第2期 2008年3月 华东师范大学学报(自然科学版) Journal of East China Normal University(Natural Science) NO.2 Mar.2008 文章编号:1000—5641(2008)02—0078—07 桑黄粗多糖对肿瘤细胞增殖及转移相关 能力的抑制作用 赵 澜, 张红锋 (华东师范大学生命科学学院,上海200062) 摘要:研究了桑黄粗多糖(PL)对高转移卵巢癌细胞(HO-8910PM)和乳腺癌细胞(Bcap一37)增 殖和转移相关能力的影响及其作用的机制.研究结果表明,桑黄粗多糖能有效抑制裸鼠移植瘤 的生长,抑制率为65.37 ;对离体培养的HO-891OPM和Bcap一37细胞的抑制率分别达到 15.53 和23.81 ;500 ̄g/ml PL作用于HO-8910PM细胞96 h可诱导其凋亡,通过细胞周期 G0/G1期阻滞而抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡;PL能显著抑制H()-891【)PM的黏附、侵袭和迁 移等肿瘤转移相关能力.桑黄粗多糖具有抑制肿瘤细胞增殖及肿瘤转移的作用. 关键词:桑黄多糖; 高转移卵巢癌细胞; 乳腺癌细胞;增殖; 转移 中图分类号:R961 文献标识码:A Inhibitory effects of p0lysaccharides extracted from phellinus linteus on the proliferation and metastasis of HO-8910PM and Bcap‘37 ZHAO Lan, ZHANG Hong—feng (School 0,L fe Science,EastChina Normal University,Shanghai 200062,China) Abstract:This paper studied the effects and mechanism of polysaccharides extracted from Phellinus linteus on the proliferation and metastasis of HO-891OPM and Bcap-37.The results showed PI inhibited the growth of Bcap37 tumor in vivo by 65.37 ,while inhibited the prolif— eration of HO-8910PM and Bcap一37 in vitro respectively by 15.53 and 23.81 .PL induced G【)/G1 phase arrest and 500 ttg/ml PL induced HO-89 1【)PM cell apoptosis after 96 h treatments. PL may act as a direct inhibitor of H0—891()PM cell adhesion。invasion and migration which are related tO tumor metastasis.The result indicated that PL has inhibitory effect on tumor eell pro— liferation and metastasis. Key words: polysaccharides from Phellinus linteus;HO-891OPM; Bcap一37;metastasjS proliferation; 桑黄(Phellinus linteus)是担子菌亚门层菌纲多孑L菌目多孑L菌科针层菌属的一种珍贵 收稿日期:2007—03 第一作者:赵澜,女,硕士研究生. 通讯作者:张红锋,女,副教授,主要从事中药药理学研究.E-mail:hfzhang@bio.ecnu.edu.cn. 维普资讯 http://www.cqvip.com
第2期 赵澜,等:桑黄粗多糖对肿瘤细胞增殖及转移相关能力的抑制作用 79 药用真菌,又称桑臣或桑耳,具有多种药用价值,如抗氧化l1]、抗肿瘤[2]、增强免疫力、抗炎 症L3 和抗血管生成 等,尤其是其显著的抗癌效果,引起了科学家的关注. 我国是桑黄的主要原料出产国,但是有关桑黄多糖的研究起步较晚,且主要集中在其发 酵条件的优化方面 j,而对其药用机理的研究较为鲜见,尤其是对细胞周期和肿瘤转移方 面的研究还未见报道.因此我们在裸鼠移植瘤模型上研究桑黄粗多糖对乳腺癌生长的影响, 并研究桑黄粗多糖对高转移人卵巢癌细胞(HO一8910PM)和人乳腺癌细胞(Bcap37)的细胞 增殖周期、凋亡及黏附、侵袭和迁移能力的影响,探讨桑黄粗多糖抗肿瘤作用的机理. 1 材料与方法 1.1 材料 SPF级雄性Balb/c裸鼠,鼠龄4周,体重(18±2)g,购于上海南方模式生物科技发展 有限公司.整个实验过程中裸鼠均饲养在中科院上海实验动物中心. 高转移人卵巢癌细胞HO-8910PM和人乳腺癌细胞Bcap-37购自中国科学院上海生化 与细胞生物学研究所细胞库. 桑黄子实体由上海童童食品有限公司提供. 1.2方法 1.2.1桑黄粗多糖提取 子实体在蒸馏水(1:25)中100℃煮10 h,过滤去渣.90%乙醇沉淀3次(料液比1: 4),离心并干燥得桑黄粗多糖药粉.采用苯酚一浓硫酸法测得总糖含量为90 .桑黄粗多糖 药粉以PBS溶解,经0.22 m孔径的滤膜过滤后得无菌桑黄多糖药液. 1.2.2肿瘤细胞培养 HO一8910PM的培养基是含10 小牛血清(杭州四季青生物工程材料有限公司)的RP— MI1640(美国Gibco公司),Bcap一37的培养基是含10 小牛血清的DMEM(美国Gibco公 司).肿瘤细胞均培养在37℃,5 CO 的饱和湿度恒温培养箱中. 1.2.3裸鼠移植瘤实验 0.25 胰酶消化Bcap37细胞,D-Hank S液调整细胞密度为8×10 个/mL,在每只裸 鼠的腋下注射200 L Bcap37细胞悬液.注射后18 d,测得肿瘤体积为100~150 mm ,将荷 瘤裸鼠随机分为空白组(PBS组)和给药组(PL组)(由于没有合适的以及公认的多糖类阳 性药物,故没有设阳性药物组),每组6只荷瘤裸鼠.空白组隔天腹腔注射200 L PBS;给药 组隔天腹腔注射200 L浓度为5 mg/mL的桑黄粗多糖药液(50 mg/(kg体重・d)).隔天 称量体重,游标卡尺测量裸鼠肿瘤的长(L)和宽(w),按L×W。×0.52计算肿瘤体积并作 记录.荷瘤裸鼠在给药后17 d处死.剥离肿瘤组织,测量肿瘤大小和重量. 1.2.4 MTT比色法检测细胞增殖能力和细胞粘附能力 取对数生长期的Bcap37细胞以2×10 个/孔接种到96孔板中,常规培养24 h后分为空 白组、PL低浓度组、PL中浓度组和PL高浓度组,分别加入10 L PBS和10 L不同浓度的桑 黄多糖药液,使培养基中桑黄粗多糖终浓度分别为56 t ̄g/mL,167 t ̄g/mL和500 t ̄g/mL.继续 培养48 h后,将培养基吸出,每孔加入1 rag/mL MTT溶液100 t*L,37℃孵育4 h,弃去MTT 溶液,每孔加入100 L DMSO,在酶标仪570 ilm处测光吸收值.重复实验3次. 测定细胞粘附能力时,将10 g(30 L)孔Matrigel铺于96孔板中,室温干燥后,用含 2 牛血清白蛋白(BSA)的RPMI 1640培养液37℃封闭1 h,D-Hank S洗涤3次.每孔中 维普资讯 http://www.cqvip.com 80 华东师范大学学报(自然科学版) 加入100 L细胞密度为1×10 个/mL经PBS和167 t ̄g/mL或500 t ̄g/mL桑黄粗多糖药 液处理24 h的HO-8910PM,37℃培养1 h,弃去培养基,用D-Hank S液将每孔中没有贴壁 的细胞洗去.按MTT法测定各孔细胞的光吸收值.重复实验3次. 1.2.5流式细胞术检测细胞周期和细胞凋亡 分别按1×10 个/孔,接种Bcap一37和HO一8910PM至6孔板中,24 h后进行分组处 理.空白组加入200 L PBS,PL低浓度组、PL中浓度组和PL高浓度组分别加入200 L不 同浓度的桑黄多糖药液,使培养基中桑黄粗多糖终浓度分别为56 t ̄g/mL,167 t ̄g/mL和 500 g/mL.继续培养48 h和96 h后,每孔细胞经消化离心,重悬于500 L PBS中.细胞经 过预冷的70 乙醇固定,RNAse处理和PI染色,流式细胞仪分析细胞周期分布和凋亡率. 1.2.6 Transwell小室法检测肿瘤细胞的侵袭和迁移能力 将5 g(15 L)Matrigel铺于Transwell小室,室温干燥,形成人工重组基底膜.HO- 8910PM细胞分别经0 t ̄g/mL,167 t ̄g/mL和500 t ̄g/mL PL作用48 h后,以0.25 胰酶 消化离心并用无血清RPMI1640培养基调整细胞密度,以1×10 个/孔接种至Transwell 小室.加药组分 ̄JJJI入不同浓度的PL,使终浓度为167 t ̄g/mL和500 t ̄g/mL,对照组加入 等量的PBS.在24孔板内每 ̄l,JjI入600 L含20 小牛血清的RPMI 1640培养基.将Tr- answell小室浸入24孔板的培养基内.37℃cO 培养箱中培养6 h.取出Transwell小室, 甲醇固定1 min,苏木晶染色5 min,自来水冲洗,伊红染色30 S,自来水冲洗.用棉球蘸I). Hank液擦拭Transwell小室的铺胶一面,擦去未穿膜的细胞.显微镜下拍照,计数每孔中上 下左右中五个视野的细胞数目,获得穿膜细胞数/视野.每组平均设3个滤膜. 细胞迁移实验步骤同侵袭实验,但在Transwell小室中不铺入Matrige1. 1.2.7统计分析 所有实验数据用SPSS 12.0统计软件进行统计处理.各组数据表示为X±SD,对各组 数据进行t检测. 2 结 果 2.1 桑黄粗多糖对裸鼠移植肿瘤生长的影响 腹腔注射桑黄粗多糖药液可明显抑制荷瘤裸鼠肿瘤的生长,抑制率为65.37%(P<0.01). Bcap-37荷瘤鼠经过16 d的注射,给药组裸鼠平均肿瘤体积为(432.09±78.74)mn]3,空白组为 (1247.66±378.13)mn]3.在给药过程中,空白组和给药组的裸鼠在体重上未见明显差异(图1). g g > ∞ 斗< 懊 謇 祠 捡 天数/d 图1 荷Bcap-37肿瘤裸鼠的肿瘤大小和体重变化曲线 Fig.1 The change of tumor volume and body weight of nude mouse with Bcap-37 维普资讯 http://www.cqvip.com
第2期 赵澜,等:桑黄粗多糖对肿瘤细胞增殖及转移相关能力的抑制作用 81 2.2桑黄粗多糖对肿瘤细胞增殖能力的影响 分别用56/ ̄g/mL,167/ ̄g/mL和500 p.g/mL桑黄粗多糖作用HO一8910PM和Bcap一37 肿瘤细胞48 h后,MTT比色法检测细胞增殖,发现桑黄粗多糖能明显抑制肿瘤细胞的增殖 (P<0.01),且具有量效关系.56/ ̄g/mL,167/ ̄g/mL和500 p.g/mL PL对HO~8910PM细 胞的抑制率分别为11.44%,13.35%和15.53%,对Bcap-37细胞的抑制率分别为13.24%, 14.34 9/5和23.81 (表1). 表1 桑黄粗多糖对HO-8910PM和Bcap-37细胞增殖的影响 Tab.1 The effect of PL on HO-8910PM and Beap-37 proliferation 注:与0#g/mL PL空白组比较, P<0.1l1 2.3 桑黄粗多糖对肿瘤细胞周期和细胞凋亡的影响 结果表明,桑黄粗多糖可诱导Bcap一37和HO一891OPM细胞周期的G0/G1期阻滞.167 g/mL和500 g/mL PL作用48 h可使处于G0/G1期的Bcap一37细胞百分率由64.86 升至69.15 9/6和69.58 9/5;使处于G0/G1期的HO一8910PM细胞百分率由65.49 升至 69.28 及69.55 (表2). 167“g/mL和500/ ̄g/mL PL作用HO一8910PM细胞96 h的流式细胞分析结果表明, 凋亡百分率由0.59 升至0.93 和1.87 (图2). 表2桑黄粗多糖作用48 h对肿瘤细胞周期的影响 Tab.2 The effect on HO-891 0PM and Beap一37 cell cycle after treated by PL for 48 h 维普资讯 http://www.cqvip.com
82 华东师范大学学报(自然科学版) 2008矩 200 l60 PL0ug/mL apoptosis 0.59% D l20 E 80 40 0 口 PL 500ug/mL apoptosis 1.87% E j = C = -▲ DNA COIltent (c) 0 200 400 600 800 l 000 DNA COIltent DNA conte呲 图2桑黄粗多糖作用HO-8910PM细胞96 h的流式细胞分析图 Fig.2 Flow cytometry analysis of the effect on HO-8910PM after treated by PL for 96 h (A)空白组 (B)167 ̄g/mL PL加药组 (C)500 ttg/mL PL加药组 2.4桑黄粗多糖对人高转移卵巢癌细胞粘附能力的影响 实验结果显示,167/ ̄g/mL和500/ ̄g/mL PL可使HO一8910PM细胞的粘附能力下降 5.33 和17.62 (图3).表明桑黄粗多糖能降低HO一891OPM细胞异质粘附能力,从而阻 止侵袭转移的发生. 1・8 量14 .趔 1.o 0.6 0 l67 500 PL ̄/(tjg。mL ) 图3 桑黄粗多糖对HO-8910PM细胞粘附能力的抑制作用 Fig.3 Inhibitory effect of PL on HO-8910PM cell adhesion on ECM 注:与0 t ̄g/mL PL空白组比较,*P<O.()1 2.5 桑黄粗多糖对人高转移卵巢癌细胞侵袭和迁移能力的影响 167/ ̄g/mL和500/ ̄g/mL的PL处理HO一8910PM细胞48 h,细胞体外趋化运动能力 和侵袭能力均明显降低(p<O.【)1).对细胞侵袭能力的抑制率分别是19.11 和36.99 (图 4,表3),对细胞迁移能力的抑制率分别为10.56 和30.56 (图4,表4). 表3桑黄粗多糖对肿瘤细胞 侵袭能力的抑制作用 Tab 3 Inhibitory effect of PL on H()_891OPM invasion 表4桑黄粗多糖对H()-8910PM 细胞迁移能力的抑制作用 Tab 4 Inhibitory effect of PL on HO-8910PM migration 注:与0 ̄g/mL PL空白组比较, P<O.叭 注:与0 ̄tg/mL PL空白组比较, P<【).O1 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 赵澜,等:桑黄粗多糖对肿瘤细胞增殖及转移相关能力的抑制作用 83 (E) 图4 桑黄粗多糖对HO-891OPM细胞侵袭和迁移能力的影响 Fig.4 Inhibitory effect of PL on HO-891OPM invasion and migration (A)侵袭实验空白组 (B)167 gg/mI PL侵袭实验组 (c)500 gg/mL PL侵袭实验组 (D)细胞迁移实验空白组 (E)167 gg/mL PL细胞迁移实验组 (F)500 gg/mi PL细胞迁移实验组 3 讨 论 对于桑黄粗多糖抗肿瘤增殖方面,本文证实桑黄粗多糖对裸鼠Bcap37移植瘤的生长有 明显的抑制作用,同时发现,PL对离体培养的HO一8910PM和Bcap一37肿瘤细胞也有直接 杀伤作用.比较在体和离体的实验结果,PL对移植瘤生长的抑制率可达65.37 9/6,而对肿瘤 细胞增殖的抑制率最高达23.81 ,说明PL直接杀伤肿瘤细胞的作用还是比较弱的,但是 与PL的免疫调节机制共同发挥作用时,则具有强大的抗肿瘤作用.目前,在体和离体实验 均证实了桑黄粗多糖对肿瘤细胞生长的抑制作用和促细胞凋亡的现象. 我们发现桑黄粗多糖可以通过阻滞细胞周期于G0/G1期而抑制肿瘤细胞增殖和诱导 细胞凋亡.Ge Li等I6 实验发现桑黄(phellinus linteus)中提取的蛋白聚糖可以诱导结肠癌 细胞SW480的凋亡及其细胞周期G2/M期的阻滞;硫酸化多糖(fucoidan)可以诱导淋巴瘤 细胞HS2S/Atan凋亡.Jae—sung Bae等认为,PG能抑制B16F10细胞中VEGF基因的表达, 从而导致细胞凋亡_1”j. 对于桑黄多糖抗肿瘤转移方面,本文发现PL能直接抑制H0—8910PM的黏附、侵袭和 迁移等肿瘤转移的相关能力.恶性肿瘤最基本的生物学特征之一,即肿瘤转移即细胞从原发 肿瘤向远端器官的扩散及其随后的生长,它是一系列具有内在联系的多个步骤相互作用的 结果,也是目前引起肿瘤患者死亡的主要原因.肿瘤细胞的转移包括与基膜或细胞外基质 (ECM)的粘附、降解和穿透移行三个相互联系的基本过程.肿瘤细胞通过与ECM的相互作 用,粘附到ECM并分泌酶降解之,然后迁移离开肿瘤的原位,粘附并侵袭血管内皮细胞,进 入血管,随血液转移到新的组织,形成次级肿瘤.Sang—Bae Han等[7 发现桑黄多糖对黑色素 瘤细胞(B16F10)的黏附和侵袭有明显的抑制作用,并认为桑黄多糖的抗肿瘤转移效果既与 维普资讯 http://www.cqvip.com 84 华东师范大学学报(自然科学版) 2008正 免疫调节功能有关[8],也能够直接抑制肿瘤细胞的粘附及侵袭能力.Lee等[9 研究表明,桑 黄多糖能够诱导尿激酶型血浆酶原与肿瘤细胞结合而引起血小板凝集,从而抑制黑色素瘤 细胞在裸鼠体内的血行转移.目前,Han等正从肿瘤细胞膜上整合素与ECM之间的相互作 用方面进一步解释桑黄多糖的作用机理[7].本文发现桑黄粗多糖通过直接抑制肿瘤细胞与 ECM的粘附和细胞的侵袭迁移能力,实现抗肿瘤转移的作用.至于其具体的细胞信号 机制,还有待于进一步的研究. [参 考 文 献] [1] MI—YAE S,TAE—HUN K,NAK-JU S.Antioxidants and free radical scavenging activity of Phellinus baumii (Phellinus of Hymenoehaetaceae)extracts[J].Food Chemistry,2003,84(9):593—597. [2]张敏,纪晓光,贝祝春,等.桑黄多糖抗肿瘤作用.中药药理与临床,2006,22(3):56—58. [3] SONG Y,KIM S H,SA J H,et a1.Antiangiogenic,antioxidant and xanthine oxidase inhibition activities of the mushroom Phellinuslinteus[J].Journal ofEthnopharmacology,2003,88:113-116. [4]胡文彬,马海乐,周存山.桑黄菌液体发酵培养基及发酵条件研究[J].中国食用菌,2006(3):46—52. [5]陈瑞蕊,施亚琴,林先贵,等.珍稀药用真菌桑黄菌液体培养条件的初步研究[J].中国食用菌,2005(1):41—44. [6]L1 G,KIM D H,KIM T D,et a1.Protein-bound polysaccharide from Phellinus linteus induces G2/M phase arrest and apoptosis in SW480 human co|on cancer cells[J].Cancer Letters,2004,216(12):175—181. [7]SANG-BAE H,CHANGWOOL,JONGSOON K,et a1.Acidic polysaccharide from Phellinus linte“s inhibits mela— noma cell metastasis by blocking cell adhesion and invasion[J].International Immunopharmaeology,2006(6):697— 702. [8]KIM H M,HAN S B,OH GH,et a1.Stimulation of humoral and cell mediated immunity by polysaccharide from mushroom Phellinus Linteus[J].International Journal of Immunopharmaeology,1996,18(5):295-303. [9]LEE H J,LIM E S,AHN K S,et a1.Cambodian Phellinus linteus inhibits experimental metastasis of melanoma cells in mice via regulation of urokinase type plasminogen activator[J].Biological and Pharmaceutical Bulletin, 2006,28:27—31. [101 JAE S B,KWANG H J,HYUNEE Y,et a1.Polysaccharides isolated from Phellinus gilvus inhibit melanome growthinmice[J].Cancer Letters,2005,218(1):43—52. (上接第52页) 9 廖世俊.同伦分析方法:一种新的求解非线性问题的近似解析方法[J].应用数学和力学,1998,19(10):885—890. 廖世俊.超越摄动:同伦分析方法导论[M].北京:科学出版社,2006. LIAO S J.On the homotopy analysis techniques for nonlinear problems and its application[J].Applied Mathemat— ies and Computation,2004,147(2):499—513. 10 11 J,CHWANG A T.Series solutions for a nonlinear model combined convective and radiative cooling [121 LIAO S J,SU of a spherical body[J].Int J Heat and Mass Transfer,2006,49:2437—2445.
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