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肉苁蓉苯乙醇总苷对血小板衍生生长因子 诱导的肝星状细胞增殖的影响及机制

发布日期:2021-11-15 10:41:00

摘要: 目的探讨肉苁蓉苯乙醇总苷( CPhGs) 抑制血小板衍生生长因子-BB( rrPDGF-BB) 介导的大鼠肝星状细胞( HSC)增殖活化作用及对PDGF/ERK1 /2信号通路表达的影响。方法培养HSC 细胞,体外给予不同浓度( 0、3. 91、7. 81、15. 63、31. 25、62. 50、125. 00、250. 00 和500. 00 mg·L - 1 ) 的CPhGs 测定半数抑制率( IC50) ,选取25、50、75、100 mg·L - 1的CPhGs,rrPDGF-BB 刺激后,通过四甲基偶氮唑盐法( MTT) 检测细胞的增殖; 采用荧光定量PCR( RT-PCR) 检测ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun 和Collagen I mRNA 的表达; 进一步采用Western blot 法检测CPhGs 对PDGF/ERK1 /2通路中ERK1 /2、P-ERK1 /2和Collagen I 蛋白的表达。结果( 50 ~100) mg·L - 1 的CPhGs 可以抑制rrPDGF-BB 诱导的HSC 的增殖( P < 0. 05) ; ( 25 ~ 100) mg·L - 1 剂量组的CPhGs 均可抑制ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun 和Collagen Ⅰ mRNA 水平的表达,并且明显抑制ERK1 /2、P-ERK1 /2和Collagen Ⅰ通路蛋白的表达。结论CPhGs 的抗肝纤维化作用可能与其阻断PDGF/ERK1 /2通路进而阻断HSC 的活化、增殖有关。

关键词: 肉苁蓉苯乙醇总苷; 血小板衍生生长因子; 肝星状

细胞; 肝纤维化; 细胞增殖; 信号通路; 作用机制肝纤维化是慢性肝病发展为晚期肝硬化的中间环节,由细胞外基质( extracellular matrix,ECM) 合成与降解失衡所致,已成为肝病死亡的主要原因[1]。纤维化ECM 产生于肌成纤维细胞( myofibroblast,MFB) ,MFB 主要来源于活化的肝星状细胞( hepaticstellate cells,HSC) [2 - 3]; 因此,抑制HSC 的激活,减少其增殖、活化是有效阻断肝纤维化发生、发展进程的重要途径,对预防肝硬化[4]、逆转肝纤维化的病程[5]具有重要的意义。肉苁蓉( Cistanche) 是列当科肉苁蓉属,一种在沙漠树木梭梭根部的寄生植物,中国传统的名贵中药材,其主要成分中苯乙醇总苷( phenylethanol glycosides from cistanche tubulosa,CPhGs) [6]系发挥药效的主要物质,具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎等多种生物活性。前期研究显示,CPhGs对牛血清白蛋白( bovine serum albumin,BSA) 所致肝纤维化大鼠具有一定的防治作用[7 - 8],血小板衍生生长因子( PDGF) -BB 已被证实在刺激HSC 生长和相关细胞间信号传递方面较为重要,本研究旨在观察CPhGs 在rrPDGF-BB 诱导的HSC 细胞增殖中的作用及其对ERK 信号转导通路的影响。

1 材料与方法

1. 1 试剂与仪器肉苁蓉苯乙醇总苷: 德赢vwin登录 取自新疆吐鲁番地区,物种标本凭证存放于新疆省中药研究所,CPhGs 由新疆维吾尔自治区药物研究所植物化学室提取纯化,纯度为70%,以含10% 胎牛血清的DMEM( 高糖) 培养液配成不同浓度的混悬液,经0. 22 μm 滤器过滤后使用; 大鼠HSC 购自武汉Procell 生物科技有限公司; Recombinant ratPDGF-BB 购自Peprotech 公司; ERK1 /2、α-SMA、β-actin 引物委托上海生工生物工程服务有限公司设计,经Genbank 核实后合成; cDNA 反转录试剂盒购自Thermo scientific 公司; 荧光定量PCR( real-timePCR,RT-PCR) 试剂盒购自QIAGEN GmbH 公司; β-actin 单克隆抗体购自武汉Proteintech 公司; p44 /42

MAPK( ERK1 /2) Antibody 和Phospho-p44 /42 MAPK( ERK1 /2) Antibody 购自Cell signaling technology 公司; Collagen Ⅰ( ab34710) 抗体购自Abcam 公司; 碱性磷酸酶标记的二抗购自于美国Invitrogen 公司;

RIPA 裂解液购自于Thermo Fisher Scientific 公司。

1. 2 HSC 的培养和传代和半数抑制率( IC50)HSC 常规复苏后,用含10% 的胎牛血清的DMEM( 高糖) 完全培养液,在37℃、5% CO2及饱和湿度下培养; 当细胞呈单层致密状时,常规胰蛋白酶消化传代,24 h 换液,72 h 再传代; 实验选用对数生长期细胞,以5 × 104·L - 1 接种于96 孔板,24 h后换液,

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加入不同浓度组( 0、3. 91、7. 81、15. 63、31. 25、62. 50、125. 00、250. 00 和500. 00 mg · L - 1 ) 的CPhGs,每组4 个复孔,作用48 h,MTT 法于酶标仪490 nm 测定吸光度A 值并取均数,计算IC50。

1. 3 MTT 法检测CPhGs 对rrPDGF-BB 刺激HSC 增殖影响实验分组为空白对照组、rrPDGFBB刺激组、PDGF-BB + 不同终浓度( 25、50、75、100mg·L - 1 ) CPhGs 给药组。另设与试验平行不加细胞只加DMEM 培养液的空白组。rrPDGF-BB 的终浓度为10 ng·L - 1,每组4 个复孔,分别在加药后24、48、72 h 后进行MTT 法检测HSC 的增殖抑制作用。抑制率/% = [( A 模型组- A 空白组) - ( A 用药组- A 空白组) ]/( A 模型组- A 空白组) ×100%。

1. 4 CPhGs 对rrPDGF-BB 刺激的HSC ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun 和Collagen Ⅰ mRNA 表达的影响收集各组细胞,提取细胞总RNA,cDNA 合成参照公司的逆转录试剂盒合成。引物的设计及合成: 由上海生工生物有限公司采用引物设计软件Batch Primer 3 设计,经Genbank 核实后合成。引物序列见Tab 1。

反应条件: 94℃变性3 min,变性94℃ 30 s,退火30 s,延伸72℃ 45 s,循环30 次,终末延伸72℃10 min,其他步骤按说明书进行操作。以β-actin 为内参,以目的基因与β-actin 的比值表示目的基因mRNA 的相对表达量( 2 - ΔΔCt ) 。

1. 5 CPhGs 对rrPDGF-BB 刺激的HSC p44 /42MAPK ( ERK1 /2) 、Phospho-p44 /42 MAPK ( PERK1/2) 和Collagen Ⅰ蛋白表达的影响细胞分组同上。RIPA 裂解液裂解细胞,4℃ 12 000 × g 离心收集上清液,BCA 法测定蛋白含量,加4 × loadingbuffer 煮沸蛋白,上样蛋白量30 μg,制备10% 的SDS-PAGE 凝胶进行电泳。100 V 恒压转膜70 ~100 min,用10% 脱脂奶粉封闭1 h。一抗为兔抗p44 /42 MAPK( ERK1 /2) antibody 和Phospho-p44 /42MAPK ( ERK1 /2) antibody ( 1 ∶ 1 000 ) 及β-actin( 1 ∶ 5 000) 单克隆抗体,二抗为碱性磷酸酶标记的抗兔抗体( InvitrogenTM) ,显色剂显影,GEL DOC XR凝胶成像系统分析结果。

1. 6 统计学方法应用SPSS 16. 0 统计软件分析数据。结果以珋x ± s 表示,组间比较用单因素方差分析及Tukey’s 法; Probit 进行HSC IC50分析。

2 结果

2. 1 CPhGs 对HSC 的IC50由Fig 1 可知,随着CPhGs 药物浓度的增加,HSC 的抑制率逐渐增加,CPhGs 在500 mg·L - 1浓度时,抑制率达到73. 4%,采用Probit 分析,计算CPhGs 药物的IC50为119. 125mg·L - 1。

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2. 2 不同浓度、不同时间CPhGs 对rrPDGF-BB诱导HSC 细胞的增殖抑制作用与正常对照组比较, rrPDGF-BB( 10 ng·L - 1 ) 组的HSC 细胞明显增加,其中以48 h 增殖最为明显( P < 0. 01) ,提示模型构建成功; 与rrPDGF-BB 组比较,除25 mg·L - 1 的CPhGs 对HSC 的抑制作用在24 h 及48 h 作用不明显以外,余CPhGs 组均能不同程度地抑制rrPDGFBB诱导的HSC 的增殖,差异有统计学意义( P <0. 05) ,其中rrPDGF-BB + CPhGs 100 mg·L - 1 剂量组的抑制率最高达47. 20%; 以抑制率表现最佳的CPhGs 100 mg·L - 1进行药物作用时间的考察,CPhGs

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作用于细胞48 h 较24 h 时抑制率明显增加,但48 h后抑制率增加逐渐平缓,72 h 时抑制率最佳。说明CPhGs 发挥作用的最佳时间为rrPDGF-BB 刺激HSC 细胞48 h,后续时间,CPhGs 的抑制率增加趋于稳定,见Tab 2。

2. 3 CPhGs 对rrPDGF-BB 刺激的HSC ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun 和Collagen Ⅰ mRNA 表达的影响RT-PCR 检测ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun、Collagen Ⅰ及β-actin 基因表达,25 ~ 100 mg·L - 1浓

度的CPhGs 均可不同程度地下调细胞ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun、Collagen I 的mRNA 表达,结果显示: 与正常对照组比较,在rrPDGF-BB 组ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun 和Collagen Ⅰ mRNA 的表达水平

( P < 0. 05) 明显增高; 与rrPDGF-BB 组比较,CPhGs不同浓度药物组的ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun 和Collagen Ⅰ mRNA 表达强度均有所下降( P <0. 05) ,差异有统计学意义( Fig 2) 。

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2. 4 CPhGs 对rrPDGF-BB 刺激的HSC ERK1 /2、p-ERK1 /2和Collagen Ⅰ蛋白表达的影响如Fig 3所示, rrPDGF-BB 刺激的HSC ERK1 /2、p-ERK1 /2和Collagen Ⅰ蛋白表达较正常组明显增加,CPhGs( 25、50、75、100 mg·L - 1 ) 给药组均可不同程度地抑制rrPDGF-BB 诱导的HSC ERK1 /2、p-ERK1 /2和CollagenⅠ蛋白表达,其中以CPhGs100 mg·L - 1 给药组作用效果最为明显。

3 讨论

PDGF 主要源于血液中的血小板、肝窦内皮细胞、HSC、单核细胞、肝库普弗细胞等[9]。PDGF 包括-AA,-AB,-BB 3 种亚型,其中PDGF-BB 主要位于肝脏,促HSC 增殖的作用也最强,能促进HSC 活化增殖、胶原分泌,是目前已知的促HSC 增殖的细胞因子和促有丝分裂原; 病理条件下静止的HSC 表型会被激活,在肝纤维化进程中扮演着重要角色,能促使肝内的细胞- 细胞、细胞- 基质、基质- 介质间相互作用,在复杂的网络系统中,促使细胞大量增殖;合成并分泌以胶原为主的ECM 和细胞因子、表达α-SMA、多种细胞因子及其受体、同时具有收缩功能。因此抑制rrPDGF-BB 对HSC 的生物学作用对防治肝纤维化有重要的意义。ERK1 /2可被多种癌基因产物激活后向核内传递信号,磷酸化和活化核内的效应分子,调节下游核转录因子的表达,如c-myc、c-fos、c-jun、cyclin-D1、Bcl-2 等,最终启动与调节细胞的生长、发育、分化、凋亡等多种生理过程相关的靶基因转录,发挥促进细胞的增殖、浸润、转移与恶性转化的功能[10]。c-fos 和c-jun 在成人正常组织中低表达,而在许多恶性肿瘤及其癌前病变中出现过度表达[11 - 12]。提示c-fos 和c-jun 的激活是细胞由正常状态向疾病状态转化的

一个重要的生物学标志[13]。RT-PCR 扩增检测ERK1 /2、α-SMA、c-fos、c-jun、Collagen Ⅰ mRNA 研究结果提示,PDGF /ERK1 /2信号通路被激活,CPhGs 可能通过阻断PDGF /ERK 信号通路中ERK1 /2、c-fos、c-jun、α-SMA、Collagen Ⅰ mRNA 表达而起到治疗肝纤维化的作用。所以rrPDGF-BB 作为一种损伤因素参与到肝纤维化的过程中,防治肝纤维化的重要

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途径之一是阻断rrPDGF-BB 对HSC 的生物学作用。有研究[14 - 15]发现HSC 中Ⅰ、Ⅲ型胶原的表达与ERK1 /2有关,抑制HSC ERK1 /2的活化或表达后,

Ⅰ、Ⅲ型胶原的表达将被抑制,ERK1 /2的表达随着肝纤维化的进展而明显增加,且与α-SMA 的分布正相关[16]。因此以CPhGs 作为干预药物,观察CPhGs对rrPDGF-BB 刺激的HSC 增殖活性、Ⅰ型胶原、ERK1 /2

与α-SMA 表达的影响,可能成为CPhGs 治疗肝纤维化的作用靶点。本研究结果显示,50 ~ 100mg·L - 1 浓度的CPhGs,对rrPDGF-BB 刺激的HSC增殖活性具有明显的抑制作用,除25 mg·L - 1 浓度的CPhGs 对rrPDGF-BB 刺激的HSC ERK1 /2 mRNA的表达无明显差异外,其余浓度组的CPhGs ERK1 /2及α-SMA mRNA 的表达均有明显抑制作用,对rrPDGF-BB 刺激的HSC ERK1 /2、p-ERK1 /2和Collagen Ⅰ蛋白表达也具有抑制作用,随CPhGs 浓度的增加抑制作用增强。

肉苁蓉作为一种名贵的中药材,在推动新疆特色沙漠产业的发展中具有重要地位; 本研究对CPhGs 药物的抗肝纤维化作用及机制进行研究,显示CPhGs 能够阻断PDGF 介导的HSC 的活化及增殖作用,同时抑制胶原纤维蛋白的分泌,这可能是通过CPhGs 药物干扰PDGF /ERK 信号级联系统的相关信号分子及其磷酸化水平、抑制PDGF 诱导的HSC 活化和增殖来实现的。

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