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硫酸高乌甲素对人肝癌HepG2细胞增殖、凋亡与细胞周期的影响

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2017年9月 第39卷第9期 中成药 Chinese Traditional Patent Medicine September 2017 V01.39 No.9 硫酸高乌甲素对人肝癌HepG2细胞增殖、凋亡与细胞周期的影响 马君义 一, 韩小芬 , 陈香玲 , 后春静 , 朱建朝 , 杨翠霞。, 郭红云 (1.西北师范大学生命科学学院,甘肃兰州730070;2.西北师范大学,甘肃特色植物有效成分制品工 程技术研究中心,甘肃兰州730070;3.甘肃省医学科学研究院,甘肃兰州730050) 摘要:目的探讨硫酸高乌甲素对人肝癌HepG2细胞增殖、凋亡和细胞周期的影响。方法用不同质量浓度的硫酸 高乌甲素作用于体外培养的HepG2细胞,采用细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK一8)法检测硫酸高乌甲素对 HepG2细胞的增殖抑制能力,Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术检测硫酸高乌甲素对HepG2细胞凋亡的影响,PI单 染流式细胞术检测硫酸高乌甲素对HepG2细胞周期的影响。结果硫酸高乌甲素可抑制HepG2细胞的增殖,且存在 明显的浓度依赖关系(r=0.986 5,P<0.01),其对HepG2细胞的半数抑制浓度(IC 。)为0.423 mg/mL;流式细胞 术检测显示,硫酸高乌甲素作用48 h后,HepG2细胞出现明显的凋亡细胞群,且细胞凋亡率随硫酸高乌甲素质量浓 度的增大而逐渐升高;实验组处于s期的细胞数较对照组减少,G。/G 期的细胞较对照组增多。结论硫酸高乌甲素 对人肝癌HepG2细胞的体外增殖具有抑制作用,呵改变细胞周期分布,并诱导其凋亡。 关键词:硫酸高乌甲素;HepG2细胞;增殖;凋亡;细胞周期 中图分类号:R285.5 文献标志码:B 文章编号:1001—1528(2017)09—1940-03 doi:10.3969/j.issn.1001—1528.2017.09.039 高乌甲素是从毛茛科乌头属植物高乌头根中提取分离 的一种单酯型降二碳二萜类生物碱,临床常用其氢溴酸盐, 具有显著的抗炎消肿、降温解热与局部麻醉作用,镇痛效 果与哌替啶相当,是氨基比林的7倍,且药效维持时间长, 1.2试药硫酸高乌甲素(参考文献[9]的方法制备, 含有量>98.2%);氢溴酸高乌甲素(甘肃新兰药药业集 团有限责任公司提供,批号20141l15,含有量>97.7%); RPMI 1640培养基(北京博艾尔科技有限公司,批号 无致畸、致突变作用,也不会发生蓄积中毒 ,是优良的 非成瘾性镇痛药,广泛用于癌痛和术后镇痛。研究表明, 20130622);胰蛋白酶(北京博艾尔科技有限公司.批号 20130307);胎牛血清(浙江天杭生物科技有限公司,批号 20131207);CCK一8试剂盒(日本同仁化学研究所,批号 JV872);青、链霉素双抗溶液(上海麦约尔生物技术有限 公司,批号20130418);Annexin V—FITC/PI检测试剂盒 高乌甲素与氢溴酸高乌甲素还具有抗肿瘤、抗心律失常等 药理作用 ,但后者溶解度低、起效慢,镇痛总有效率及 显效率不高,引入s0 一等阴离子可改变高乌甲素的溶解 性和脂溶系数,提高其镇痛效果与生物利用度 。 本研究用不同质量浓度的硫酸高乌甲素作用于体外培 (北京宝赛生物技术有限公司,批号20140621);P1试剂盒 (北京宝赛生物技术有限公司,批号20140518);磷酸盐缓 养的人肝癌HepG2细胞,采用CCK一8法检测硫酸高乌甲素 对HepG2细胞的增殖抑制能力,运用Annexin V.FITC/PI双 染流式细胞术测定硫酸高鸟甲素对HepG2细胞凋亡的影 冲液(PBS) (上海乔羽生物科技有限公司,批号 201 10304)。其余试剂均为分析纯;水为超纯水。 1.3 细胞 人肝癌HepG2细胞株(甘肃省医学科学研 究院)。 2方法 响,通过PI单染流式细胞术检测硫酸高乌甲素对HepG2细 胞周期分布的影响,并探讨其可能的作用机制,以期为硫 酸高乌甲素的临床应用提供药理依据。 1仪器与试药 2.1人肝癌HepG2细胞培养人肝癌HepG2细胞培养于 含10%胎牛血清、青霉素和链霉素各100 U/mL的RPMI一 1640培养基中,于37 oC、5%CO 以及饱和湿度的CO 培 1.1仪器 MB一530酶标仪(深圳松汇科技发展有限公 司);IX5】倒置显微镜(日本Olympus公司);BD流式细 养箱中传代培养,每2 d传代1次,取对数生长期的细胞。 2.2实验分组 以氢溴酸高乌甲素(0.56、0.64、0.72、 0.80、0.88 mg/mL)处理的HepG2细胞为阳性对照组;硫 胞仪(赛维斯科技有限公司);2406-2 CO:培养箱(美国 Shel—Lab公司);Allegra X一12R台式低温高速离心机(美国 Beckman Coulter公司);FA 2004万分之一电子天平(天津 市天马仪器厂)。 收稿日期:2017-03—27 酸高乌甲素(0.30、0.34、0.38、0.42、0.46、0.56 mg/mL) 处理的HepG2细胞为试药组;未经任何药物处理的HepG2 基金项目:甘肃省基础研究创新群体计划项目(1506PdIA1 16) 作者简介:马君义(1967一),男,博士,教授,硕士生导师,从事药物新剂型与新技术、资源植物化学、生物高分子研究。 Tel:(0931)7975153,E—mail:skymjy@nwnu.edu.C/I 1940 2017年9月 中成药 Chinese rraditional Patent Medicine September 2017 V0l_39 No.9 第39卷第9期 细胞为阴性对照组,每个质量浓度设3个复孔。 2.3 CCK一8法测定细胞增殖抑制率参照试剂盒说明书, 将对数生长期的HepG2细胞用胰蛋白酶消化,离心,用含 10%胎牛血清的RPMI 1640培养基配成细胞悬液,接种至 96孔板使细胞密度为5 X 10 /mL,在饱和湿度、37℃、 的PI,轻轻混匀,室温避光反应10 min。经尼龙网过滤后, 流式细胞仪检测并分析细胞周期分布。 2.6统计学处理 所有数据结果均为计量单位,应用 SPSS 19.0软件进行统计学分析。采用单因素方差分析,结 果以 ±s表示,P<0.05为差异有统计学意义。 3结果 5%CO 的条件下培养24 h使细胞贴壁。按“2.2”项分组 所需终质量浓度加药,阴性对照组仅加pH 7.4的PBS,空 3.1硫酸高乌甲素对HepG2细胞增殖的抑制作用 采用 白对照组为完全培养基,每个质量浓度设置3个复孔, CCK-8于处理后48 h加入,每孔10 ,相同条件下继续 CCK一8试剂盒检测了硫酸高乌甲素、氢溴酸高乌甲素给药 48 h后对人肝癌HepG2细胞增殖能力的影响,发现氢溴酸 培养2 h,用酶标仪在450 nm波长下测定各孔的D值(吸 光度),按下式计算抑制率。抑制率=(1一试药组D值/ 阴性对照组D值)X 100%。绘制细胞增殖抑制曲线,计 算Ic50。 2.4 Annexin V.FITC/PI双标记法检测细胞凋亡率 参照 高乌甲素在较大的质量浓度范围内对HepG2细胞的增殖产 生一定的抑制作用,但在0.88 mS/mL的质量浓度下仅为 (26.99±0.60)%;硫酸高乌甲素对HepG2细胞的增殖具 有明显的抑制作用,在相对较低的质量浓度(0.30~ 0.56 ms/mL)范围内,其抑制率为31.93%~78.44%,呈 现一定的剂量依赖性(R=0.986 5,P<0.01),抑制作用 强于相同剂量的氢溴酸高乌甲素,其作用48 h对HepG2细 胞的IC50为0.423 ms/mL。 试剂盒说明书,将HepG2细胞以密度1×10 /mL接种于6 孔培养板中,培养24 h贴壁后,更换新鲜培养基。按 0.34、0.38、0.42 ms/mL终质量浓度加药,对照组用pH 7.4的PBS,处理48 h后,胰蛋白酶消化,制单细胞悬液, 3.2硫酸高鸟甲素对HepG2细胞凋亡的影响 Annexin V— FITC/PI双标记法检测结果显示,给于HepG2细胞0.34、 0.38、0.42 ms/mL硫酸高乌甲素培养48 h,细胞凋亡率分 别为(16.18 4-1.43)%、 (17.51±0.25)%、 (20.29 4- 离心,PBS洗涤2次,吸尽上清,加入100 iLL结合缓冲液 重悬细胞。分别加入5 p,L Annexin V・FITC和5 p,L PI,混 匀,室温避光反应10 min,再加入400 ILL结合缓冲液,用 流式细胞仪检测细胞凋亡率。 2.5 PI单标记法检测细胞周期分布参照试剂盒说明书, 1.40)%,呈现出一定的浓度依赖性,表明硫酸高乌甲素能 诱导人肝癌HepG2细胞凋亡。见表1、图1。 表1硫酸高乌甲素作用48 h对HepG2细胞周期分布和细 胞凋亡的影响(n=3,i±S) 将HepG2细胞以密度1 X 10 /mL接种于6孔培养板中,培 养24 h贴壁后,更换新鲜培养基。按0.34、0.38、 0.42 mg/mL终质量浓度加药,对照组用pH 7.4的PBS,处 理4 8 hA,胰蛋白酶消化,制单细胞悬液,离心,PBS洗涤 2次,加入一20℃预冷的70%的乙醇3 mL,于一20℃固定 4 2h以上,离心,PBS洗涤2次,吸尽上清,加入200 IxL 0.1 mmol/L的乙二胺四乙酸重悬细胞,37℃下避光孵育 30 min。加入35 ILL 2%Tritonx-100和114 L 150 S/mL 注:与对照组比较, P<0.05, P<0.O1 1O uL] ’1O 1O b10 tj +t,・0 10 l _^ ● I・7f ’f8.1 10 圣10 10 【 圣10 0 .j E~ 10 10 。 10 ~ 一 : -、 !..池矗 蠡 l0 f : .. 山O 0 102 1O 0 1O 10 0 10 乏 毒 I_・: 0 '.“ 圣10 lO。 0 102 趟 . .孵 0 102 。 2 l0s 104 10s FITC.A 0 102 10 104 105 FITC-A 0 102 l03 10 FITC.A 10 103 104 l0s FITC.A A.对照组 B 0 34mg/mL硫酸高乌甲素组 C.0 38 mg/mL硫酸高乌甲素组 D 0 42mg/mL硫酸高乌甲素组 注:uL区为细胞坏死,UR区为晚期凋亡,LL区为细胞存活,LR区为早期凋亡。凋亡总计=LR区+UR区 图1硫酸高乌甲素作用48 h对HepG2细胞凋亡的诱导作用(n=3, ±s) 3.3硫酸高乌甲素对HepG2细胞周期分布的影响 PI单 标记法检测结果显示,给药48 h,与对照组HepG2细胞 表现出明显的G。/G。期阻滞。见表1、图2。 4讨论 /G。期占比(61.92%)相比,随着硫酸高乌甲素质量浓 度(0.34、0.38、0.42 ms/mL)的升高,HepG2细胞G0/ G 期所占比例逐渐升高(63.29%、65.62%、68.24%), S期所占比例逐渐降低(36.63%、34.36%、31.70%), 氢溴酸高乌甲素作为一种非成瘾性镇痛药,具有良好 的镇痛效果,并应用于临床¨ 。文献报道,氢溴酸高乌甲 素对小鼠肝癌、¥180均有抑制作用 ,对人类急性白血 1I9.41 病细胞株HL-60具有一定程度的诱导分化和凋亡的双重作 2017年9月 中成药 Chinese Traditional Patent Medicine September 2017 V01.39 No.9 第39卷第9期 矗 吕暑Z 1 1 1 ㈣ o 组 图2硫酸高乌甲素作用48 h对HepG2细胞周期分布的影响 用 。高乌甲素与奥沙利铂结合使用时,对人肺癌A549 细胞凋亡有着增敏的作用 。 硫酸高乌甲素可改变高乌甲素的溶解性和脂溶系数, 提高其镇痛效果与生物利用度。盛良翮等 研究表明, 0.48~7.68 mg/mL高乌甲素对人非小细胞肺癌A549细胞 的抑制作用差异具有统计学意义,而0.06~0.24 mg/mL高 乌甲素对A549细胞抑制率与对照组相比无明显差异。本研 究采用CCK一8法考察了0.30—0.56 mg/mL硫酸高乌甲素 对体外培养的人肝癌HepG2细胞增殖的抑制作用,结果显 示,硫酸高乌甲素可呈剂量依赖性地抑制HepG2细胞的增 [ [rL [ 殖(r=0.986 5,P<0.01),且其抑制作用强于相同剂量 ] ] ] ] 的氢溴酸高乌甲素.其作用48 h对HepG2细胞的Ic 。为 0.423 mg/mL。 由于硫酸高乌甲素对HepG2细胞具有明显的增殖抑制 作用,考虑到其抑制作用可能与其能够诱导细胞的凋亡有 关,本实验采用AnnexinV—FITC/PI双标记法和PI单标记法 检测了HepG2细胞凋亡与细胞周期分布的情况。结果显 示,随着硫酸高乌甲素质量浓度的增加,HepG2细胞G。/ G 期细胞所占比例逐渐上升,而S期所占比例逐渐下降, 细胞凋亡率逐渐升高,这与郑富霞 研究高乌甲素对人非 小细胞肺癌A549细胞株增殖、凋亡、细胞周期影响的结果 相一致。抗肿瘤化合物可以通过影响细胞周期的正常分布, 从而抑制肿瘤细胞的增殖,或直接杀伤肿瘤细胞。 硫酸高乌甲素具有抗肿瘤作用,其作用机制可能与诱 导HepG2肿瘤细胞凋亡、细胞周期阻滞有关,本研究可为 开发相关抗肿瘤制剂提供了实验依据。 参考文献 Wang J L,Shen X L,Chen Q H,et a1.Structure—analgesic activity relationship studies on the C18一and C19-diterpenoid alka- loids[J].Chem P 0M Bull,2009,57(8):801-807. 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