胡文龍,褚夫江,鄭曉燕,鄭少婷,盧雪梅,金小寶,朱家勇(廣東藥學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院/藥用生物活性物質(zhì)研究所/廣東省生物活性藥物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510006)
羅仙子提取物對(duì)H2O2損傷平滑肌細(xì)胞的保護(hù)作用
胡文龍,褚夫江,鄭曉燕,鄭少婷,盧雪梅,金小寶,朱家勇
(廣東藥學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院/藥用生物活性物質(zhì)研究所/廣東省生物活性藥物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510006)
目的觀察羅仙子低分子量多肽提取物對(duì)SD大鼠大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞氧化應(yīng)激狀態(tài)下的保護(hù)作用。方法原代培養(yǎng)SD大鼠大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞,傳代鑒定后分為對(duì)照組、模型組、羅仙子低分子量多肽提取物3個(gè)劑量組。H2O2誘導(dǎo)大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞損傷模型,采用四甲基偶氮唑藍(lán)比色法檢測(cè)細(xì)胞存活數(shù)量,流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況,比色法測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)液中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶、H2O2酶的活性及丙二醛含量。結(jié)果建立H2O2損傷模型的半數(shù)抑制濃度為480 μmol/mL。羅仙子低分子量多肽提取物各濃度干預(yù)組的細(xì)胞活力均明顯高于H2O2損傷模型組(P<0.05),并能顯著降低氧化應(yīng)激損傷的大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞所釋放的丙二醛,提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和H2O2酶的活性。結(jié)論羅仙子低分子量多肽提取物具有減輕H2O2損傷細(xì)胞的作用。
羅仙子低分子量多肽提取物;大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞;氧化應(yīng)激
動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是心腦血管疾病發(fā)生的最直接原因之一[1],其確切發(fā)病機(jī)制還未被完全闡明,氧化應(yīng)激損傷是其中的一個(gè)重要機(jī)制。在血管的增齡性變化過(guò)程中,動(dòng)脈中層的平滑肌細(xì)胞在氧化應(yīng)激環(huán)境下的病理性增殖、凋亡和氧化應(yīng)激信號(hào)分子的激活,是AS發(fā)生的重要環(huán)節(jié),因此抗炎、抗氧化和抑制平滑肌細(xì)胞增殖是實(shí)現(xiàn)抗AS的重要途徑。羅仙子原名蛆,又稱(chēng)五谷蟲(chóng)、谷蟲(chóng),為我國(guó)傳統(tǒng)天然藥材之一?,F(xiàn)已有不少研究證實(shí)羅仙子具有抗病毒[2]、抗腫瘤[3-5]、抗菌抗炎[6-7]、抗氧化[8-9]等功效。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)羅仙子低分子量多肽提取物可降低AS小鼠與大鼠的血脂及炎癥因子水平,有效抑制AS的發(fā)生與發(fā)展[6,10]。在進(jìn)一步的研究中,篩選獲得了羅仙子低分子量多肽提取物(相對(duì)分子質(zhì)量<30 000),并對(duì)其在AS小鼠體內(nèi)抗AS的作用進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果顯示該低分子量多肽提取物能有效改善動(dòng)脈的粥樣化病變,有效降低動(dòng)物血清中IL-1α及TNF-α的水平。同時(shí),還發(fā)現(xiàn)經(jīng)羅仙子低分子量多肽提取物處理后動(dòng)物的動(dòng)脈血管內(nèi)膜完整性良好,血管內(nèi)膜下浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞數(shù)量減少[7]?;诖耍緦?shí)驗(yàn)以氧化應(yīng)激損傷狀態(tài)下的SD大鼠血管平滑肌細(xì)胞作為模型,用羅仙子低分子量多肽提取物干預(yù)氧化應(yīng)激損傷狀態(tài)下的大鼠血管平滑肌細(xì)胞,探討其對(duì)氧化應(yīng)激損傷的大鼠平滑肌細(xì)胞的影響。
1.1 試劑與儀器
SD大鼠大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞,原代培養(yǎng),傳代后本實(shí)驗(yàn)室保存;DMEM高糖培養(yǎng)基(Gibco公司);胎牛血清、PI(MP公司);Ⅱ型膠原蛋白酶(Worthington公司);兔抗 α-SM抗體(Abcam公司);MTT、Ⅳ型彈性蛋白酶(Sigma公司);谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、H2O2酶(CAT)及丙二醛(MDA)試劑盒(南京建成生物工程研究所);羊抗兔二抗、DAPI(碧云天生物技術(shù)研究所);AnnexinⅤ(Biolegend公司);其他試劑為分析純。
1.2 SD大鼠大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的原代與傳代培養(yǎng)
參照文獻(xiàn)[11],取4~6周齡雄性SD大鼠大動(dòng)脈,剝凈血管外脂肪和結(jié)締組織,縱向切開(kāi)血管,刮除內(nèi)皮后剪碎,用膠原蛋白酶和彈性蛋白酶消化獲取大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞。此后隔天更換培養(yǎng)液,直至形成單層細(xì)胞,用含0.25%胰酶消化,進(jìn)行傳代培
養(yǎng),鑒定后取5~10代細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。
1.3 免疫熒光和流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)平滑肌細(xì)胞α-SM表達(dá)情況
將潔凈的圓形小玻片置于細(xì)胞培養(yǎng)孔中,細(xì)胞濃度調(diào)至每片5×104個(gè),次日取出板孔中細(xì)胞爬片,4%(φ)多聚甲醛固定15 min,PBS洗滌2~3次;滴加封閉液覆蓋爬片,室溫靜置60 min;加入稀釋度為1∶200的兔抗α-SM抗體,37℃孵育90 min,PBS洗滌同上;滴加稀釋度為1∶200的羊抗兔IgG-FITC,洗滌完畢后在熒光顯微鏡下觀察拍照。
1.4 MTT法測(cè)定細(xì)胞活性
取生長(zhǎng)狀態(tài)良好細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞密度為8×104個(gè)/mL,按0.1 mL含細(xì)胞的培養(yǎng)液接種于96孔板培養(yǎng)24 h,隨機(jī)分為對(duì)照組、H2O2模型組、羅仙子低分子量多肽提取物組(0、5、20、80 μg/mL)。培養(yǎng)12 h后棄除培養(yǎng)基,各孔都加入篩選獲得H2O2(IC50);12 h后更換為100 μL/孔MTT,4 h后再次更換為100 μL/孔DMSO,待紫色結(jié)晶充分溶解后用酶標(biāo)儀測(cè)490 nm處的吸收值(A值)。實(shí)驗(yàn)設(shè)3個(gè)平行孔同時(shí)設(shè)定陰性對(duì)照和空白對(duì)照組,結(jié)果重復(fù)3次。
1.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況
將細(xì)胞按2×105個(gè)/孔接種6孔板,24 h后分組和給藥情況參照“1.4”;實(shí)驗(yàn)完畢后分別收集上清液和細(xì)胞,加入1 mL結(jié)合緩沖液重懸細(xì)胞,離心后沉淀重懸在 100 μL的結(jié)合緩沖液中,加入 2 μL AnnexinⅤ,避光反應(yīng)15 min后加入2 μL PI,繼續(xù)反應(yīng)5 min,流式細(xì)胞儀檢測(cè)其凋亡情況。
1.6 檢測(cè)指標(biāo)
收集“1.5”實(shí)驗(yàn)處理后細(xì)胞上清液,按GSH-Px、MAO、SOD、CAT及MDA試劑盒說(shuō)明書(shū)要求測(cè)定各指標(biāo)含量。
1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
2.1 SD大鼠大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞原代與傳代培養(yǎng)情況
培養(yǎng)24 h后,細(xì)胞貼壁呈長(zhǎng)梭形,胞核呈桿狀或橢圓狀,可見(jiàn)2個(gè)或2個(gè)以上的核仁;72 h后,細(xì)胞呈束狀排列;2周后,各細(xì)胞群融合,呈波峰和波谷樣形態(tài);傳代后細(xì)胞形態(tài)穩(wěn)定。見(jiàn)圖1。
圖1 RASMC原代與傳代培養(yǎng)Figure 1 Primary culture and subculture of rat aortic smooth muscle cells
2.2 免疫熒光法和流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)平滑肌細(xì)胞α-SM表達(dá)情況
熒光顯微鏡下可見(jiàn),胞質(zhì)部分均著色且分布均勻,證實(shí)該細(xì)胞為血管平滑肌細(xì)胞。見(jiàn)圖2。
圖2 免疫熒光觀察大鼠血管平滑肌細(xì)胞α-SM的表達(dá)情況Figure 2 Expression of α-SM in rat aortic smooth muscle cells (200×)
2.3 MTT法測(cè)定細(xì)胞活性
不同濃度的H2O2對(duì)細(xì)胞的效應(yīng)存在較大差異:當(dāng)H2O2的濃度低于240 μmol/mL時(shí),H2O2模型組的A值高于對(duì)照組;當(dāng)其濃度高于240 μmol/ mL時(shí),細(xì)胞存活率開(kāi)始下降,并呈現(xiàn)劑量依賴(lài)性;當(dāng)
H2O2濃度為480 μmol/mL時(shí)其A值降低到陰性對(duì)照組的一半,本實(shí)驗(yàn)以此濃度作為H2O2氧化應(yīng)激劑量進(jìn)行建模,剩余約50%細(xì)胞存活。與對(duì)照組相比,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),見(jiàn)圖3A。不同濃度的羅仙子低分子量多肽提取物干預(yù)后均可抑制H2O2從而引起 A值降低,并呈劑量依賴(lài)性,與H2O2模型組相比,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),見(jiàn)圖3B。
圖3 MTT法測(cè)定細(xì)胞存活率Figure 3 Survival rate of rat aortic smooth muscle cells by MTT
2.4 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡情況
模型組的細(xì)胞凋亡率(35.77%)顯著高于對(duì)照組(4.70%,P<0.01)。不同濃度羅仙子低分子量多肽提取物(5、20、80 μg/mL)預(yù)處理后,細(xì)胞凋亡率顯著下降(22.84%、18.21%、8.85%,P<0.01),見(jiàn)圖4。
2.5 過(guò)氧化物酶含量
與對(duì)照組比較,模型組的MDA含量明顯升高(P<0.01),SOD、CAT和GSH-Px的活性明顯降低(P<0.01);羅仙子低分子量多肽提取物干預(yù)后能夠顯著提高SOD、CAT和GSH-Px活性(P<0.05或P<0.01),降低MDA含量(P<0.01),見(jiàn)表1。
圖4 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡Figure 4 Apoptosis of rat aortic smooth muscle cells
表1 羅仙子低分子量多肽提取物對(duì)模型大鼠血管平滑肌細(xì)胞MDA、SOD、CAT和GSH-Px活性的影響Table 1 Expression of MDA,SOD,CAT and GSH-Px in rat aorta smooth muscle cells treated with LMPHE(±s,n=3)
表1 羅仙子低分子量多肽提取物對(duì)模型大鼠血管平滑肌細(xì)胞MDA、SOD、CAT和GSH-Px活性的影響Table 1 Expression of MDA,SOD,CAT and GSH-Px in rat aorta smooth muscle cells treated with LMPHE(±s,n=3)
與對(duì)照組比較:##P<0.01;與模型組比較:?P<0.05,??P<0.01。
組別 劑量/ (μg·mL-1) MDA/ (nmol·mg-1) ρ(SOD)/ (U·mL-1) ρ(CAT)/ (U·mL-1) ρ(GSH-Px)/ (U·mL-1)對(duì)照組 - 1.08±0.02 9.07±0.23 1.26±0.09 76.67±2.09模型組 - 2.33±0.05##5.59±0.21##0.73±0.01##52.18±1.05##羅仙子 低劑量 5 2.07±0.03??6.74±0.02?0.75±0.02 53.99±1.15中劑量 20 1.71±0.01??7.33±0.15??0.84±0.01??55.09±1.20高劑量 80 1.29±0.04??8.50±0.20??0.95±0.03??62.50±0.73??
在血管細(xì)胞中最重要的活性氧(ROS)是由單價(jià)還原氧生成的超氧陰離子自由基(O2-),O2
-對(duì)血管本身無(wú)毒性作用,但在SOD的作用下,可使O2-轉(zhuǎn)化為H2O2,H2O2能與還原性過(guò)渡金屬反應(yīng)生成高活性的羥自由基(OH-),其能被髓過(guò)氧化物酶(MPO)代謝生成次氯酸(HOCl)等更為不穩(wěn)定的ROS,進(jìn)一步放大血管及氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)等應(yīng)激損傷效應(yīng),特別是在斑塊的形成、破裂與血栓形成中尤為重要[12]。在各種不同形式的ROS中,H2O2的性質(zhì)較為穩(wěn)定,可被應(yīng)激狀態(tài)下細(xì)胞產(chǎn)生的CAT 或GSH-Px還原為H2O,從而達(dá)到阻斷ROS進(jìn)一步氧化損傷的目的,因此SOD和CAT的活力高低間接反映了機(jī)體清除氧自由基的能力,MDA和GSHPx含量的高低又常作為細(xì)胞受自由基攻擊的嚴(yán)重程度的間接指標(biāo);而H2O2的作用類(lèi)似于ox-LDL,能夠很好模擬體機(jī)體氧化應(yīng)激的演化進(jìn)程[13-14]?;诖?,本研究通過(guò)不同濃度H2O2損傷大鼠大動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞,結(jié)果顯示,不同濃度的H2O2對(duì)細(xì)胞的效應(yīng)存在較大差異,當(dāng)H2O2的濃度低于240 μmol/ mL時(shí),H2O2組的A值高于對(duì)照組,提示可能是較低濃度H2O2促進(jìn)細(xì)胞增殖;當(dāng)H2O2濃度高于240 μmol/mL時(shí),細(xì)胞存活率開(kāi)始下降,并隨著H2O2濃度增加而降低,呈現(xiàn)劑量依賴(lài)性。這可能由于氧化應(yīng)激強(qiáng)度超出細(xì)胞耐受范圍,開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)胞凋亡。經(jīng)篩選后獲得建立氧化應(yīng)激模型的最佳H2O2濃度為480 μmol/mL,在此濃度作用下可引起50%左右的細(xì)胞凋亡。
動(dòng)脈粥樣硬化主要表現(xiàn)為血管病變。在正常生理情況下,血管平滑肌細(xì)胞處于動(dòng)脈中層,處于靜止期,主要發(fā)揮收縮功能。在氧化應(yīng)激等病理情況下,機(jī)體內(nèi)ROS增加,誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期,增殖并移行至內(nèi)膜,吞噬ox-LDL后形成粥樣斑塊。隨著病程進(jìn)一步發(fā)展,大量蓄積的ROS會(huì)引起細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致斑塊破裂及血栓形成[12],并且由其引起的細(xì)胞凋亡效應(yīng)要遠(yuǎn)大于其所引起的細(xì)胞增殖現(xiàn)象[15],因而抵抗氧化應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡和抑制平滑肌細(xì)胞增殖是實(shí)現(xiàn)抗AS的重要途徑。目前已有不少研究證實(shí)羅仙子存在抗氧化功效,劉彬等[8]基于化學(xué)反應(yīng)法采用脫氧核糖-鐵體系和鄰苯三酚自氧化體系分別測(cè)定了不同濃度的羅仙子提取物對(duì)OH-和O2-的清除率,同時(shí)采用H2O2氧化體系測(cè)定了提取物的抗氧化值,結(jié)果顯示羅仙子提取物對(duì)OH-和O2-的IC50分別為1.93 mg/mL和3.26 mg/mL,濃度為0.5%的提取物的抗氧化值為9.01 mg/g,相當(dāng)于同濃度維生素C抗氧化值的1.29倍。同時(shí)測(cè)定了該提取物主要成分為富含小分子生物活性肽、氨基酸及糖類(lèi)且具有耐熱性質(zhì),提示這些物質(zhì)的存在均有可能加快氧自由基的清除速度,起到抗氧化的作用。在體外實(shí)驗(yàn)中,Zhu等[9]將中性蛋白酶水解獲得的羅仙子小分子多肽提取物干預(yù)處理HepG2細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)該小分子多肽成分通過(guò)有效減少胞內(nèi)ROS的含量和提高抗氧化酶活性進(jìn)而發(fā)揮體外抵抗H2O2應(yīng)激損傷的作用。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),羅仙子粗提物干預(yù)高脂血癥小鼠后可明顯逆轉(zhuǎn)肝臟的脂肪性病變,同時(shí)提高肝臟勻漿液中SOD活力,降低MDA的水平,具有一定的抗氧化和降血脂功能[10]。進(jìn)一步采用葡聚糖凝膠過(guò)濾色譜分離純化后獲得該粗提物中的小分子量多肽混合物,其相對(duì)分子質(zhì)量<30 000,并在AS小鼠體內(nèi)證實(shí)該小分子量多肽提取物為降血脂和抗AS的主要成分[7]。本實(shí)驗(yàn)借助H2O2誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞建立氧化應(yīng)激模型為研究對(duì)象,干預(yù)不同濃度羅仙子低分子量多肽提取物。結(jié)果顯示,與H2O2模型組相比,干預(yù)組細(xì)胞的凋亡率均顯著減低。另外,H2O2模型組中MDA含量明顯高于對(duì)照組,SOD、CAT和GSH-Px的活性明顯降低;應(yīng)用羅仙子低分子量多肽提取物干預(yù)后能夠提高SOD、CAT和GSH-Px活性,同時(shí)降低MDA含量,提示該低分子量多肽提取物可能通過(guò)提高平滑肌細(xì)胞的抗氧化酶活力或啟動(dòng)抗氧化相關(guān)基因,及時(shí)有效地清除氧化應(yīng)激時(shí)產(chǎn)生的過(guò)量ROS以及阻斷氧自由基傳遞鏈,從而減少細(xì)胞在過(guò)度氧化應(yīng)激狀態(tài)下的損傷。該低分子量多肽提取物的成分以及在調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)揮抗氧化功能的具體機(jī)制尚有待于進(jìn)一步探討。
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(責(zé)任編輯:幸建華)
Effect of the lower molecular peptide of housefly(Musca domestica)extractions on the injury of aortic smooth muscle cells induced by H2O2in SD rats
HU Wenlong,CHU Fujiang,ZHENG Xiaoyan,ZHENG Shaoting,LU Xuemei,JIN Xiaobao,ZHU Jiayong (Institute of Pharmaceutical Bioactive Substances Research,Guangdong Provincial Key Laboratory of Bioactive Pharmaceutical Substances,Guangzhou 510006,China)
ObjectiveTo investigate the protective effects of the lower molecular peptide of housefly(Musca domestica)extractions(LMPHE)on the oxidative stress injury of SD rat aortic smooth muscle cells (RASMC).MethodsRASMC were isolated,cultured and identified with rabbit anti-α-SM antibody.Then RASMC were divided into five groups including the control group,the model group and three LMPHE-treated groups with different concentrations.The oxidative injury model was established by hydrogen peroxide(H2O2)stimulation.The cell vitality was measured by MTT.The apoptosis of cells was determined by flow cytometry.SOD,CAT,MDA and GSH-Px activities were assayed by micro-plate spectrophotemeter.ResultsThe value of half inhibitory concentration(IC50)to establish oxidative injury model was 480 μmol/mL at 12 hours.The cell vitality was increased in different LMPHE groups compared with the model group(P<0.05).The activity of MDA was decreased,but the activities of CAT,SOD and GSH-Px were significantly enhanced in all LMPHE groups in comparison with that of the model group.ConclusionLMPHE can protect RASMC from oxidative injury induced by H2O2.
the lower molecular peptide of housefly extractions;rat aortic smooth muscle cells;oxidative stress
R285.5
:A
10.3969/j.issn.1006-8783.2015.05.017
1006-8783(2015)05-0633-05
2015-06-01
國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81274061);廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目(2012A080800016)
胡文龍(1989—),男,2013級(jí)碩士研究生,Email:wenlong_h(yuǎn)u@hotmail.com;通信作者:朱家勇,男,教授,博士研究生導(dǎo)師,主要從事藥用生物活性物質(zhì)的篩選、結(jié)構(gòu)功能與應(yīng)用研究,Email:zhujy@gdpu.edu.cn。
時(shí)間:2015-10-16 16:25
http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1413.R.20151016.1625.006.html