柯 鴻武倫 王黎
(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬人民醫(yī)院,湖北 十堰 442000)
急性髓細(xì)胞白血?。ˋML)是由來源于骨髓的祖細(xì)胞或干細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化造成的克隆性血液系統(tǒng)腫瘤,表現(xiàn)為造血祖細(xì)胞或干細(xì)胞增殖過度、分化障礙或細(xì)胞凋亡受抑[1]。目前對AML的治療以化療為主,但化療產(chǎn)生的耐藥性及嚴(yán)重不良反應(yīng)限制了它的臨床使用,而造血干細(xì)胞移植雖可以治愈大多數(shù)白血病,但受制于骨髓移植源少、費(fèi)用高昂及手術(shù)死亡率高等諸多不利因素,常達(dá)不到治愈目的。而中醫(yī)中藥在治療腫瘤方面有一定的效果,因此,研究傳統(tǒng)中藥治療AML十分必要。臨床常用的中藥淫羊藿為小檗科植物心葉淫羊藿,常用于治療半身不遂、腰酸腿痛、陽痿早泄、四肢麻木、神經(jīng)衰弱、健忘、目眩耳鳴等[2-3]。國內(nèi)外大量研究表明,淫羊藿的主要藥理成分黃酮類生物堿——淫羊藿苷具有抗腫瘤、促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞增殖及遷移、抑制腫瘤細(xì)胞生長、遷移、侵襲和促細(xì)胞凋亡作用[4-6]。在血液系統(tǒng)腫瘤研究中,目前有實(shí)驗(yàn)證實(shí)淫羊藿可抑制AML細(xì)胞株HL-60的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和分化[7-8]。由于細(xì)胞增殖與凋亡平衡關(guān)系失調(diào)是AML發(fā)生的根本原因,因此,本研究以AML細(xì)胞株HL-60為靶細(xì)胞,采用腹腔注射的方法建立AML模型,觀察淫羊藿提取物體內(nèi)對AML細(xì)胞株HL-60的抑制作用,為尋找治療AML潛在的有效藥物提供理論依據(jù)?,F(xiàn)報(bào)告如下。
1.1 實(shí)驗(yàn)動物 SPF級,SCID小鼠60只,雌雄各半,7~8周齡,體質(zhì)量20~22 g,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動物技術(shù)有限公司提供,許可證編號:SCXK(京)2017-019。動物房要求恒溫20~22℃,恒濕60%~70%,5只1籠喂養(yǎng),自然光照,自由飲純凈水,食料高壓滅菌。
1.2 藥物及試劑 1)淫羊藿提取物的提取。取干燥淫羊藿生藥200 g,加400 mL雙蒸水浸泡1 h,采用加熱提取法得到200 mL水煎劑,制成的生藥水煎提取液置4℃冰箱保存?zhèn)溆?。淫羊藿提取物由湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬人民醫(yī)院藥學(xué)部提取。阿糖胞苷標(biāo)準(zhǔn)品購自上海源葉生物科技有限公司;AML細(xì)胞株HL-60購自上海撫生實(shí)業(yè)有限公司;同源性磷酸酶-張力蛋白(PTEN)、多聚腺苷二磷酸核糖多聚酶(PARP)ELISA試劑盒(南京森貝伽生物科技有限公司);胎牛血清和RPMll640培養(yǎng)液(賽默飛);環(huán)磷酰胺注射液(上海瀚香生物科技有限公司);DAB試劑盒和小鼠抗人CD13和CD71單克隆抗體 (北京中山生物技術(shù)有限公司產(chǎn)品)。
1.3 細(xì)胞培養(yǎng) 取出凍存AML細(xì)胞株HL-60的冷凍管速融,37℃解凍,細(xì)胞培養(yǎng)箱通5%CO2,恒溫37℃,解凍后HL-60接種于含100 mg/L鏈霉素、100 U/mL青霉素G和10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基中培養(yǎng)。常規(guī)傳代培養(yǎng)3 d,EDTA消化后注入離心管,1000 r/min低速離心5 min,收集AML細(xì)胞株HL-60調(diào)制成細(xì)胞數(shù)密度為1×107的細(xì)胞懸液備用。
1.4 造模與分組 60只小鼠隨機(jī)選取其中的50只,再隨機(jī)分為模型組、阿糖胞苷組、觀察1組、2組和3組,另10只正常小鼠設(shè)為空白對照組。將模型組、阿糖胞苷組、觀察1組、2組和3組SCID小鼠移出,在超凈臺上,按100 mg/kg體質(zhì)量的環(huán)磷酰胺腹腔注射預(yù)處理,每日1次,注射2 d,第3日取備用的AML細(xì)胞株HL-60細(xì)胞懸液,均從小鼠右側(cè)腹部皮下單點(diǎn)注射(1×107/鼠),空白對照組不做處理。注射后第3周以肝脾出現(xiàn)腫瘤浸潤、外周血白細(xì)胞達(dá)(4.03±1.92)×109/L為成瘤標(biāo)準(zhǔn)[9]。在造模的預(yù)實(shí)驗(yàn)中,平均成瘤時(shí)間為(14.63±2.74) d,平均生存時(shí)間達(dá)(54.36±6.97) d,說明這種方法造模簡單,成瘤率高 (本實(shí)驗(yàn)成瘤率為100%),并能更真實(shí)、直觀地觀察白血病細(xì)胞在肝、脾、肺等內(nèi)臟器官的浸潤及轉(zhuǎn)移情況。
1.5 給藥方法 注射AML細(xì)胞株HL-60細(xì)胞懸液后第3周最后1 d,觀察1組、2組和3組分別用淫羊藿提取物,按10、5、2.5 mL/kg灌胃 5周,模型組和空白對照組灌胃等體積0.9%氯化鈉注射液5周。阿糖胞苷組尾靜脈注射阿糖胞苷標(biāo)準(zhǔn)品 100 mg/(m2·d),每日 1次,共治療5 d。
1.6 標(biāo)本采集與檢測 1)外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類。在治療結(jié)束時(shí)取尾靜脈血0.1 mL,用人工計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)白細(xì)胞、紅細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和HL-60細(xì)胞總數(shù)。2)流式細(xì)胞分析儀檢測CD13和CD71表達(dá)率及細(xì)胞各周期細(xì)胞百分率。在治療第5周最后1 d,處死小鼠,摘取肝、脾組織,制成組織勻漿細(xì)胞懸液,加鼠抗人CD13-PE和CD71-PE,陰性對照加羊抗小鼠IgG-PE標(biāo)記,4℃下避光染色30 min,PBS液洗2次,按試劑盒操作進(jìn)行流式細(xì)胞學(xué) (FCM)檢測CD13和CD71陽性表達(dá)率。取尾靜脈血0.1 mL,用紅細(xì)胞裂解液去除紅細(xì)胞制成單細(xì)胞懸液,用PBS液洗2次,75%乙醇固定,12 h后采用FCM方法上樣進(jìn)行檢測,并用Cell Quest析軟件分析各組G1和S期HL-60細(xì)胞所占百分率。3)Western blotting檢測PTEN和PARP蛋白表達(dá)。稱取小鼠脾臟組織約100 mg,剪碎后勻漿,提取總蛋白質(zhì)進(jìn)行電泳分離。電泳分離時(shí)在100 V恒壓下電泳20 min,150 V恒壓下電泳60 min,250 mA下電轉(zhuǎn)膜90 min,然后將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到PVDF膜上,用5%脫脂奶粉室溫下封閉1 h,分別加入Ⅰ抗兔抗人PTEN和PARP單克隆抗體10 mL,4℃過夜。然后加入生物素化Ⅱ抗,室溫2 h后加ABC復(fù)合物,室溫下消化30 min,再后再加DAB顯色液顯色。以β-actin為內(nèi)參,以目的基因灰度值/β-actin灰度值之比值表示相應(yīng)基因的相對值。
1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以(±s)表示,先進(jìn)行單因素方差分析,組間差異則采用兩樣本均數(shù)t檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 各組小鼠外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類比較 見表1。FCM檢測顯示,模型組白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和HL-60細(xì)胞總數(shù)升高,中性粒細(xì)胞降低,與空白對照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與模型組比較,阿糖胞苷組白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和HL-60細(xì)胞總數(shù)明顯降低,中性粒細(xì)胞升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。觀察2組和觀察3組這一作用與阿糖胞苷組相似,與模型組比較各指標(biāo)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
表1 各組小鼠外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類比較(±s)
表1 各組小鼠外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類比較(±s)
與空白對照組比較,*P<0.05;與模型組比較,△P<0.05。下同。
組別 n空白對照組 1 0模型組 1 0阿糖胞苷組 1 0白細(xì)胞(1 0 9/L)中性粒細(xì)胞(%)淋巴細(xì)胞(%)H L-6 0細(xì)胞(%)5.0 3±0.2 1 3.5 1±0.2 0 7 0.5 6±5.2 3 0 1 0.2 1±1.6 4* 1.6 9±0.1 1* 8 6.6 4±7.5 1* 1 7.8 2±1.9 6*4.6 7±0.8 6△ 3.0 2±0.2 5△ 6 8.9 4±8.4 3△ 5.4 6±0.7 2△觀察 1組 1 0 9.7 5±1.2 7 1.8 6±0.1 7 8 4.8 6±6.9 7 1 5.1 4±1.7 5觀察 2組 1 0 7.4 8±1.0 4△ 3.4 2±0.1 4△ 7 2.4 2±5.8 4△ 6.3 8±1.0 2△觀察 3組 1 0 5.1 3±0.7 1△ 3.8 6±0.2 2△ 7 3.5 1±7.2 1△ 6.0 6±0.6 5△
2.2 各組小鼠CD13和CD71表達(dá)率和HL-60細(xì)胞各周期細(xì)胞百分率比較 見表2。與空白對照組比較,模型組在治療第5周G1期HL-60細(xì)胞百分率明顯降低,CD71和CD13表達(dá)率明顯升高(P<0.05)。與模型組比較,阿糖胞苷組G1期HL-60細(xì)胞百分率明顯升高,CD71和CD13表達(dá)率和S期HL-60細(xì)胞百分率明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。觀察2組和觀察3組這一作用與阿糖胞苷組相似,與模型組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),且觀察2組和觀察3組G1和S期HL-60細(xì)胞百分率呈濃度效應(yīng)關(guān)系。
2.3 各組小鼠PTEN和PARP相對表達(dá)量比較 見表3。與空白對照組比較,模型組PTEN明顯降低,PARP明顯升高(P<0.05)。與模型組比較,阿糖胞苷組PTEN明顯升高,PARP明顯降低(P<0.05)。觀察2組和觀察3組這一作用與阿糖胞苷組相似,與模型組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
表2 各組小鼠CD13和CD71表達(dá)率和HL-60細(xì)胞各周期HL-60細(xì)胞百分率比較(%,±s)
表2 各組小鼠CD13和CD71表達(dá)率和HL-60細(xì)胞各周期HL-60細(xì)胞百分率比較(%,±s)
與觀察 2組比較,▲P<0.05。
組別 n空白對照組 1 0模型組 1 0阿糖胞苷組 1 0 C D 7 1 C D 1 3 G 1期 S期0.2 3±0.0 2 3.7 5±0.2 7 5 0.5 2±3.1 8 3 9.8 4±4.9 5 3.5 9±0.1 3 8.5 7±0.5 4 3 5.9 4±1.9 3 3 7.5 7±3.1 2 0.3 7±0.0 3△ 3.6 9±0.1 3△ 7 8.4 6±6.2 5△ 1 4.8 3±1.9 4△觀察 1 組 1 0 3.0 3±0.2 4 7.9 1±0.7 6*5 2.4 6±3.2 2 3 6.1 5±3.0 4觀察 2 組 1 0 1.5 8±0.1 2△ 5.1 4±0.2 2△ 6 7.4 6±5.8 4△ 2 0.3 4±1.5 7△觀察 3 組 1 0 0.7 1±0.0 5△ 4.0 1±0.1 9△ 7 6.5 3±6.9 1△▲ 1 5.5 2±1.2 1△▲
表3 各組小鼠PTEN和PARP相對表達(dá)量比較(±s)
表3 各組小鼠PTEN和PARP相對表達(dá)量比較(±s)
組 別 n空白對照組 1 0模型組 1 0阿糖胞苷組 1 0 P T E N P A R P 1.7 1±0.1 6 6.4 1±0.2 4 0.9 2±0.0 7* 9.2 7±1.1 4*1.9 7±0.1 8△ 6.8 3±0.5 4△觀察 1 組 1 0 0.9 5±0.0 6 9.0 2±0.8 5觀察2組 1 0 1.6 8±0.1 1△ 7.9 4±0.7 9△觀察3組 1 0 1.7 3±0.1 5△ 7.3 6±0.8 1△
急性白血?。ˋL)為兒童最常見的淋巴系統(tǒng)惡性腫瘤,根據(jù)癌變細(xì)胞類型可分為AML和急性淋巴細(xì)胞白血?。ˋLL)兩大類。該病屬造血干細(xì)胞惡性克隆性疾病,其病理基礎(chǔ)是因異常的幼稚白血病細(xì)胞和原始細(xì)胞大量增殖并蓄積于骨髓而影響到正常造血功能,并在增殖的同時(shí)廣泛浸潤淋巴、肝、脾等臟器,造成嚴(yán)重的出血、貧血、浸潤及感染[10]。臨床檢測表明,兒童AML的骨髓標(biāo)本中PTEN蛋白表達(dá)缺失,PTEN屬磷酸酶活性的抑癌基因,在細(xì)胞生長信號通路中起重要作用,具有蛋白磷酸酶活性和脂質(zhì)磷酸酶活性,可通過拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性而抑制腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲[11]。
在本研究中,筆者用陽性藥阿糖胞苷組作為陽性對照,發(fā)現(xiàn)淫羊藿提取物有與其相似的藥理作用,這一作用雖弱于阿糖胞苷,但兩者對相關(guān)檢測指標(biāo)的作用結(jié)果基本一致。在實(shí)驗(yàn)中,模型組PTEN低表達(dá),不能有效抑制腹腔接種的AML細(xì)胞株HL-60細(xì)胞增殖,這是造成腫瘤細(xì)胞無序生長的關(guān)鍵。而觀察2組、3組PTEN蛋白表達(dá)量增加,說明適當(dāng)劑量的淫羊藿提取物可提高抑癌基因PTEN表達(dá),從而拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性,達(dá)到抑制AML細(xì)胞株HL-60細(xì)胞在SCID小鼠體內(nèi)生長的作用。PARP存在于真核細(xì)胞中,PARP在生理狀態(tài)下保持染色體結(jié)構(gòu)完整性,參與DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,PARP與細(xì)胞的分化、癌化和DNA的修復(fù)有關(guān)。在白血病的發(fā)病過程中,過度激活的PARP可產(chǎn)生大量的聚芳酯,PARP上的絲氨酸磷酸化而失去結(jié)合B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-6基因的能力[12]。模型組PARP高表達(dá),被異常激活的PARP產(chǎn)生大量的聚芳酯,失去結(jié)合B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-6基因的能力,造成腹腔接種的AML細(xì)胞株HL-60細(xì)胞無限制性增殖。而觀察2組、3組PARP明顯下降,提示淫羊藿提取物可通過抑制PARP的裂解,阻止PARP磷酸化,從而產(chǎn)生凋亡作用[13-14],達(dá)到抑制HL-60細(xì)胞分化和增殖的目的。CD13存在于細(xì)胞表面,是檢測AML的重要標(biāo)志物,CD13陽性表明生存率低,是預(yù)后不良重要標(biāo)志[15]。CD71也存在于細(xì)胞表面,為轉(zhuǎn)鐵蛋白受體,可通過與其配體轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合而介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鐵的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn),在一定程度上反映細(xì)胞的增殖活性。模型組CD13和CD71表達(dá)率均高于空白對照組,刺激其與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合,使細(xì)胞內(nèi)鐵的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)激增促使腹腔接種的AML細(xì)胞株 HL-60細(xì)胞分化、增殖和浸潤。本課題組觀察淫羊藿提取物體內(nèi)對CD13和CD71均有明顯的抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,觀察2組、3組CD13和CD71陽性表達(dá)率均明顯下降,這與朱劍鋒等[16]觀察到淫羊藿通過抑制CD13和CD71表達(dá)率而影響K562細(xì)胞的誘導(dǎo)分化作用結(jié)果高度一致。另有研究表明,CD71在靜止期的淋巴細(xì)胞上不表達(dá),在高分化期則高表達(dá),這與本研究中模型組觀察到的結(jié)果一致,故CD71常被作為AML的重要標(biāo)志物用于血液腫瘤的診斷及鑒別診斷[17]。本實(shí)驗(yàn)觀察到觀察2組、3組CD13和CD71陽性表達(dá)率均明顯下降,因此可以推斷,淫羊藿提取物通過抑制CD13和CD71表達(dá),并在體內(nèi)生長因子和有絲分裂原的刺激下,促使細(xì)胞從G0期進(jìn)入G1期,將處于對數(shù)生長期腫瘤細(xì)胞的阻滯于G1期。
眾所周知,所有惡性腫瘤生長的本質(zhì)就是細(xì)胞周期調(diào)控紊亂即失控性增殖,目前,在臨床上使用的抗癌藥大多作用于細(xì)胞,可使細(xì)胞阻滯在S期或G2/M期[18]。大量抗癌中藥及其單體在體外實(shí)驗(yàn)中能夠誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯而發(fā)揮抗癌作用[19]。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,觀察2、3組外周血白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和HL-60細(xì)胞總數(shù)明顯降低,中性粒細(xì)胞升高,G1期細(xì)胞百分率明顯升高,S期細(xì)胞百分率明顯降低,這提示淫羊藿提取物將兩組HL-60細(xì)胞阻滯于G1期。
綜上所述,淫羊藿提取物有與陽性藥阿糖胞苷相似的藥理作用,在體內(nèi)對急性髓系白血病HL-60細(xì)胞株有一定的抑制作用,其機(jī)制可能通過下調(diào)CD13和CD71,裂解PARP以誘導(dǎo)急性髓系白血病細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)PTEN蛋白表達(dá)并促使細(xì)胞阻滯于G1期,從而發(fā)揮抑制白血病細(xì)胞的增殖作用。
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