徐 元, 陳 龍, 章丹丹?
(1. 上海中醫(yī)藥大學(xué)交叉科學(xué)研究院, 上海201203; 2. 上海中醫(yī)藥大學(xué)科技實(shí)驗(yàn)中心分析測(cè)試室, 上海
201203)
風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、 慢性病毒感染、 腫瘤等疾病的發(fā)展過(guò)程中都伴有骨密度減少、 破骨細(xì)胞異?;罨?-3], 同時(shí)乳腺癌、 肺癌、 前列腺癌晚期常見(jiàn)骨轉(zhuǎn)移, 其一旦發(fā)生將伴發(fā)病理性骨折、 脊髓壓迫、疼痛等, 降低患者生活質(zhì)量, 甚至危及生命[4]。破骨細(xì)胞的分化依賴成骨細(xì)胞產(chǎn)生的核因子-κB 受體活化因子配體(RANKL) 與破骨細(xì)胞前體細(xì)胞膜上的核因子κB 受體活化因子(RANK) 相互作用活化, 兩者結(jié)合后促進(jìn)骨吸收, 并抑制破骨細(xì)胞凋亡[5]。
中醫(yī)藥在干預(yù)乳腺癌等腫瘤中, 不僅可抑制腫瘤生長(zhǎng), 在轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)還具有延緩骨轉(zhuǎn)移發(fā)生及減少溶骨性損傷的作用。 中醫(yī)認(rèn)為, 腫瘤屬于“巖證”“惡核” “石瘕” “石疽” 等范疇, 清熱解毒、 活血化瘀、 扶正祛邪、 軟堅(jiān)散結(jié)、 化痰祛濕等是中醫(yī)治療腫瘤的常用方法[6]。 白花蛇舌草味甘、 淡,性涼, 具有清熱解毒、 利尿消腫、 活血止痛之功效[7]; 半枝蓮味辛、 苦, 性寒, 具有清熱解毒、散瘀活血之功效[8], 兩者均為清熱解毒藥, 臨床上常相須為用以治療各種炎癥、 腫瘤等。 現(xiàn)代藥理研究表明, 兩者提取物或所含成分對(duì)結(jié)直腸癌、 肝癌、 膀胱癌等均具有抑制作用[9-11], 也是乳腺癌治療的核心藥對(duì)[12], 但尚未開展其對(duì)破骨細(xì)胞分化及腫瘤骨轉(zhuǎn)移的研究。 前期預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)白花蛇舌草-半枝蓮藥對(duì)不同配比提取物及其不同極性組分進(jìn)行活性導(dǎo)向的追蹤分離, 發(fā)現(xiàn)等比提取的乙酸乙酯組分抑制體外破骨細(xì)胞分化活性最強(qiáng), 故本實(shí)驗(yàn)基于RANKL 誘導(dǎo)RAW264.7 細(xì)胞分化作為破骨細(xì)胞模型, 探討該組分抑制破骨細(xì)胞分化的機(jī)制, 為其臨床治療腫瘤骨轉(zhuǎn)移或其他骨性疾病提供參考。
1.1 試藥 白花蛇舌草(批號(hào)050815)、 半枝蓮(批號(hào)050621) 飲片購(gòu)自上海養(yǎng)和堂藥業(yè)連鎖經(jīng)營(yíng)有限公司, 經(jīng)上海市食品藥品檢驗(yàn)所專家鑒定為正品(報(bào)告書編號(hào)20080338、 20080337)。 對(duì)羥基苯乙酮、 野黃芩苷、 木犀草素、 芹菜素由上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院中藥化學(xué)課題組提供, 含有量均>98%。 小鼠巨噬細(xì)胞株RAW264.7 購(gòu)自美國(guó)ATCC公司; RPMI-1640 培養(yǎng)基干粉購(gòu)自美國(guó)Gibco 公司; 胎牛血清購(gòu)自美國(guó)HyClone 公司; 噻唑藍(lán)(MTT)、 二甲基亞砜(DMSO)、 Trizol RNA 提取試 劑、 HighCapacity cDNA Reverse Transcription Kits、 miR-155 引 物 套 裝 及 TaqMan Small RNA Assays 購(gòu)自美國(guó)Life Technologies 公司; RealMaster-Mix SYBR Green 試劑盒購(gòu)自美國(guó)羅氏公司;RANKL 購(gòu)自美國(guó)Peprotech 公司; PVDF 膜購(gòu)自美國(guó)Millipore 公司; BCA 蛋白濃度測(cè)定試劑盒、 抗酒石酸酸性磷酸酶檢測(cè)試劑盒購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司; 抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP) 染色試劑盒購(gòu)自美國(guó)Sigma 公司; RANK、 腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6 (TRAF6)、 活化T 細(xì)胞核因子cl (NFATc1)、 組織蛋白酶K 抗體購(gòu)自美國(guó)Santa Cruz 公司; 引物由生工生物工程(上海) 股份有限公司合成。 其他溶劑均為分析純, 購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
1.2 儀器 Delta Series 生物安全柜 (美國(guó)Labconco 公司); CO2培養(yǎng)箱、 高分辨質(zhì)譜儀(美國(guó)Thermo 公司); 倒置顯微鏡(日本Olympus 公司); Centrifuge 5810R 低溫高速離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf 公司); Cellometer Auto T4 全自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀(美國(guó)Nexcelom 公司); Spectra MAX190 酶標(biāo)儀(美國(guó)MD 公司); QB-9006 恒溫微孔板快速振蕩器(海門市其林貝爾儀器有限公司); 7500Fast System熒光定量PCR 儀(美國(guó)Applied Biosystems 公司);PowerPacTMHC 電 泳儀 (美國(guó)Bio-Rad 公司);Tanon NIM2045 凝膠成像系統(tǒng)(上海天能科技有限公司); UPLC (美國(guó)Waters 公司)。
2.1 白花蛇舌草-半枝蓮藥對(duì)乙酸乙酯組分(YDW11) 制備及成分鑒定 白花蛇舌草、 半枝蓮以1 ∶1 比例加水提取, 取適量浸膏溶于蒸餾水中,乙酸乙酯萃取, 即得相應(yīng)組分。
取適量YDW11 溶于DMSO 溶液中, 離子源噴霧電壓正、 負(fù)離子模式下分別為3.5、 3.2 kV; 毛細(xì)管溫度350 ℃; 鞘氣、 輔助氣體積流量35、15 arb (1 arb =0.3 L/min); 反 吹 氣 體 積 流 量1 arb; 離子源霧化溫度300 ℃。 S-Lens 級(jí)別60;離子檢測(cè)方式全掃描(Full Scan), 分辨率60 000。二級(jí)采用10 個(gè)峰的DDA 檢測(cè)模式(數(shù)據(jù)依賴分析模式); 分辨率15 000; 碰撞能35 eV; 動(dòng)態(tài)排除時(shí)間10 s。
YDW11 以5 mg/mL 質(zhì)量濃度溶于甲醇中進(jìn)行UPLC 分析, 條件為Waters Acquity UPLC HSS T3色譜柱; 流動(dòng)相乙腈-0.1%甲酸; 柱溫40 ℃。
2.2 YDW11 對(duì)細(xì)胞活力的影響 RAW264.7 細(xì)胞以1×104/100 μL 密度接種于96 孔板中, 培養(yǎng)過(guò)夜, 設(shè) 置 對(duì) 照 組、 模 型 組、 YDW11 組 (25、50 μg/mL), 刺激處理24 h 后棄去上清, 每孔加入RPMI 1640 100 μL、 MTT (PBS 溶解為5 g/L)10 μL, 繼續(xù)培養(yǎng)4 h 后棄去上清, 加入100 μL DMSO, 置于搖床上至結(jié)晶完全溶解, 酶標(biāo)儀讀取490 nm 下 吸 光 度, 以 對(duì) 照 組 為100%, 計(jì) 算YDW11 對(duì)細(xì)胞活力的影響。 每組設(shè)3 個(gè)復(fù)孔, 實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
2.3 YDW11 對(duì)陽(yáng)性多核細(xì)胞數(shù)的影響 RAW264.7 細(xì)胞在10%FBS1640 條件下以10 000/孔培養(yǎng)于24 孔板中, 分組同“2.2” 項(xiàng), 貼壁生長(zhǎng)過(guò)夜, 第2 天在相同條件下加藥物預(yù)處理24 h, 第3 天在相同條件下加入誘導(dǎo)劑RANKL (終質(zhì)量濃度100 ng/mL), 再加入藥物進(jìn)行處理, 隔天換液并加入上述誘導(dǎo)劑和藥物, RANKL 誘導(dǎo)處理7 d后根據(jù)TRAP 染色試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行染色, 200 倍鏡下隨機(jī)選取5 個(gè)視野觀察細(xì)胞分化情況, 具有3個(gè)及3 個(gè)以上細(xì)胞核的多核細(xì)胞認(rèn)定為破骨樣細(xì)胞, 對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù), 并進(jìn)行典型破骨樣細(xì)胞圖像采集。 實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
2.4 TRAP 活性檢測(cè) RAW264.7 細(xì)胞在10%FBS1640 條件下以10 000/孔培養(yǎng)于24 孔板中, 分組同“2.2” 項(xiàng), 貼壁生長(zhǎng)過(guò)夜, 第2 天在相同條件下加藥物預(yù)處理24 h, 第3 天在相同條件加入誘導(dǎo)劑RANKL (終質(zhì)量濃度100 ng/mL), 再加入藥物進(jìn)行處理, 隔天換液并加入上述誘導(dǎo)劑和藥物,誘導(dǎo)處理7 d 后棄去上清, PBS 洗滌1 次后每孔加入100 μL PBS, 刮取細(xì)胞并收集細(xì)胞懸液, 150 W下超聲3 次, 每3 s 間歇2 s, 超聲后4 ℃、12 000 r/min下離心15 min, 取上清, 根據(jù)TRAP試劑盒說(shuō)明書檢測(cè)TRAP 活性, 同時(shí)采用BCA 蛋白測(cè)定試劑盒測(cè)定樣品蛋白濃度。 實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
2.5 YDW11 對(duì)TRAP、 樹突狀細(xì)胞-特異性跨膜蛋白(DC-STAMP)、 NFATc1 基因表達(dá)的影響
RAW264.7 細(xì)胞在10%FBS1640 條件下以10 000/孔培養(yǎng)于24 孔板中, 分組同“2.2” 項(xiàng), 貼壁生長(zhǎng)過(guò)夜, 第2 天在洗脫條件下加藥物預(yù)處理24 h, 第3 天在相同條件下加入誘導(dǎo)劑RANKL (終質(zhì)量濃度100 ng/mL), 再加入藥物進(jìn)行處理, 隔天換液并加入上述誘導(dǎo)劑和藥物, 誘導(dǎo)處理7 d 后收集RNA 樣品, Trizol 法提取RNA, 根據(jù)樣品吸光度計(jì)算RNA 濃度, 將其調(diào)整至500 ng/μL, 按RT 試劑盒說(shuō)明書逆轉(zhuǎn)成cDNA 樣品后, 根據(jù)PCR 試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次, 引物序列見(jiàn)表1。
表1 引物序列Tab.1 Primer sequences
2.6 YDW11 對(duì)RANK、 TRAF6、 NFATc1、 組織蛋白酶K 蛋白表達(dá)的影響 RAW264.7 細(xì)胞在10%FBS1640 條件下以10 000/孔培養(yǎng)于24 孔板中, 分組同“2.2” 項(xiàng), 貼壁生長(zhǎng)過(guò)夜, 第2 天在相同條件下加入藥物預(yù)處理24 h, 第3 天在相同條件下加入誘導(dǎo)劑RANKL (終質(zhì)量濃度100 ng/mL), 再加入藥物進(jìn)行處理, 隔天換液并加入上述誘導(dǎo)劑和藥物, 誘導(dǎo)處理7 d 后收集蛋白, 100 W 下超聲3次, 每3 s 間歇2 s, 超聲后4 ℃、 12 000 r/min 下離心15 min, 取上清, BCA 蛋白測(cè)定試劑盒測(cè)定樣品蛋白濃度, 每孔上樣30 μg 蛋白, 在SDSPAGE 凝膠中電泳, 轉(zhuǎn)膜后5% 牛奶封閉, 檢測(cè)RANK、 TRAF6、 NFATc1、 cathepsin K 蛋白表達(dá)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
2.7 YDW11 對(duì)miR-155 表達(dá)的影響 RAW264.7細(xì)胞在10%FBS1640 條件下以10 000/孔培養(yǎng)于24孔板中, 分組同“2.2” 項(xiàng), 貼壁生長(zhǎng)過(guò)夜, 第2天在相同條件下加入藥物預(yù)處理24 h, 第3 天在相同條件下加入誘導(dǎo)劑RANKL (終質(zhì)量濃度100 ng/mL), 再加入藥物進(jìn)行處理, 隔天換液并加入上述誘導(dǎo)劑和藥物, 誘導(dǎo)處理7 d 后收集RNA樣品, 采用Trizol 法提取總RNA, 根據(jù)Taqman Small RNA 試劑盒說(shuō)明書, 各樣品取10 ng 總RNA, 逆轉(zhuǎn)成cDNA 后進(jìn)行PCR 反應(yīng), 檢測(cè)miR-155 表達(dá)。 實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。
2.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 通過(guò)SPSS21.0 軟件進(jìn)行處理,組間資料比較采用單因素方差分析, 計(jì)量資料以(±s) 表示。 P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3.1 成分鑒定 YDW11 中可能含有16 種成分。通過(guò)比較YDW11 和各成分UPLC 色譜圖(圖1),鑒定出對(duì)羥基苯乙酮、 野黃芩苷、 木犀草素、 芹菜素。
圖1 各成分UPLC 色譜圖Fig.1 UPLC chromatogram of various constituents
3.2 YDW11 對(duì)細(xì)胞活力的影響 圖2 顯示, 與對(duì)照組比較, YDW11 組對(duì)細(xì)胞活力無(wú)明顯影響(P>0.05)。
圖2 YDW11 對(duì)細(xì)胞活力的影響Fig.2 Effect of YDW11 on cell viability
3.3 YDW11 對(duì)陽(yáng)性多核細(xì)胞數(shù)的影響
RAW264.7 細(xì)胞體積較小, 鏡下觀察呈圓形、 多角形等, 一般只含有1 個(gè)細(xì)胞核, 極少數(shù)有2 個(gè)核,TRAP 染色陰性; 與單核巨噬細(xì)胞比較, 破骨細(xì)胞體積明顯增大, 部分細(xì)胞質(zhì)可見(jiàn)空泡狀, 細(xì)胞核數(shù)≥3,TRAP 染色陽(yáng)性。 圖3 顯示, 對(duì)照組無(wú)明顯TRAP染色陽(yáng)性多核細(xì)胞(細(xì)胞核≥3), 模型組顯著增加(P<0.01), YDW11 組顯著減少(P<0.01)。
3.4 YDW11 對(duì)TRAP 酶活性的影響 圖4 顯示,與對(duì)照組比較, 模型組酶活性顯著升高 (P <0.05); 與模型組比較, YDW11 組酶活性有所降低, 以50 μg/mL 組更顯著(P<0.05)。
圖3 YDW11 對(duì)陽(yáng)性多核細(xì)胞數(shù)的影響(×200)Fig.3 Effect of YDW11 on positive polykaryocyte count (×200)
圖4 YDW11 對(duì)TRAP 酶活性的影響Fig.4 Effect of YDW11 on TRAP enzyme activity
3.5 YDW11 對(duì)TRAP、 DC-STAMP、 NFATc1 基因表達(dá)的影響 圖5 顯示, 與對(duì)照組比較, 模型組TRAP、 DC-STAMP、 NFATc1 基因表達(dá)顯著升高(P<0.01); 與模型組比較, YDW11 組三者基因表達(dá)有所降低, 以50 μg/mL 組更顯著 (P <0.05,P<0.01)。
3.6 YDW11 對(duì)RANK、 TRAF6、 NFATc1、 組織蛋白酶K 蛋白表達(dá)的影響 圖6 顯示, 與對(duì)照組比較, 模型組RANK、 TRAF6、 NFATc1、 組織蛋白酶蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.05, P<0.01); 與模型組比較, YDW11 組三者蛋白表達(dá)顯著降低(P<0.05, P<0.01), 并呈劑量依賴性。
圖5 YDW11 對(duì)TRAP、 DC-STAMP、 NFATc1 基因表達(dá)的影響Fig.5 Effects of YDW11 on TRAP, DC-STAMP, NFATc1 gene expressions
圖6 YDW11 對(duì)RANK、 TRAF6、 NFATc1、 組織蛋白酶K 蛋白表達(dá)的影響Fig.6 Effects of YDW11 on RANK, TRAF6, NFATc1, cathepsin K protein expressions
3.7 YDW11 對(duì)miR-155 表達(dá)的影響 圖7 顯示,與對(duì)照組比較, 模型組miR-155 表達(dá)顯著下降(P<0.05); 與模型組比較, YDW11 組其表達(dá)有所升高, 以50 μg/mL 組更顯著(P<0.01)。
圖7 YDW11 對(duì)miR-155 表達(dá)的影響Fig.7 Effect of YDW11 on miR-155 expression
骨是一個(gè)代謝活躍的器官, 在整個(gè)生命周期中都在進(jìn)行不斷的更新和改進(jìn)。 正常情況下, 成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨基質(zhì)合成、 破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收維持著骨完整性的平衡, 數(shù)量與活性正常的兩者對(duì)正常的骨轉(zhuǎn)換至關(guān)重要, 若功能失調(diào)將導(dǎo)致骨骼形態(tài)結(jié)構(gòu)異常, 如骨質(zhì)疏松時(shí)骨量減少, 而骨硬化癥時(shí)骨量增多, 當(dāng)骨形成動(dòng)態(tài)平衡被打破, 破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收大于成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成時(shí), 就會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松[13]。 由在腫瘤發(fā)生骨轉(zhuǎn)移時(shí), 常伴有骨密度減少及破骨細(xì)胞異?;罨?, 故防治骨質(zhì)疏松最重要的方式之一就是抑制破骨細(xì)胞活性、 減少骨吸收。
酸性磷酸酶也稱為酸性磷酸酯酶, 在酸性條件下可催化磷酸酯鍵水解, 其主要分為兩類, 一類是抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP), 一類是抗氟離子酸性磷酸酶[14], 其中前者是一種糖基化的含金屬蛋白酶, 主要存在于巨噬細(xì)胞、 破骨細(xì)胞、Gaucher 細(xì)胞、 紅細(xì)胞、 血小板、 脾臟毛狀細(xì)胞、單核吞噬細(xì)胞中, 但在肺泡巨噬細(xì)胞和破骨細(xì)胞中含有量最豐富, 而單核細(xì)胞的前體則不含該酶[15],它在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、 細(xì)胞增殖、 分化等方面起到重要作用[16]。 本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 經(jīng)核因子-κB 受體活化因子配體(RANKL) 處理7 d 后, 模型組中存在大量破骨細(xì)胞(細(xì)胞質(zhì)呈空泡狀、 細(xì)胞核數(shù)目≥3、 體積明顯增大、 TRAP 染色陽(yáng)性), 但在白花蛇舌草-半枝蓮藥對(duì)乙酸乙酯組分(YDW11) 干預(yù)下破骨細(xì)胞明顯減少, 同時(shí)TRAP 表達(dá)及酶活性也被顯著抑制。
核因子-κB 受體活化因子(RANK) 是由其配體RANKL (TRANCE/OPGL/ODF) 激活的在樹突細(xì)胞上鑒定的TNFR 家族成員, 可促進(jìn)樹突狀細(xì)胞存活和破骨細(xì)胞分化[13]。 RANKL 促進(jìn)破骨細(xì)胞前體分化的過(guò)程中, 能誘導(dǎo)活化T 細(xì)胞核因子cl(NFATcl)、 樹突狀細(xì)胞-特異性跨膜蛋白 (DCSTAMP) 表達(dá), 而且前者可通過(guò)后者上調(diào)破骨細(xì)胞前體細(xì)胞間的融合, 從而促進(jìn)破骨細(xì)胞分化[17]。腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6 (TRAF6) 是NF-κB受體活化因子(RANK) 的重要銜接分子, 它與RANK 的耦聯(lián)對(duì)破骨細(xì)胞骨吸收功能的維持至關(guān)重要[18]; 組織蛋白酶K 是一種溶酶體半胱氨酸蛋白酶, 被認(rèn)為在骨再吸收過(guò)程中由破骨細(xì)胞特異性表達(dá)[19]。 本實(shí)驗(yàn)證實(shí), YDW11 可顯著抑制破骨細(xì)胞分化重要蛋白和基因的表達(dá), 抑制破骨細(xì)胞分化。
miRNA 是一種在細(xì)胞分化、 組織發(fā)育階段特異性表達(dá), 主要參與基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)的內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA, 可通過(guò)與mRNA 配對(duì)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)使得翻譯抑制或mRNA 降解, 在許多生理或病理過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用, 包括細(xì)胞分化、 免疫發(fā)展、 癌癥轉(zhuǎn)化等[20-21]。 研究表明, 多種miRNA 在破骨細(xì)胞分化的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用,如miR-223、 miR-21、 miR-503、 miR-155 等[2], 其中miR-155 作為miRNAs 家族一員, 是一種炎癥相關(guān)的多功能microRNA, 與免疫功能和細(xì)胞凋亡有關(guān), 活化T 細(xì)胞、 B 細(xì)胞、 巨噬細(xì)胞可誘導(dǎo)其表達(dá)[20]。 研究表明, 在RAW264.7 向破骨細(xì)胞分化時(shí), miR-155 表達(dá)顯著下降, 而提升其表達(dá)可使破骨細(xì)胞分化受到抑制[22]。 本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 經(jīng)RANKL處理7 d 后, 模型組中miR-155 表達(dá)顯著降低, 而YDW11 在50 μg/mL 劑量下可大大提升其表達(dá)。
中藥復(fù)方配伍靈活多變, 可依據(jù)癥狀種類及輕重辨證論治, 隨證加減, 藥對(duì)是中藥諸多配伍形式中的一種, 為其最小單位[23]。 課題組前期對(duì)白花蛇舌草-半枝蓮藥對(duì)不同部位組分進(jìn)行提取分離,尋找活性部位或成分, 并對(duì)其中的化學(xué)成分進(jìn)行初步分析和質(zhì)量控制, 有助于該藥對(duì)藥用價(jià)值的進(jìn)一步開發(fā)。
綜上所述, YDW11 可通過(guò)上調(diào)miR-155 表達(dá)、下調(diào)相關(guān)基因和蛋白表達(dá)抑制RANKL 誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化, 提示其具有抑制腫瘤骨轉(zhuǎn)移的潛能, 可為臨床相關(guān)治療提供一定參考。