[ 关键词] 1-甲基-4-苯基吡啶离子;campneoside Ⅱ ;肉苁蓉/ 药理学;神经毒素类;细胞凋亡/药物作用[ 摘 要] 目的:建立1-甲基-4 苯基吡啶离子( 1-methyl-4-phenylpyridinium ion, MPP+) 诱导的大鼠小脑颗粒细胞凋亡模型, 探讨肉苁蓉成分是否对MPP+诱导的大鼠小脑颗粒细胞凋亡有保护作用。方法:用肉苁蓉成分预先孵育大鼠小脑颗粒细胞, 经MPP+处理这些细胞后, 用甲基绿-派诺宁染色、DNA 凝胶电泳、流式细胞术检测。结果:浓度为50 μmol·L-1MPP+使小脑颗粒细胞发生典型的凋亡, 25 mg·L -1campneoside Ⅱ 具有抗凋亡作用。结论:以M PP+为诱导剂建立的大鼠小脑颗粒细胞凋亡模型, 可用于研究与帕金森病( Parkinson' s disease, PD) 有关的细胞凋亡的调控机制和筛选抗PD 药物, 中药肉苁蓉成分campneoside Ⅱ 对神经毒素MPP+诱发细胞凋亡具有明显的保护作用。 用神经毒素1-甲基4-苯基-1, 2, 3, 6-四氢吡啶( 1-methyl-4-pheny l-1, 2, 3, 6-tet rahydropy ridiniumion, MPTP+) 制作的帕金森病( Parkinson' s disease,PD) 样动物模型常用于抗PD 药物的研究和开发[ 1] 。MPTP 在脑中被单胺氧化酶氧化成活性代谢衍生物1-甲基-4-苯基吡啶离子( 1-methyl-4-phenylpy ridinium ion, MPP+) , MPP+可以导致多巴胺能神经细胞损伤。近年研究表明, PD 的病理过程中存在细胞凋亡机制[ 2] 。为建立与PD 有关的神经细胞凋亡模型, 筛选中药抗凋亡剂, 本研究以MPP+为凋亡诱导剂, 用甲基绿-派诺宁染色, DNA凝胶电泳, 流式细胞术检测MPP+诱发的大鼠小脑颗粒细胞。并对临床常用的补肾中药肉苁蓉成分campneoside Ⅱ( 图1) 等进行了筛选。1 材料与方法1 .1 动物7 ~ 8 d Wistar 大鼠, 北京大学医学部实验动物科学部提供。1 .2 试剂MEM 培养基( Gibco) , 蛋白酶K ( Merck) , 多聚赖氨酸( 相对分子质量大于30 ×103, Sigma) , 碘化丙啶( propidium iodide, PI) 及MPP+( Sigma) , 其余试剂为国产分析纯。肉苁蓉成分campneoside Ⅰ ,campneoside Ⅱ, acteoside 由本院天然药物学系宋志宏博士提供。1 .3 仪器CO2 培养箱( 美国Precision Scientif ic) , JJT-900型超净工作台( 北京半导体设备一厂) , 倒置显微镜( 重庆光学仪器厂) , 高速低温离心机( 美国So rvall) ,紫外荧光观察照像仪、DNA 电泳仪( 北京六一仪器厂) 。FACS Calibur 流式细胞仪( USA) , 凋亡分析采用ModFit LT 软件。1 .4 方法1 .4 .1 小脑颗粒细胞的培养与药物处理[ 3, 4]7 ~ 8 d Wistar 大鼠, 常规消毒后, 无菌分离小脑颗粒细胞, 1 000 ×g 离心5 min, 沉淀悬浮于含10 %( 体积分数) 小牛血清MEM 培养液中, 细胞计数后,2 ×109cells·L-1接种于预先经5 mg ·L-1多聚赖氨酸铺板的培养皿或培养瓶。置于37 ℃含5 %( 体积分数) CO2 培养箱中培养, 24 h 后更换含10μmol·L-1阿糖胞苷的培养液, 以抑制非神经细胞的增殖, 分为空白对照组, 模型组和药物组。培养第3天药物组分别加入肉苁蓉成分25 mg·L-1 campneosideⅠ , 25 mg ·L-1 campneoside Ⅱ, 25 mg · L-1acteoside, 培养第4 天, 模型组和药物组分别加50μmol ·L-1 MPP+溶液, 空白对照组加等体积的培养基, 37 ℃ 含5 %( 体积分数) CO2 培养箱中继续培养, 观察12 、24 、48 、72 h 不同组别细胞生长状况, 并进行以下检测。1 .4 .2 MPP+诱导凋亡的检测凋亡细胞的形态学观察:将细胞培养在盖玻片上, 培养第4 天, 加50 μmol·L-1MPP+溶液, 于24 、48 、72 、96 h 后, 用PBS 洗涤2 次, 细胞置于Carnoy液[ 无水乙醇∶氯仿∶冰醋酸, 体积比为6∶3∶1] 固定3min, 用甲基绿-派诺宁染色液染色3 ~ 5 min[ 5, 6], 丙酮脱水, 二甲苯透明, 中性树胶封片, 光镜下做凋亡细胞的形态学观察。凋亡细胞DNA 电泳[ 7, 8] :小脑颗粒细胞培养方法同上。加50 μmol·L-1 MPP+溶液后, 分别于24 、48 、72 h 收集模型组、药物组和对照组细胞3 ×109cells·L-1, 预冷PBS 洗2 次, 用适量细胞裂解液悬浮细胞, 加蛋白酶K 使其终质量浓度为200 mg·L-1,37 ℃水浴过夜, 加入等体积饱和酚溶液, 抽提2 次,加入2 倍体积无水乙醇混匀, 再加入1/10 倍体积3mol·L-1醋酸钠溶液混合, -20 ℃放置2 h, 105 ×g离心10 min 沉淀DNA, 弃无水乙醇后用70 %( 体积分数) 乙醇漂洗两次, 沉淀溶于适量TE 缓冲液中,再加入25 μl RNA 酶( 10 g·L-1) 放置37 ℃ 30 min,加热68 ℃ 10 min, 以除去RNA 。置4 ℃冰箱保存备用, 提取产物进行DNA 琼脂糖凝胶电泳( 60 V,1 .5 h) , 以检测MPP+诱导细胞凋亡中所产生的DNA 梯状裂解。流式细胞仪分析:用流式细胞仪定量检测细胞凋亡的百分率[ 9] 。收集对照组、模型组、药物组不同时间的细胞1 ×109cell·L-1, 用PBS 离心( 500 ×g, 5 min) 洗涤2 次弃上清, 加入70 %( 体积比) 乙醇1 .0 ml 。500 ×g 离心5 min 洗涤制成单细胞悬液,每毫升细胞悬液加PI( 1 g·L-1) 100 μl 染色, 暗室放置30 min 后, 用流式细胞仪检测, 实验数据经凋亡分析软件ModFit LT 处理。凋亡细胞乳酸脱氢酶( LDH) 的测定[ 7] :以培养神经细胞释放LDH 的量作为定量评价细胞损伤程度的指标。测定培养液中LDH 活性, 并将相应的培养细胞置于-20 ℃, 3 h 以上, 溶解后以同法测定总LDH 。细胞损伤程度以培养细胞释放的LDH 占总LDH 活力的百分比LDH %表示。2 结果2 .1 诱发细胞凋亡的形态学观察在显微镜下可见MPP+诱发的凋亡细胞较正常细胞明显缩小, 约为正常细胞的1/3, 胞膜皱缩不规则, 染色体凝聚成颗粒状或团块状, 形成凋亡小体( 图略) , 该形态学改变为凋亡细胞所特有。2 .2 campneoside Ⅱ 抑制凋亡DNA 梯状裂解( 图2)细胞凋亡的生化标志是DNA 被有规律切割,在凝胶电泳上形成相隔约200 bp 阶梯状条带( DNAladder) , 观察50 μmol·L-1MPP+作用24 、48 、72 h的电泳结果, 均看到DNA 梯带, 24 h 出现DNA 梯状条带, 而48 h 梯状条带最明显, 在48 h 加25mg·L-1campneoside Ⅱ 药物组DNA 梯状裂解消失。2 .3 campneoside Ⅱ抑制细胞凋亡率在流式细胞仪测定中, 50 μmol·L-1 MPP+作用12 h 就有明显的诱发凋亡的作用, 此时在G1 期前就出现低于二倍体的凋亡峰, 根据峰值的高低定量细胞凋亡的百分率, 加入50 μmol·L-1 MPP+12 ~48 h, 凋亡细胞数从31 .9 %上升至67 .9 %, 呈增强趋势( 图3) , 48 h 细胞凋亡率最大, 与DNA 凝胶电泳结果一致。利用此方法, 我们观察了肉苁蓉成分campneoside Ⅱ 对小脑颗粒细胞凋亡的影响, 25mg·L-1campneoside Ⅱ( 终浓度) 和小脑颗粒细胞预先孵育24 h, 然后用50 μmol·L-1 MPP+致凋亡,之后12 h 可见campneoside Ⅱ有弱的抗凋亡作用,致凋亡48 h 后药物作用最强, campneoside Ⅱ 明显抑制细胞凋亡率, 细胞凋亡的亚二倍体峰变小。2 .4 campneoside Ⅱ抑制细胞LDH 漏出率经MPP+处理48 h 后, 细胞LDH 漏出率显著增加, campneoside Ⅱ可降低LDH 漏出率, 而campneosideⅠ和acteoside 不影响LDH 漏出率( 表1) 。3 讨论本文采用原代培养的大鼠小脑颗粒神经元, 以MPP+诱导神经元凋亡, 然后从细胞核形态观察、DNA 裂解的凝胶电泳分析及流式细胞仪凋亡峰的定量分析等方面均证明MPP+诱导的小脑颗粒神经元死亡是典型的细胞凋亡。虽然小脑不是MPTP毒性的最初靶标, 但MPTP 也作用于小脑[ 10] 。由于MPTP 需从国外购买, 价格昂贵, 而且用MPTP制作动物模型用药量大, 成功率仅达30 %左右, 为开展抗PD 的药物研究带来困难。细胞凋亡是PD发病机制中必不可少的环节, 我们建立的该细胞模型, 具有简便、可靠的特点, 为从中草药及合成化合物中筛选抗PD 剂提供了新方法、新途径。 我们用以上方法观察到campneoside Ⅱ具有拮抗MPP+诱导的小脑颗粒细胞凋亡的作用。虽然肉苁蓉成分campneoside Ⅰ 、campneoside Ⅱ 和acteoside都是苯乙醇甙类化合物, 结构相似。但在LDH漏出率的测定中, campneoside Ⅱ 的作用较强, 而campneoside Ⅰ和acteoside 的作用较弱, 这可能与这些化合物对细胞膜通透性的差异有关。有文献[ 11]报道acteoside 对细胞膜的通透性较弱。肉苁蓉为历代补肾壮阳处方中使用频度最高的补益药物之一, 具有明显的抗疲劳、抗老年痴呆、抗衰老等作用。陈建宗等[ 12] 用含有肉苁蓉的平颤一号口服液治疗PD, 获良好效果, 我们研究了肉苁蓉成分campneoside Ⅱ抗PD 细胞模型的凋亡作用, 为抗凋亡剂用于预防和延缓PD 等中枢神经退行性疾病提供实验依据, 但其抗凋亡机制有待进一步研究。参考文献1 Garcia E, Rios C, Sotelo J .Vent ricular injection of nerve growthf act or increases dopamine content in the st riata of MPTP-t reat edmice[ J] .Neurochem Res, 1992, 17 :979-9822 Bruno D, Ann MM, Richard JY .Apopt osis and DNA degradationinduced by 1-methyl-4-phenylpy ridinium in neurons[ J] .BiochemBiophys Res Commou, 1991, 181 :1442-14483 Levi G, Aloisi F, Ciot ti M T, et al .Autoradiographic locali zationand depolarizat ion induced release of acidi c amino acids in diff erent iatingcerebellar granule cell cultures[ J] .Brain Res, 1984, 290:77-864 鄂 征.基本培养技术, 各别细胞和组织的培养.见:鄂征主编.组织培养和分子细胞学技术[ M] .第2 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