com
基金项目:国家自然科学基金项目(31072162)。
替代治疗中也发挥了重要作用。α-半乳糖苷酶还可
作用于含α-半乳糖苷键的复合多糖、糖蛋白和鞘糖
脂(Katrolia等,2012;Svastits-Dücs等,2009)。某
些α-半乳糖苷酶在底物浓度高度富集的情况下还
具有转半乳糖基作用,利用这一特点可用于低聚糖
的合成及制备环糊精衍生物(Zhao等,2008)。开发
嗜中性或具pH稳定性的α-半乳糖苷酶,寻找高产
酶量的微生物或植物,成为近几年的研究热点。许
多耐热α-半乳糖苷酶也因其特殊性逐渐引起了科
学家们的广泛兴趣,期望利用其热稳定性在工业方
面发挥更大的利用价值,以及在科技工艺和医药领
域显示出更广阔的应用前景
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

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JNK,and ERK involvement in pseudolaric acid B-induced apop-
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Study of Pseudolaric Acid B Induced Apoptosis through ROS
Regulating MAPK in MCF-7Cels
LIU Chun-yu1,ZHENG Gui-bin2,YU Jing-hua1
(1.Acupunture Department,The Affiliated Hospital to Changchun University of Chinese Medicine,Changchun 130000,China;
2.Department of Thyroid Surgery,The First Hospital of Jilin University,Changchun 130000,China)
Abstract:The assay was aimed to study the relationship of ROS and MAPK family protein in pseudolaric acid B(PAB)-in-
duced MCF-7cel apoptosis.Contrast phase microscope was used to observe celular morphologic alternation;MTT analysis
detected the inhibitory ratio;flow cytometric analysis of DCFH-DA staining determined the level of ROS,and Western blotting
detected the protein expression.We found that PAB induced MCF-7cel apoptosis through increasing ROS and increased the
phosphoration of JNK and decrease the phosphoration of ERK.
Key words:pseudolaric acid B;ROS;apoptosis;MAPK;MCF-7family protein
·941·中国畜牧兽医  2013年第40卷第3期 生理生化