全 文 :收稿日期:2009-11-30; 修订日期:2010-04-02
基金项目:广西壮族自治区科学研究与技术开发计划项目(No. 0322024-5E)
作者简介:张志伟(1981-) ,男(汉族) ,河北保定人,现为广西中医学院附
属瑞康医院分子生物学实验室研究实习员,硕士学位,主要从事生化药理
学研究工作.
* 通讯作者简介:黄仁彬(1955-) ,男(汉族) ,广西灵山人,现任广西医科
大学药学院教授,博士研究生导师,主要从事生化药理学工作.
六月青石油醚萃取物体外对胃癌细胞
SGC - 7901 凋亡的影响及其作用机制研究
张志伟1,2,黄仁彬1* ,王乃平3
(1. 广西医科大学,广西 南宁 530000;
2. 广西中医学院附属瑞康医院,广西 南宁 530011; 3. 广西中医学院,广西 南宁 530001)
摘要:目的 研究六月青石油醚萃取物(petroleum ether extract of LYQ,LYQPE)对人胃腺癌 SGC - 7901 细胞凋亡的影响及
其部分作用机制。方法 用不同浓度的 LYQPE作用于 SGC - 7901,作用 48 h后,流式细胞术检测对细胞凋亡及其凋亡相
关蛋白 p53 影响;RT - PCR检测凋亡相关基因 p53 mRNA和黏附基因 CD44 mRNA的变化;电镜观察超微结构变化。结
果 LYQPE体外作用于 SGC - 7901,在 40 ~ 320 μg /ml时呈不同程度的促进凋亡;呈剂量依赖性的抑制 p53 蛋白、mRNA
水平和 CD44 mRNA水平的表达;在 160μg /ml时,电镜观察可见典型的凋亡形态学改变。结论 LYQPE对 SGC - 7901 有
明显促凋亡作用;LYQPE抑制 SGC - 7901 p53 蛋白、mRNA水平和 CD44 mRNA 水平的表达有可能是促进 SGC - 7901 凋
亡的作用机制。
关键词:六月青石油醚萃取物; SGC - 7901; 流式细胞术; 细胞凋亡; RT - PCR; 电镜
DOI标识:doi:10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2010. 10. 069
中图分类号:R962 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2010)10-2574-03
胃癌是我国最常见的肿瘤之一,其死亡人数在我国居恶性
肿瘤的首位[1]。手术对早期胃癌有较好的疗效,但对中晚期的
胃癌疗效欠佳。因此寻找疗效好、副作用小的治疗方法仍是目前
肿瘤研究的焦点之一。六月青系爵床科植物肖鸡笼的干燥地上
部分,是一种广西民间草药。《本草拾遗》记载,其能活血、凉血、
舒肝泻湿、消肿止痛,主要用于急慢性肝炎、黄疸等[2]。中医学
理论中肝克脾,胃为脾之腑,胃与脾相表里,说明肝与胃是有中医
理论功能联系的。前期实验对六月青各化学部位进行了初步筛
选,结果表明六月青石油醚部位体外对胃腺癌细胞系 SGC - 7901
和 MKN -45 有明显的抑制作用。关于六月青的研究资料报道
中,石油醚部位能显著增加小鼠胸腺重量和小鼠血清溶菌酶的含
量[3],表明六月青石油醚萃取物有一定的增强免疫作用。本实
验室用醇提石油醚萃取的方法得 LYQPE,经初步的实验,有较好
的抗瘤效果,且未发现明显的毒副作用。本实验旨在研究六月青
石油醚萃取物对人胃腺癌 SGC - 7901 细胞凋亡的影响及其部分
作用机制。
1 材料与仪器
1. 1 细胞 SGC - 7901 胃癌细胞株由第四军医大学试验动物中
心提供,由本实验室自行传代培养。细胞常规培养于含 10%新
生牛血清的 RPMI - 1640 培养液中,在 37℃ 5% CO2 及饱和湿度
下培养,隔天换液,待细胞生长 80% ~ 90%密度时,用 0. 25%胰
蛋白酶消化,按 1∶ 2 比例传代。
1. 2 药物 六月青,采于广西灵山县,经广西中医药研究所鉴定,
其地上部分粗粉用 85%乙醇回流提取,过滤得滤液经旋转蒸发
回收乙醇,浓缩液用溶剂石油醚萃取,萃取液经旋转蒸发回收石
油醚后收集,恒温箱烘干得 LYQPE 备用;5 - FU,上海旭东海普
药厂,批号:061006;LYQPE 用含 10% DMSO 的 RPMI - 1640 溶
液配制成浓度分别为 6. 4,3. 2,1. 6,0. 8 mg /ml的溶液各 5 ml,备
用。5 - FU作为阳性药用含 10% DMSO 的 RPMI - 1640 溶液配
制成 2 mg /ml的溶液 5 ml,备用。
1. 3 试剂 Annex V 凋亡试剂盒,Biovision 公司;p53 检测试剂
盒,BD Bioscience 公司;RPMI - 1640 培养液,购自美国 Gibco 公
司;PBS,美国 Gibco 公司;胰蛋白酶,美国 Amersco 公司;Trizol,
美国 Invitrigen 公司;First strand cDNA synthesis kit,美国 MBI;
DEPC美国 Sigma公司;2 × PCR TaqMix,Takara公司;PCR扩增引
物,北京三博远志公司;戊二醛,美国 Sigma公司。
1. 4 仪器 PTC 200 多通道 PCR 扩增仪,美国 MJ 公司生产;Ep-
ics XL流式细胞仪,美国 Beckmon - Coulter公司生产。
2 方法
2. 1 细胞凋亡的流式细胞术检测 取对数生长期 SGC - 7901
1 × 105培养于 50 ml培养瓶中 24 h,LYQPE 设终浓度分别为 40,
80,160,320 μg /ml,5 - FU 100 μg /ml 和空白对照组。共同培养
48h,0. 25%胰酶消化,PBS 冲洗 2 次,用 100 μl 含钙离子 buffer
重悬,加 5 μl Annex V - FITC染料染色 20 ~ 30 min,加 5 μl PI燃
料染色 5 min,加入适量含钙离子 buffer 调整细胞浓度到 1 × 105
个 /ml左右,上流式细胞仪检测。激发波长为 488 nm,发射波长
530 nm。
2. 2 流式细胞仪检测 p53 蛋白 取对数生长期 SGC - 7901 细胞
1 × 105 培养于 50 ml培养瓶中 24 h,LYQPE 设终浓度分别为 40,
80,160,320 μg /ml,5 - FU 100 μg /ml 和空白对照组。共同培养
48 h,0. 25%胰酶消化,PBS冲洗 2 次,加入 1%多聚甲醛 100μl固
定 15 min,3 ml PBS洗 1 次,加入 0. 1% saponin 100 μl破膜 5 ~ 10
min,分成两管,分别加入 10 μl IgG - FITC和 p53 - FITC,染色 15
min,3 ml PBS 洗 1 次,加入 0. 5 ~ 1. 0ml PBS 上机检测。激发波
长为 488 nm,发射波长 530 nm。
2. 3 p53 和 CD44RT - PCR检测 取对数生长期 SGC - 7901 细胞
1 × 105 培养于 50 ml培养瓶中 24 h,LYQPE 设终浓度分别为 40,
80,160,320 μg /ml,5 - FU 100 μg /ml 和空白对照组。共同培养
48 h,细胞总 RNA的提取参照 Trizol试剂盒说明书进行。逆转录
反应后,加入下列引物进行 PCR扩增:p53(117 bp)上游 5'- TTT-
GGGTCTTTGAACCCTTG - 3',下游 5'- CCACAACAAAACACCAGT-
GC - 3';CD44(134 bp)上游 5'- CCAGCTAAGGACATTTCC CA - 3
',下游 5'- ACTAGTACACCCCAACCCCC - 3';同时以 GAPDH (452
bp)上游 5'- ACCACAG TCCATGCCATCACT - 3',下游 5'- TCCAC-
CACCCTGTTGCTGTA - 3'作为反应内参照.扩增产物经2. 0%琼脂
糖凝胶电泳分离,凝胶图像分析仪检测 p53 和 CD44 与 GAPDH
·4752·
时珍国医国药 2010 年第 21 卷第 10 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2010 VOL. 21 NO. 10
扩增片段灰度的比值。
2. 4 超微结构的电镜观察 取对数生长期 SGC - 7901 细胞 1 ×
105 培养于 50 ml 培养瓶中 24 h,LYQPE 设终浓度为 160 μg /ml
和空白对照组。共同培养 48 h,0. 25%胰酶消化,离心,2%戊二
醛固定,送电镜室制备标本,照相。
2. 5 统计学处理 采用 SPSS13. 0 统计软件,量的数据均以 珋x ± s
表示,比较采用 t检验,率的比较采用卡方检验。
3 结果
3. 1 LYQPE对 SGC - 7901 细胞凋亡的影响 与对照组相比,40
~320 μg /ml LYQPE不同程度的促进 SGC - 7901 凋亡,但有一个
明显的规律是随着 LYQPE 计量的增加,正常细胞的比例逐渐下
降,在 80 μg /ml LYQPE以促进 SGC - 7901 凋亡为主(28. 2%) ,在
320 μg /ml LYQPE以促进 SGC -7901坏死为主(24. 6%)。结果见
表 1。
表 1 LYQPE作用 48h,流式细胞术检测 SGC - 7901 坏死、
正常和凋亡细胞比例变化
组别 剂量 C /μg·ml - 1
细胞状态(%)
- 死亡 正常 凋亡
空白对照 - 7. 15 10. 06 75. 4 6. 87
5 - FU 100** 8. 31 55. 2 17 19. 7
LYQPE 40** 3. 52 11. 4 66. 4 18. 7
LYQPE 80** 1. 68 6. 34 63. 7 28. 2
LYQPE 160** 10. 2 22. 4 53. 2 14. 2
LYQPE 320** 15. 5 24. 6 50. 9 8. 96
与空白对照组比较,**P <0. 01
3. 2 LYQPE对 SGC - 7901 p53 的影响
3. 2. 1 p53 蛋白表达的流式细胞术检测 与空白对照组
(55. 4%)相比,40 ~ 320 μg /ml LYQPE呈剂量依赖性地抑制 SGC
- 7901 的 p53 蛋白表达,随着剂量增加,p53 蛋白阳性表达细胞
分别为:23. 40% **,17. 70% **,12. 80% **和 8. 81% **(** P
< 0. 01)。结果见图 1。
图 1 LYQPE作用 48 h对 SGC - 7901 p53 蛋白表达的影响
3. 2. 2 p53 mRNA表达的 RT - PCR检测 p53 与 GAPDH mRNA
的比值(珋x ± s,n = 3) ,与空白对照组(0. 767 ± 0. 028)相比,40 ~
320 μg /ml LYQPE呈剂量依赖性地抑制 SGC - 7901 的 p53 mR-
NA表达,随着剂量增加,p53 mRNA相对表达量分别为:0. 657 ±
0. 022、0. 645 ± 0. 016**、0. 571 ± 0. 026**和 0. 555 0. 021**(**
P < 0. 01) ,结果见图 2。
3. 3 CD44 mRNA 表达的 RT - PCR 检测 CD44 与 GAPDH mR-
NA的比值(珋x ± s,n = 3) ,与空白对照组(0. 417 ± 0. 029)相比,40
~ 320 μg /ml LYQPE 呈剂量依赖性地抑制 SGC - 7901 的 CD44
mRNA表达,随着剂量增加,CD44 mRNA 相对表达量分别为:
0. 430 ± 0. 019,0. 342 ± 0. 019* ,0. 253 ± 0. 018**和 0. 152 ±
0. 022**(**P < 0. 01)。结果见图 3。
3. 4 SGC - 7901 超微结构变化的电镜观察 A1、A2 和 A3 为正
常 SGC - 7901 细胞,可见细胞膜、核膜完整,胞核大,核质均匀,
核仁明显,细胞微绒毛,即指状突起,胞浆核糖体丰富。A4、A5 和
A6 为 LYQPE作用后的 SGC - 7901,可见胞质内大量空泡,胞核
变形,核碎裂,胞核消失,全胞深染,细胞器消失。结果见图 4。
M:marker;P:5 - FU 100 μg /ml;
C:空白对照组;L、I、H和 VH:
依次为 LYQPE 40,80,160 和 320 μg /ml
图 2 LYQPE作用 48h,RT - PCR检测 SGC - 7901
p53 的 mRNA表达量的变化
M:marker;P:5 - FU 100μg /ml;C:空白对照组;L、I、H和
VH:依次为 LYQPE 40、80、160 和 320 μg /ml
图 3 LYQPE作用 48 h,RT - PCR检测
SGC - 7901 CD44 的 mRNA表达量的变化
A1 ~ A3:为正常 SGC - 7 - 901 细胞,
A4 ~ A6:为 ZYQPE作用后 SGC - 7 - 901 细胞
图 4 LYQPE作用 48 h,透射电镜观察,SGC - 7 - 901 超微结构变化
4 讨论
胃癌的发病率高并且难治,目前以手术、放疗和化疗为主要
治疗手段。研究证实胃癌患者在接受放化疗手术后,如能给予药
物辅助治疗将对改善患者生活质量和提高生存率具有重要意
义[4]。
从中药中寻找抗肿瘤有效成分具有广阔的前景,已经引起国
内外许多学者的关注。六月青在广西分布广泛,一些初步的试验
证实其有一定的抗肿瘤活性,本实验室前期动物试验结果表明
LYQPE能抑制 S180荷瘤小鼠移植性肿瘤,本研究中所选胃癌细
·5752·
LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2010 VOL . 21 NO. 10 时珍国医国药 2010 年第 21 卷第 10 期
胞,SGC - 7901 是常用于研究的中分化胃癌细胞株。
细胞凋亡(apoptosis)或称程序性细胞死亡(programmed cell
death,PCD) ,即有核细胞在一定条件下启动自身的内部机制使
得内源性 DNA内切酶激活而引起的细胞死亡过程,即受基因、信
使调控的单个细胞自杀过程[5]。凋亡早期形态学改变为:① 细
胞皱缩胞浆凝缩,细胞器互相靠近。② 核的致密化是凋亡细胞
最重要的形态特点,此时见到核染色质浓聚、固缩,沿着核膜排
列,形成不同的形状(如新月状或环状)聚集在核膜周边,然后染
色质逐步分裂成碎片。③ 细胞器浓缩,细胞膜下陷,包裹核碎片
和细胞器,形成凋亡小体[6]。随肿瘤分子生物学研究的深入,人
们已发现愈来愈多的化疗药物可引起肿瘤细胞凋亡[7,8],诱导凋
亡将是筛选抗肿瘤药物的重要研究方向,也是评价药物疗效的可
靠指标。磷脂酰丝氨酸外翻分析法(Annexin V - PI)[9]将 Annex-
in V与 PI匹配使用,可以将凋亡早晚期的细胞以及死细胞区分
开来。本实验利用磷脂酰丝氨酸外翻分析法所得结果显示,
LYQPE能明显促进 SGC - 7901 凋亡,在大剂量主要是导致 SGC
- 7901 直接坏死。
p53 基因是影响凋亡过程[10]的重要分子事件,正常存在于
细胞内的 p53 基因为野生型,诱导细胞凋亡与其 DNA结合功能
及基因调控功能有关,对肿瘤细胞增殖起抑制作用[11]。野生型
p53 在细胞生长过程中,以一种“分子警察”(molecular police)的
身份监控细胞内 DNA 状态,p53 基因产物参与 G1 - S 和 G2 - M
检查点而对细胞周期调控,如果细胞 DNA 受损,p53 表达增加可
诱发细胞周期停止,以利 DNA 修复,而一旦修复失败,p53 蛋白
可持续增高,野生型 p53 蛋白产物可作为凋亡的强诱导物诱导受
损细胞和瘤细胞的凋亡而抑制肿瘤的发生和生长。p53 缺乏时,
Bcl - 2 蛋白增高,Bax蛋白表达降低,可使细胞凋亡明显受抑,导
致突变细胞扩展。而当 p53 基因发生突变时,突变型 p53 能与野
生型 p53 亚单位结合形成寡聚体干扰其功能,可致细胞过度增
殖,失去其正常的抑癌功能,细胞凋亡受抑。Hiao等[12]用免疫组
化 CM - 1 单抗发现 60%的胃癌中有 p53 基因的表达异常。因
此,可通过诱导野生型 p53 表达或抑制突变型 p53 表达来促进肿
瘤细胞凋亡[13]。SGC - 7901 为 p53 突变型胃癌细胞株[14],本实
验结果显示,LYQPE 能够在蛋白和 mRNA 水平抑制突变型 p53
的表达,从而体细胞进入正常的凋亡途径。
CD44 是一种分布极为广泛的细胞表面跨膜糖蛋白,属于表
面黏附因子,CD44 的高水平表达与肿瘤的转移和浸润密切相关
已被大多数研究所证实[15 ~ 18]。CD44 基因的外显子按剪接方式
的不同分为标准(CD44s)及变异型(CD44v) ,而变异型按外显子
拼接类型不同又分为许多亚型,其拼接变异体主要表达在上皮源
型细胞和肿瘤组织中[19]。变异型 CD44 作为一种透明质酸的受
体,分子的 NH2 末端功能区能链接细胞外间质受基底膜的透明
质酸盐调节细胞的运动和形态,同时“锚”定在宿主细胞外间质
及基底膜上,CD44v6 阳性细胞更易与毛细血管后小静脉中的高
柱状内皮细胞结合,使肿瘤细胞更易进入淋巴系统和循环系统,
同时透明质酸降解产物还能启动血管的发生,为侵袭转移奠定基
础 CD44v6 分子在人类胃癌组织中的阳性表达率为 64% ~ 77%,
其阳性表达与胃癌的进展程度有关[20]。孙喜文等[21]发现,胃癌
原发灶 CD44v6 阳性表达率为 62%。周世庆等[22]发现,人胃癌
细胞株 SGC - 7901 细胞中 CD44v6 阳性表达率为 69. 4%,与国内
外报道基本一致。本试验结果显示,LYQPE 能够降低 SGC -
7901 的 CD44 mRNA水平的表达使其蛋白表达减少,从而使细胞
脱壁、漂浮、停止生长,进而导致其凋亡,死亡。
细胞凋亡时超微结构呈现典型改变,如胞质的固缩,染色质
浓缩成半月形或帽状附于核膜,核的碎裂和凋亡小体形成等,这
些特征为透射电子显微镜下判定细胞凋亡提供了最直观、最可靠
的依据。我们的电镜结果从细胞超微结构水平验证了 LYQPE对
SGC - 7901 的抑制作用和促凋亡作用。
参考文献:
[1] 胡家露,樊代明. 内科学[M]. 北京:高等教育出版社,2001:557.
[2] 徐国钧,徐珞珊,金蓉鸾,等. 中国药材学[M]. 北京:中国医药科
技出版社,1996:16.
[3] 莫国艳,黄仁彬,林 军,等. 六月青萃取物对免疫抑制小鼠的影
响[J]. 医药导报,2007,26(11) :1264.
[4] 吴 瑾,周红凤,王翠华,等. 乌苯美司对消化道癌症患者生活质
量及免疫功能影响的比较[J]. 中国临床康复,2004,8(29) :6299.
[5] Blagosklonny MV. Prospective strategies to enforce selectively cell
death in cancer cells[J]. Oncogene,2004,239(16) :2967.
[6] Hacker G.,The morphology of apoptosis[J]. Cell TissueRes,2000,
301(1) :5.
[7] Kawanishi S,Hiraku Y. Amplification of anticancer druginduced DNA
damage and apoptosis by DNA - binding compounds[J]. Curr Med
Chem Anti - Canc Agents,2004,4(3) :415.
[8] Tsai JY,Safran H. Status of treatment for advanced gastric carcinoma
[J]. Curr Oncol Rep,2003,5(1) :210.
[9] Vermes I,Haanen C,Steffens - Nakken H,et al. A novel assay for
apoptosis. Flow cytometric detection of phosphatidylserine expression on
early apoptotic cells using fluorescein labeled Annexin Ⅴ[J]. J Immu-
nol Methods,1995,184:39.
[10] Mori S,Ito G,Usami N,et al. p53 apoptotic pathway molecules are
frequently and simultaneously altered in nonsmall cell lung carcinoma
[J]. Cancer,2004,100(8) :1673.
[11] CANFIELD R L,HENDERSON C R JR,CORY - SLECHTA D A,et
a1. Intellectual impairment in children with blood lead concentrations
below10 microg per decilite[J]. N Engl J Med,2003,348(16) :1517.
[12] Hiao YH,Rugge M,Correa P,et al. p53 alteration in gastric precan-
cerous lesions[J]. Am J Pathol,1994,144:511.
[13] Hwai K,Konishi Y,Izumi K,et al. Enhancement of anticancer effects
of radiation and conventional anticancer agents by aquinolinone deriva-
tive,vesnarinone:studies on human gastric cancer tissue xenografts in
nude mice[J]. Anti cancer Res,1998,18(1A) :405.
[14] 许爱华. 银杏外种皮多糖对 SGC - 7901 细胞 p53 基因的表达及端
粒酶活性的影响[J]. 中国药理学通报,2003,19(10) :1174.
[15] Subramaniam V,Vincent IR,Jothy S. Upregulation and dephosphory-
lation of cofilin:modulation by CD44 variant isoform in human colon
cancer cells[J]. ExpMol Pathol,2005,79(3) :187.
[16] Ordemann J,Hoflich C,Braumann C,et al. Impact of pneumoperito-
neum on expression of E - cadherin,CD44v6 and CD54 (ICAM - 1)
on HT - 29 colon - carcinoma cells[J]. Zentralbl Chir,2005,130
(5) :405.
[17] Minhajat R,Mori D,Yamasaki F,et al. Endoglin (CD105)expres-
sion in angiogenesis of colon cancer:analysis using tissue microarrays
and comparison with other endothelialmarkers[J]. VirchowsArch,
2005,22:1.
[18] Lakshman M,Subramaniam V,Wong S,etal. CD44 promotes resist-
ance to apoptosis in murine colonic epithelium[J]. J Cell Physiol,
2005,203(3) :583.
[19] Xiao CZ,Dai YM,Yu HY,et al. Relationship between expression of
CD44v6 and nm23 - H1 and tumor invasion and metastasis in hepato-
cellular carcinoma[J]. World J Gastroenterol,1998,4(5) :412.
[20] Yoo CH,Noh SH,Kim H,et al. Prognostic significance of CD44 and
nm23 expression in patients with stage Ⅱ and stage ⅢA pastric carci-
noma[J]. J Surg Oncol,1999,71(1) :22.
[21] 孙喜文,申宝忠,石美森,等. CD44v6 基因表达于胃癌危险因素的
关系[J]. 世界华人消化杂志,2002,10(10) :1129.
[22] 周世庆,汪素文,朱靖宇,等. 胃癌细胞 SGC - 7901 中乙酰肝素酶
基因和 CD44v6 表达的关系[J]. 山东大学学报(医学版) ,2004,43
(9) :806.
·6752·
时珍国医国药 2010 年第 21 卷第 10 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2010 VOL. 21 NO. 10