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绿茶多酚诱导肝癌细胞凋亡时Caspase-3蛋白活性与mRNA的变化

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维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农业科学。Journal ofAnhui Agri、Sei、2008,36(23):9907—9909,9997 责任编辑孙红忠责任校对傅真治 绿茶多酚诱导肝癌细胞凋亡时Caspase一3蛋白活性与mRNA的变化 梁清清 ,石英 ,李卫国 (1.河南师范大学生命科学学院,河南新乡453007;2.新乡医学院免疫细胞实验室,河南新乡453007) 摘要[目的]研究绿茶多酚(EGCG)诱导肝癌细胞Hep—G 凋亡过程中半胱天冬酶一3(Caspase一3)蛋白活性与mRNA的变化。[方法] 100 rag/L的EGCG处理Hep—G,细胞48 h,DAPI染色观察细胞形态学,用M rr检测EGCG对Hep—G,细胞生长的影响,流式细胞技术 Annexin V—FITC PI法检测不同浓度EGCG诱导细胞的凋亡率,分光光度法检测Caspase-3的活性,用半定量RT—PCR法检测Caspase-3的 mRNA变化。[结果l100 mg/L的EGCG作用Hep—G,细胞48 h后,荧光显微镜观察到细胞出现核碎裂和凋亡小体;MTI"法检测到 EGCG对肝癌细胞Hep—G,的生长均有显著抑制作用,呈浓度依赖性;Annexin V—FITC PI法检测到不同浓度的EGCG作用与肝癌细胞 Hep—G,后,凋亡率较对照组明显升高,并随诱导浓度的增加而增加;不同浓度的EGCG处理组和不同时间EGCG处理组的Caspase一3活 性和mRNA表达量均比对照组明显升高。[结论]Caspase一3蛋白活性与mRNA上调是EGCG诱导肝癌细胞凋亡的的重要原因和机制。 关键词绿茶多酚;肝癌细胞Hep—G,;细胞凋亡;半胱天冬酶;蛋白活性 中图分类号Q954 文献标识码A 文章编号0517—6611(2008)23—09907—03 Changes of Caspase-3 Activity and mRNA in EGCG induced apoptotic Hep—G ceHs LIANG Qing—qing et al (College of Life Science,Henan Normal University,Xinxiang,Henan 453007) Abstract l 0bjective l This paper was conducted to analyze the activity of Caspase一3 and mRNA translation in the EGCG—induced apoptotic.  1Method J Hep—G,cells were incubated with EGCG 100 mg/L for 48 h.The cellular morphological analysis was conducted by DAPI pigmenta— tion.The infection of EGCG on the growth of Hep—G was tested bv M1rr.The cellular apoptotic rate was analyzed at diferent dose by a flow cytometry(Annexin V—FITC PI).Activity of caspase一3 was measured using a colorimetric method.The mRNA 1eve1 was semi—quantiifed by a reverse transcriptase—polymerase chain reaction technique.1 Resuh l Atier treated with EGCG 100 m L for 48 h,the Hep G。cells declined its shape with regard to nuclear fragmentation and apoptotic body by fluorescence microscope.EGCG inhibited proliferation of Hep—G cells in dose by MTI"assay.Compared with the contro1.the apoptosis ratio of Hep—G cells incubated with EGCG increased by dose.The activity of caspase一3 and the mRNA 1eve1 of the EGCG—treated Hep—G cells at different times and different doses were signiicantlfy higher than the those of contro1(P<0.O1).1 Conclusion l EGCG 1ed to the apoptosis of Hep—G,cells by up—regulating activity of caspase一3 and mRNA 1eve1. Key words EGCG;Hepatoma cells Hep—G,;Apoptosis;Caspase一3:Protein activity 绿茶多酚(EGCG)是绿茶中含量最高的一种儿茶素,约 占绿茶儿茶素总量的50%,具有很强的防癌抗癌作用,具体 机制可能与其诱导肿瘤细胞凋亡有关…。资料显示半胱天 冬酶一3(Caspase一3)与细胞凋亡密切相关 ,它的激活可导 养基(Sigma),在37℃、5%CO,条件的培养箱中培养,2~3 d 换液传代。 1.2.2 DAPI染色细胞形态观察。收集对数生长期的Hep— G:细胞1 x 10 个/rnl,24 h贴壁后,设对照和加入EGCG培 致细胞发生不可逆的凋亡。该研究采用分光光度法测定不 同浓度EGCG诱导肝癌细胞Hep—G 凋亡过程中Caspase一3 蛋白活性和RT—PCR检测基因表达的改变,以探讨其凋亡机 制和通路。 1材料与方法 1.1材料 养液100 mg/L培养48 h,按照DAPI试剂盒说明进行染 色 ,荧光显微镜下观察拍照。 1.2.3 MTY比色法。将常规培养的Hep—G:细胞用胰蛋白 酶消化后制成1 x 10。个/rnl的单细胞悬液,加入96孔细胞 培养板中,每孔0.2 rnl J,培养24 h后,换不同浓度的EGCG 培养液,每浓度设6复孔,培养48 h。实验终止前4 h每孔加 1.1.1细胞株。人肝癌Hep—G,细胞由河南省新乡医学院 免疫细胞实验室提供。 1.1.2主要试剂与仪器。EGCG(成都普瑞法生物公司提 入10 l浓度5 mg/ml的MIT液继续培养4 h。小心吸去上 清液后每孔加入DMSO 150 l,避光在振荡器上轻轻振荡5 min后,酶标仪测定各孔的吸光度值( :),按下式计算各用 药组的生长抑制率 (%): 供),用双蒸水配制成贮存液,0.22 m微孔滤膜过滤除菌分 装后于一2(】℃保存备用;DAPI试剂盒,MTY(Sigma)溶于 PBS中,浓度为5 mg/ml,过滤除菌后4℃避光保存;Annexin (%)=(1一用药组平均A :/对照组 )x 100% 1.2.4 Annexin V.FITC PI检测细胞凋亡。按Annexin V— V—FITC PI凋亡检测试剂盒(北京宝赛生物);Caspase一3分光 光度法检测试剂盒(凯基生物);RT—PCR试剂盒(AMV)(凯 基生物)。荧光思微镜,流式细胞仪,CO:恒温培养箱,酶标 仪,PCR仪。 1.2方法 F1TC PI凋亡检测试剂盒说明书所述步骤操作 :将对数生 长期的Hep—G:细胞1 x10。个/rnl接种于25 cm 培养瓶中, 24 h后加入新鲜配置的浓度分别为25、50、100、200 mg/L的 EGCG培养液,加药48 h后用胰酶消化细胞,移人试管中, 1 000 r/min离心10 min沉淀细胞,弃上清液后用冷的PBS 1.2.1细胞培养Hep—G,细胞用含10%小牛血清(杭州四 洗涤2次。将收集的细胞重悬于200 l的结合缓冲液中,加 入10 l Annexin V—FITC和5 1的PI,轻轻混匀后避光室温 反应15 min。反应结束后再加入200 l结合缓冲液,流式细 胞仪上样检测。 1.2.5 Caspase一3蛋白活性检测。收集对数生长期细胞,调 季青)、10 U/nil青霉素和100 U/nil链霉素的RPMI 1 640培 基金项目 河南省自然科学基金项目(0624410029)。 作者简介梁清清(198l一),女,广西兴安人,硕士研究生,研究方向: 动物生理及病理。*通讯作者,教授,E—mail:liwg0618@he— naoou.edu.crl。 收稿日期2008 ̄5—16 整细胞浓度为1 x 10。个/rnl,培养24 h待细胞贴壁后分别于 维普资讯 http://www.cqvip.com

安徽农业科学 2008盎 EGCG培养液0、25、50、100、200 mg/L培养48 h,另外收集对 明进行,体系体积为20.0 l。42℃保温1 h,然后70℃保温 15 min,一20℃保存。 (4)PCR扩增目的基因。各基因特异的上、下游引物设 数生长期细胞培养于EGCG 100 mg/L,分别在0、12、24、48、 72 h后收集细胞于1 000 r/min离心5 min,用PBS洗涤细胞 2次。在收集的沉淀样本细胞中加入50 l冰冷Lysis Buffer 计用primer 5.0软件,Caspase一3引物序列(上游引物:5 一 GCGGATGGGTGCT rrGT一3 ,下游引物:5 一TG,ITl_rCCCT— (注意:使用前每50 Lysis Buffer加入0.5 l DTY),吹打均 匀;置冰上裂解20~60 min,其间涡旋振荡3~4次,每次10 S,10 000 r/min离心1 min,小心吸取上清液(含裂解的蛋白 GAGGT1TGC一3,280 bp),分别以对照组和EGCG诱导组的 逆转录产物cDNA为模板,13一actin(359 bp)为内参进行PCR 质)转移至新的管中,并放置冰上待用,取少量上清液(1~2 ),常规方法(Braford法)测定其中的蛋白浓度;吸取50 l 扩增,琼脂糖凝胶电泳分析PCR产物,并照相。PCR反应体 系组成:cDNA模板2.0 l,上、下游引物各1.0 l,Taq DNA Polymerase 0.5 l,dNTPs(10 mmo ̄L)1.0 l,MgC12 4.0 l, 含100~200 g蛋白的细胞裂解上清液,加人50 l的2× Reaction Buffer和5 LLl Caspase-3 Substrate,于37℃避光孵育 灭菌双蒸水36>5 l,10×Taq Buffer 5.0 l。总体积50.0 l, 4 h;用酶标仪在A=405 nm测定其吸光值。通过计算得出 混匀,2 000 r/min离心20 S后进行PCR扩增。扩增条件:94 Caspase一3的活性,Caspase一3活性=0D4o5 /OD5‰ 。 ℃预变性5 min;94℃变性30 S,61℃退火45 S,72℃延伸30 1.2.6逆转录PCR(RT—PCR)检测Caspase一3。 S,30个循环;72℃延伸10 min。 (1)细胞处理。①1个时间点(24 h),设5个EGCG浓 (5)统计学处理。以上实验均重复3次,所有数据以均 度:0、25、50、100、200 mg/L。②同一浓度(100 mg/L),设5个 数±标准差表示,采用SPSS 11.0统计学软件分析,组间均 不同的时间点:0、6、12、42、48 h。 数比较采用单因素方差分析。 (2)总RNA提取。收集5×10。个/ml细胞于离心管中, 2结果与分析 离心去上清液;加人TRIzol试剂,按说明书操作步骤提取 2.1细胞形态学改变100 mg/L EGCG作用Hep—G2细胞 RNA,使用分光光度仪检测,要求A : 比值在2.0 48 h后,DAPI染色,荧光显微镜下可见典型的凋亡形态学改 左右。 变,表现为核染色质收缩、碎裂成块状弥散在胞浆中,并可见 (3)逆转录合成。逆转录聚合酶链(RT—PCR)反应:采 凋亡小体(图1)。 用凯基公司的RT—PCR反应体系 。逆转录反应严格按说 2.2 EGCG对人肝癌细胞Hep-G:生长的抑制作用 表1 48 h对照组(×20)48 h EGCG组(×20) G:ntroL group at 48 h EGCG group at 48 h 图1 100 mw'L EGCG处理Hep—G:细胞48 h的形态学改变 Fig.1 Morphological changes of Hep-G2 cell at 48 h under 100 mg/L EGCG treatment 显示,不同浓度EGCG作用于Hep—G:细胞48 h后,对Hep— Annexin V—FITCPI双染色法检测细胞凋亡,结果:EGCG浓度 G:细胞生长有不同程度的抑制作用,且有明显的浓度依赖 为0、25、50、100、200 mg/L时的早期细胞凋亡率分别为 性。当浓度大于50 mg/L以上时,对细胞生长均有显著的抑 3.29%、13.06%、16.65%、30.16%、42.30%,显示随EGCG 制作用。 浓度的增加细胞凋亡率显著增高,且都高于对照组。 表1不同浓度EGCG处理对Hep—G:生长的抑制作用 2.4 Caspase一3蛋白活性检测0、25、50、100、200 ml/L的 Table 1 Inhibitory effect of diferent concentrations of EGCG EGCG作用Hep—G:细胞,48 h后Caspase-3活性分别为142.0 treatments ontheHep-G2 growth ±4.0、229.0±4.0、294.5±7.5、489.0±7.0、568.5±5.5,与 对照组相比均明显升高(P<0.O1)。 表2显示,EGCG作用Hep—G:细胞后,不同时间Caspase 3活性与对照组相比均明显升高(P<0.01)。 2.5 Caspase一3的mRNA检测 不同浓度EGCG作用的 Caspase-3 mRNA和对照组相比均出现了明显上调,具有统计 注:%表示P<0.01。 学意义(P<0.01),Caspase一3 mRNA的表达量随着浓度的升 Note: stands for P<0.01. 高而增高,结果见图2。 2.3 EGCG诱导Hep—G:细胞凋亡情况用流式细胞仪 不同时间点的Caspase一3 mRNA和对照组相比均出现了 维普资讯 http://www.cqvip.com

36卷23期 梁清清等绿茶多酚诱导肝癌细胞凋亡时Caspase一3蛋白活性与mRNA的变化 明显上调,Caspase.3 mRNA的表达量随着时间的延长而增 高,结果见图3。 , 细胞仪证实EGCG能诱导Hep.G2细胞凋亡,随药物作用浓 度的增大细胞凋亡率逐渐增加,具有明显的浓度依赖性。另 外还对EGCG诱导Hep.G,细胞凋亡的机制作了探讨。通过 对凋亡的执行者Caspase.3活性蛋白与mRNA的表达进行检 测,结果显示经药物处理的Hep.G 细胞Caspase.3蛋白活性 表2不同时间EGCG(100 mg/L)诱导Hep—G2细胞凋亡时 Caspase-3活性变化 Table 2 Changes of Caspase-3 activity during Hep—G2 apoptosis induction by EGCG(100 mg/L)at diferent itme 00O bp 25O bp 100 bp 注:M为marker;1为内参;2为对照(24 h未加药);3为25 mg/L;4 为50 mg/L;5为100 mg/L;6为200 mg/L。 Note:M.Marker;1.Intemal parameter;2.Contml(without dmg for 24 h);3.25 mg/L;4.50 mg/L;5.100 mg/L;6.200 mg/L. 臣2不同浓度EGCG诱导Hep—G2细胞时Caspase-3 mRNA的 扩增结果 Fig.2 Ampliifcation result of Caspase-3 mRNA during Hep-G2 apoptosis indu ̄ion by EGCG with diferent concentra- tions M 】 2 3 4 5 6 2 000 bp 注:M为marker;1为内参;2为对照(24 h未加药);3为6 h;4为 12 h:5为24 h;6为48 h。 Note:M.Marker;1.Internal parameter;2.Control(without drug for 24 h);3.6 h;4.12 h;5.24 h;6.48 h. 图3不同时间EGCG(100 mg/L)诱导Hep—G2时Caspase一3 mRNA的扩增结果 Fig.3 Ampliifcation result of Caspase-3 mRNA during Hep—G2 apoptosis induction by EGCG at diferent time 3讨论 实验用EGCG处理Hep—G 细胞,通过细胞形态学,流式 显著增加,其相应基因出现上调,这些凋亡通路关键酶的激 活可能是EGCG诱导Hep.G2细胞凋亡的重要原因。细胞凋 亡是基因介导的并具有新的蛋白质合成的程序性死亡,该研 究应用分子生物学技术发现不同浓度EGCG作用肝癌细胞 Hep.G,48 h后,同一浓度(100 mg/L)的EGCG不同时间点 作用肝癌细胞Hep.G2后,Caspase.3 mRNA表达水平明显增 强。Caspase是一个含有半胱氨酸活性的胞浆蛋白酶家族, 与线虫细胞ced一3高度同源,迄今至少发现14个成员。 Caspase.3是目前发现的Caspase成员中与ced.3同源性最高 的,是细胞凋亡过程中激活的关键酶,也是细胞凋亡的主要 效应分子 。Caspase.3处于细胞凋亡的下游,经典的细胞 凋亡途径有2条,分别是细胞外途径(细胞表面死亡受体途 径)和细胞内途径(线粒体引发途径)。在细胞外途径中,死 亡信号的传导依赖于死亡配体与受体(如TNF一和TNFR, FasL和Fas)的结合,接着死亡受体的死亡结构域(DD)与信 号传导分子(如FADD)结合,而FADD又可与Caspase.8酶 原的DED相连接,形成死亡诱导信号复合物(DISC),随之 Caspase一8被激活。它通过裂解BID使线粒体释放细胞色素 C,或直接作用Caspase 3及其他下游的Caspase。Hascgawa 等研究发现,在Fas介导肝癌细胞系凋亡过程中,Caspase.3 活性增高,使用Caspase一3抑制剂DEVD—CHO能显著抑制 Caspase 3的活化,藉此抑制Fas介导的细胞凋亡 …。而ICE 抑制剂YVAD-CHO则不能抑制Fas介导的细胞凋亡。提示 在Fas介导肝癌细胞系凋亡过程中,主要起作用的是Caspase 一3,而不是ICE。在细胞内途径中,细胞内的死亡信号,如 DNA损伤素和ATP耗竭等均可诱发线粒体释放细胞色素 C。细胞色素C、Apaf 21、dATP和Caspase一9酶原结合形成凋 亡复合体,Caspase-9被释放并激活,接着下游的Caspase-3等 激活降解底物使细胞凋亡。马朋等研究发现,合成花茄皂甙 通过上调细胞内细胞色素C的表达水平可激活Caspase一3, 从而导致细胞凋亡 。以往的研究表明,Caspase.3在多凋 亡诱导剂诱导肝癌细胞凋亡过程中活性增高。综上所述, Caspase一3是细胞凋亡蛋白酶级联反应中的“核心”蛋白酶, 起着非常重要的作用 。Caspase.3在多因素诱导的肝癌 细胞凋亡中激活,抑制Caspase一3活化和活性,能够抑制肝癌 细胞凋亡。然而,目前其活化分子机制尚不清楚,有待于进 一步研究,从而为以Caspase一3为靶点的药物治疗提供坚实 的理论基础。 参考文献 [1]周薇,罗招阳,周秀田,等.表没食于儿茶素没食子酸酯诱导人胃癌 MGC803细胞凋亡及机i ̄lJ[J].中国肿瘤,2005,14(12):811—814. 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(下转第9997页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 36卷23期 李任峰等除草剂烟嘧磺隆对大鼠的肝脏毒性初步研究 9997 会效益;而另一方面,南除草剂所带来的环境污染和影响人 用,各项试验结果均为阴性,表明炯嘧磺隆无致突变作用。 类健康等问题也引起了世界各国的高度重视。因此,对除草 (5)肝脏是动物机体内的重要代谢器官,除草剂作为外 剂的残留分析及毒性研究显得尤为重要。 源性药物,在动物体内达到某种剂量后,将引起肝脏和其他 (2)磺酰脲类除草剂是目前世界上使用量最大的一类除 器官的损伤,肝脏独特的血管布局和分泌、合成、代谢功能决 草剂,它是由美国杜邦公司于20世纪70年代研究成功,80 定其作为毒物作用的靶点 ’。试验首次对烟嘧磺隆的亚慢 年发出来的高效、广谱、低毒、高选择性除草剂。其问世 性毒性进行研究。结果表明,中、低剂量烟嘧磺隆对大鼠肝 标志着除草剂进入超高效时代 。岳霞丽等报道,磺酰脲类 脏及血液常规均无明显影响,高剂量时动物肝脏表现出轻度 除草剂中大部分品种毒性较低,对人畜安全,而且在土壤中 病理性损伤。其更多的毒性机制尚需开展进一步毒理学 易通过化学方法和微生物而降解,不会在环境中长期滞 研究。 留 。 参考文献 (3)烟嘧磺隆系t3本石原产业公司发现,1987~1988年 [1]MURAl S,SAKASHITA N,HONDA C.Development of a new herbicide, 与杜邦公司联合开发的磺酰脲类除草剂品种,在我国市场上 nicosulfuron[J].J Pesticide Science,2005,25:332—342. [2]刘永霞,张振玲,史岩,等烟嘧磺隆原药致突变实验研究[J].中国职 流通已有10余年 ,因其活性高,田间使用量低,除草效果 业医学,2003,3o(1):23—25, 好,对玉米生长安全,尤其是针对目前国内玉米田苗后除草 [3]刘祥英,柏连阳,磺酰脲类除草剂及其安全剂研究进展[J],杂草科学, 2005(1):1—4, 剂种类缺乏,作为新产品的开发,具有良好的市场前景和经 [4]岳霞丽,张新薄,胡先文,等.磺酰H岛i类除草剂在土壤中的环境行为 济效益,而愈来愈被许多农药生产企业及销售商所关注。 [J],湖北农业科学,2005(2):63—65. [5]苏少泉.烟嘧磺隆在我国的开发[J],农药,2003,42(7):5—8. (4)烟嘧磺隆是一种弱酸,水中溶解度因pH不同而异, [6]GREEN J M,HAI E T.Increasing and decreasing pH to enhance the bio— 与土壤中有机质亲和性低,易被黏土矿物严重吸附 。王全 logical activity of nicosulfulon[J].Weed Fech,20O5,19:468—475. [7]王全凯 午建宁,李忠生,等.烟嘧磺隆的致突变性研究[J].农药,20O4, 凯等 采用鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验(Ames试验)、小 43(7):304—305. 鼠骨髓多染红细胞微核试验、小鼠睾丸精母细胞染色体畸变 [8]袁伯俊,廖明阳,李波.药物毒理学实验方法与技术[M].北京:化学工 业出版社,2007:516. 试验、V79细胞基因突变试验来检测烟嘧磺隆有无致突变作 (上接第9909页) [J].第四军医大学学报,2006,27(22):2023—2025 [4 l HAE JEONG PARK,DONG—HOON SHIN.Epiga1locatechin gallate re- 【9 I EAMSHAW W C.MART1NS【 M,KANFMANN S H.MalTlmalia caspas— duce shypoxia-induced apoptosis in human hepatoma cells[J].Life Sci- es:Structure,activation,substrates,and functions during apoptosis[J]. ences,2006,78:2826 2832.・- Amnu Bey Biochem.1999.68:383—424. [5]吕青,呈中,襄淑兰.MTI"法检测乳腺癌细胞对化疗药物敏感性的研 1 1O HASCGAWA J,KAMADA S,KANFUKE W,et a1.Involvement of 究[J].四川医学,2001,22(3):269. CPP32/Yan'Ia(.1ike)proteasein Fas.mediated apoptosis  IJ 1.Cance. 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