王巧云,李丙華,朱 莉,李 萍,韓志武#(1.青島大學(xué)藥學(xué)院,山東青島 66071;.青島市第八人民醫(yī)院藥劑科,山東青島 66100;.青島大學(xué)附屬醫(yī)院藥學(xué)部,山東青島 6600)
動脈粥樣硬化(Atherosclerosis,AS)發(fā)生于全身動脈系統(tǒng),近年來其發(fā)病率日益上升[1]。Ross提出AS是一種炎癥性疾病,探討藥物對內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)的影響,成為國內(nèi)外AS研究的熱點[2]。
齊墩果酸(Oleanic acid)是一種從天然產(chǎn)物中提取的五環(huán)三萜類化合物[3]。近十年來,齊墩果酸對心血管疾病的保護(hù)作用引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。Somova LI[4]等發(fā)現(xiàn)齊墩果酸具有抗AS的作用。Sultana N[5]報道了齊墩果酸的心血管保護(hù)作用,與其自身所具有不飽和基團(tuán)清除活性氧、提高抗氧化酶的活性有關(guān)。但是,齊墩果酸抗AS的具體機(jī)制仍有待探索。
血管內(nèi)皮細(xì)胞的氧化損傷,尤其是低密度脂蛋白氧化修飾生成的氧化性低密度脂蛋白(Oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)是誘發(fā)血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)的主要因素[6],是AS預(yù)防和治療的關(guān)鍵靶點。本研究通過復(fù)制ox-LDL誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)氧化損傷模型,探討齊墩果酸對HUVECs的保護(hù)作用,并進(jìn)一步對其機(jī)制進(jìn)行研究。
680型酶標(biāo)儀(美國Bio-Rad公司);723型分光光度計(上海第三分析儀器廠);IX50型倒置顯微鏡(日本Olympus公司);TDL-50B型低速臺式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)。
齊墩果酸(美國Sigma公司,批號:05504,純度:99%);人膽囊收縮素(CCK-8,日本同仁化學(xué)研究所,批號:C0038);ox-LDL(廣州奕源生物科技有限公司,批號:YB-002-1);維生素E(美國Sigma公司,批號:S20796-254);過氧化氫酶(CAT)測試盒(批號:20140227)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)測試盒(批號:20140220)、一氧化氮(NO)測試盒(批號:20140227)、總一氧化氮合酶(NOS)測試盒(批號:20140220)均購于南京建成生物工程研究院。
HUVECs(中國科學(xué)院上海細(xì)胞庫)。
將生長狀態(tài)良好的傳代HUVECs加入胰蛋白酶消化1 min,吹打下細(xì)胞懸液離心后棄上清液,再加入適量含有10%滅活胎牛血清、100 u/ml青霉素和100 u/ml鏈霉素的DMEM高糖培養(yǎng)基,置37 ℃、5%CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng),取對數(shù)生長期的細(xì)胞進(jìn)行試驗。
每孔分別加入終質(zhì)量濃度含0(即對照組)、25、50、100、200、400 μg/ml ox-LDL的10%胎牛血清DMEM培養(yǎng)基孵育HUVECs 24 h后,每孔加入10μl CCK-8,繼續(xù)培養(yǎng)2 h后,用酶標(biāo)儀在450 nm波長處檢測光密度(OD)為細(xì)胞活性,按下式計算細(xì)胞存活率,重復(fù)3次。另設(shè)僅有培養(yǎng)液的為空白對照組。細(xì)胞存活率(%)=(試驗組OD450-空白對照組OD450)/(對照組OD450-空白對照組OD450)×100%。
精密稱取齊墩果酸0.022 8 g,溶于1 ml DMSO中制備50 mmol/L貯備液,-20 ℃貯藏,備用,試驗時用DMEM高糖培養(yǎng)基將貯備液稀釋;取HUVECs(細(xì)胞密度為1.5×108L-1),按每孔100 μl細(xì)胞加入96孔板,分別加入濃度為0、10、20、40、60、80、100μmol/L的齊墩果酸,每組6孔,培養(yǎng)24 h后,按“2.2”項下方法以CCK-8法檢測并計算細(xì)胞存活率。
試驗隨機(jī)均分為7組,即正常對照(正常培養(yǎng)液)組、模型(正常培養(yǎng)液)組、維生素E(200μg/ml)組與齊墩果酸①、②、③、④(5、10、20、40 μmol/L)組。按“2.2”項下方法接種96孔板,加入相應(yīng)藥液,預(yù)培養(yǎng)16 h后,除正常對照組外其余組加入終質(zhì)量濃度為100 μg/ml ox-LDL繼續(xù)培養(yǎng)24 h,用CCK-8法檢測并計算各組細(xì)胞存活率。收集各組細(xì)胞,用PBS洗滌2次,加細(xì)胞裂解液,冰上裂解1 h,4 ℃下,以離心半徑為9 cm、12 000 r/min離心10 min,收集上清液,按試劑盒說明測定各組細(xì)胞內(nèi)總蛋白及CAT、GSH-PX、NOS活性與NO含量。
與0μg/ml比較,其余質(zhì)量濃度下細(xì)胞存活率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。IC50=100 μg/ml,因此選取100 μg/ml ox-LDL作為復(fù)制HUVECs損傷模型的質(zhì)量濃度。復(fù)制模型細(xì)胞ox-LDL最適質(zhì)量濃度的篩選見表1。
表1 復(fù)制模型細(xì)胞ox-LDL最適質(zhì)量濃度的篩選(,n=6)Tab 1 Screening of optimal concentration of ox-LDL on model cell(,n=6)
表1 復(fù)制模型細(xì)胞ox-LDL最適質(zhì)量濃度的篩選(,n=6)Tab 1 Screening of optimal concentration of ox-LDL on model cell(,n=6)
與0μg/ml比較:*P<0.05vs.0μg/ml:*P<0.05
與0 μmol/L比較,齊墩果酸濃度為60 μmol/L時細(xì)胞存活率降低,且隨著齊墩果酸濃度的增高,細(xì)胞存活率逐漸降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。因此,選擇齊墩果酸濃度0~40 μmol/L范圍內(nèi)進(jìn)行以下試驗。齊墩果酸最適濃度的篩選見圖1。
圖1 齊墩果酸最適濃度的篩選(,n=6)與0 μmol/L比較:*P<0.05;與60 μmol/L比較:#P<0.05;與80 μmol/L比較:ΔP<0.05Fig 1 Screening of optimal concentration of oleanolic acid(,n=6)vs.0 μmol/L:*P<0.05;vs.60 μmol/L:#P<0.05;vs.80 μmol/L:ΔP<0.05
與正常對照組比較,模型組細(xì)胞存活率降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);與模型組比較,齊墩果酸①、②、③、④組細(xì)胞存活率升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),其中齊墩果酸④組比齊墩果酸①組細(xì)胞存活率高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),證明40μmol/ml齊墩果酸有較強的抗氧化能力。齊墩果酸對模型細(xì)胞存活率的影響見表2。
與正常對照組比較,模型組細(xì)胞CAT、GSH-PX、NOS活性減弱,NO含量減少,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);與模型組比較,齊墩果酸①、②、③、④組CAT、GSH-PX、NOS活性增強,NO含量增加,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。齊墩果酸對模型細(xì)胞CAT、GSH-PX、NO、NOS水平的影響見表3。
ox-LDL在AS的發(fā)展中起重要作用[7]。經(jīng)氧化修飾而成的ox-LDL水平,已成為臨床心腦血管病的一個重要生化標(biāo)志[7]。Fu R等[8]研究發(fā)現(xiàn),ox-LDL作用內(nèi)皮細(xì)胞24 h后,細(xì)胞中的F肌動蛋白(F-actin)被破壞,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞對脂質(zhì)成分的通透性增加,刺激活性氧(ROS)過度生成,誘導(dǎo)氧化應(yīng)激,造成細(xì)胞氧化損傷,此時機(jī)體開啟抗氧化系統(tǒng),促進(jìn)了GSH-PX、CAT等抗氧化酶合成[9]。這些抗氧化酶通過清除ROS,發(fā)揮抑制氧化損傷的作用[10-11]。本研究以ox-LDL刺激HUVECs復(fù)制AS模型,模型組HUVECs細(xì)胞存活率明顯降低,GSH-PX與CAT活性明顯下降,表明ox-LDL通過抑制GSH-PX與CAT活性,誘導(dǎo)氧化損傷。給予齊墩果酸預(yù)處理,能夠明顯提升HUVECs細(xì)胞活力,且GSH-PX與CAT的活力明顯增強。提示齊墩果酸通過提高抗氧化酶GSH-PX、CAT活性,減輕ox-LDL對HUVECs細(xì)胞的氧化損傷,能有效抑制AS進(jìn)展。齊墩果酸提高抗氧化酶活性的作用,可能與其富含不飽和基團(tuán)的三萜類物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)[12]。
表2 齊墩果酸對模型細(xì)胞存活率的影響(,n=6)Tab 2 Effects of OA on survival rate of damaged cell(,n=6)
表2 齊墩果酸對模型細(xì)胞存活率的影響(,n=6)Tab 2 Effects of OA on survival rate of damaged cell(,n=6)
與正常對照組比較:*P<0.05;與模型組比較:#P<0.05;與齊墩果酸①組比較:ΔP<0.05vs.normal control group:*P<0.05;vs.model group:#P<0.05;vs.oleanolic acid ①group:ΔP<0.05
表3 齊墩果酸對模型細(xì)胞CAT、GSH-PX、NO、NOS水平的影響(,n=6)Tab 3 Effects of OA on the levels of CAT,GSH-PX,NO and NOS in damaged cell(,n=6)
表3 齊墩果酸對模型細(xì)胞CAT、GSH-PX、NO、NOS水平的影響(,n=6)Tab 3 Effects of OA on the levels of CAT,GSH-PX,NO and NOS in damaged cell(,n=6)
與正常對照組比較:*P<0.05;與模型組比較:#P<0.05vs.normal control group:*P<0.05;vs.model group:#P<0.05
正常情況下,內(nèi)皮細(xì)胞中由內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)催化產(chǎn)生血管內(nèi)皮舒張因子NO[13]。NO通過調(diào)控四氫生物蝶呤(BH4),降低體內(nèi)ROS含量[14],起到保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免于氧化侵襲的作用。本研究對細(xì)胞中NO含量以及NOS活性進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)ox-LDL損傷的HUVECs細(xì)胞中,NO含量減少,NOS活性降低,表明NO和NOS作為抗氧化因子,在HUVECs細(xì)胞氧化損傷中受到抑制。經(jīng)過齊墩果酸預(yù)處理,這兩項指標(biāo)均有不同程度的升高,證實齊墩果酸通過激活NOS,促進(jìn)NO生成,保護(hù)HUVECs細(xì)胞。最近,Gkaliagkousi E等[15]研究發(fā)現(xiàn),ox-LDL可以顯著抑制內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞NO合成酶基因表達(dá),從而抑制NO合成。齊墩果酸提升NO和NOS的內(nèi)皮保護(hù)作用,是由于NO對ROS的直接清除作用,還是涉及到NOS的基因調(diào)控,仍需進(jìn)一步研究證實。
[1]李丹,李玉潔,楊慶,等.血管內(nèi)皮功能障礙與動脈粥樣硬化研究進(jìn)展[J].中國實驗方劑學(xué)雜志,2012,18(8):272.
[2]Kautz L,Gabayan V,Wang X,et al.Ross R:Atherosclerosis-an inflammatory disease[J].Cell Rep,2013,5(5):1 436.
[3]王奇,蘆柏震.齊墩果酸的研究進(jìn)展[J].中國藥房,2008,19(9):711.
[4]Somova LI,Shode FO,Ramnanan P,et al.Antihypertensive,antiatherosclerotic and antioxidant activity of triterpenoids isolated from Olea europaea,subspecies africana leaves[J].Ethnopharmacol,2003,84(2/3):299.
[5]Sultana N,Ata A.Oleanolic acid and related derivatives as medicinally important Compounds[J].Enzyme Inhib Med Chem,2008,23(6):739.
[6]Mestas J,Ley K.Monocyte-endothelial cell interactions in the development of atherosclerosis[J].Trends Cardiovasc Med,2008,18(6):228.
[7]PapaharaIambus CA,GriendIing KK.Basicmechanisms of oxidative stressand reactiveoxygen speciesin cardiovascuIarinjury[J].Trends Cardiovasc Med,2007,17(2):48.
[8]Fu R,Wang Q,Guo Q,et al.XJP-1 protects endothelial cells from oxidized low-density lipoprotein-induced apoptosis by inhibiting NADPH oxidase subunit expression and modulating the PI3K/Akt/eNOS pathway[J].Vascular Pharmacol,2013,58(1/2):78.
[9]趙凱,楊萬松.氧化應(yīng)激與高血壓血管內(nèi)皮損傷[J].天津醫(yī)藥,2006,34(12):907.
[10]楊永宗.動脈粥樣硬化性心血管病基礎(chǔ)與臨床[M].2版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2009:657.
[11]Paravicini TM,Tougz RM.NADPH oxidases,reactive oxygen species and hypertension:clinical implications and therapeutic possibilities[J].Diabetes Care,2008(Suppl 2):170.
[12]唐初,陳玉,柏舜,等.齊墩果酸的結(jié)構(gòu)修飾與生物活性研究進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué),2013,33(1):46.
[13]Ulrich F,William CS.Nitric oxide synthases:regulation and function[J].Eur Heart,2012,33(7):829.
[14]Kalyanaraman B.Teaching the basics of redox biology to medical and graduate students:Oxidants,antioxidants and disease mechanisms[J].Redox Biol,2013,1(1):244.
[15]Gkaliagkousi E,F(xiàn)erro A.Nitriv oxide signalling in the regulation of cardiovascular and platelet function[J].Front Biosci,2011,16(1):1 873.