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柑橘中苦味物质对HeLa细胞增殖与凋亡的作用机制

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-20
核心提示:柑橘属(Citrus L.)为无患子目芸香科类植物,是橘、柑、橙、金柑、枳、柚等的总称。
   柑橘属(Citrus L.)为无患子目芸香科类植物,是橘、柑、橙、金柑、枳、柚等的总称。柑橘及其制品中的苦味早已为人们所熟知,其苦味主要由两类具有抑癌活性的物质提供,一类是以柠檬苦素和诺米林为代表的高度氧化的四环三萜类次生代谢产物柠檬苦素类似物;另一类是以柚皮苷为代表的黄酮类物质。宫颈癌是发展中国家发生率仅次于乳腺癌的恶性肿瘤疾病,占总癌症发生率的11%。正常生理活动下细胞增殖与凋亡处于动态平衡中,而恶性肿瘤是机体细胞过度增殖而引起的疾病,其严重程度取决于癌细胞发生部位、恶化程度及是否转移,因此研究癌细胞增殖、凋亡和迁移是治疗癌症的关键。
 
  鉴于柚类种子和白色海绵层中柠檬苦素类似物和柚皮苷含量较高,西北农林科技大学葡萄酒学院的毕静莹、李华*和王华*选择‘高台’蜜柚这两部分进行柠檬苦素、诺米林和柚皮苷3 种苦味物质的提取、纯化和超高效液相色谱(UPLC)检测。通过预实验并结合文献报道,发现3 种苦味物质在50 μmol/L时对癌细胞均有显着的抑制作用,因此本研究均选用50 μmol/L浓度的这3 种苦味物质对宫颈癌HeLa细胞进行处理,利用细胞增殖检测(CCK-8)、细胞划痕和逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)实验研究3种苦味物质对HeLa细 胞增殖、迁移和凋亡的影响,以验证其作用效应。
 
  苦味物质的检测
 
  根据3 种苦味物质的线性范围及回归方程。由标准曲线方程可知,柠檬苦素、诺米林和柚皮苷的线性关系决定系数范围在0.996 4~0.999 7,说明在质量浓度范围内线性关系良好。本实验柠檬苦素类似物的提取率为5.21 mg/g。柠檬苦素和诺米林的纯度分别为94.08%和93.91%;柚皮苷的提取率为7.72 mg/g,纯度为93.39%。
 
  3 种苦味物质抑癌活性研究
 
  3 种苦味物质对Hela细胞增殖的影响
 
  50μmol/L的柚皮苷和诺米林处理HeLa细胞24 h后能明显抑制HeLa细胞增殖,细胞抑制率分别为(8.05±1.25)%和(4.16±1.35)%;同时,可观察到处理组培养液中均出现漂浮的死细胞。而柠檬苦素对HeLa细胞抑制率较小,仅为(2.13±0.84)%。
 
  3 种苦味物质对Hela细胞凋亡的影响
 
  结果显示,经过柠檬苦素处理HeLa细胞24 h后,与对照组相比,Bax基因表达量极显着增加(P<0.01),Bcl-2基因表达量显着增加(P<0.05);HeLa细胞经过柚皮苷处理24 h后Bax基因表达量较对照组极显着增加(P<0.01);HeLa细胞经过柚皮苷、柠檬苦素和诺米林处理24 h后TNFR1基因表达量较对照组有明显的增长趋势,而Casepase-8基因表达量较对照组无明显变化。此外,经这3 种物质处理HeLa细胞24 h后,Caspase-9、Caspase-3、Fas、Cytochrome c基因表达量与对照组相比均无显着变化。
 
  3 种苦味物质对Hela细胞迁移的影响
 
  图2 、3细胞划痕实验结果显示了3 种苦味物质对HeLa细胞迁移的抑制和相对迁移率的影响。诺米林处理HeLa细胞24 h和48 h后,HeLa细胞相对迁移率极显着降低(P<0.01),表明诺米林显着降低了HeLa细胞的迁移能力(图2中50 μmol/L诺米林处理24、48 h和图3C)。柠檬苦素处理HeLa细胞24 h后,对照组迁移距离较实验组远(图2中50 μmol/L柠檬苦素处理24 h),HeLa细胞相对迁移率极显着降低(P<0.01),但48 h后HeLa细胞迁移能力较对照组没有显着差异(图3A),可能是培养基中有血清导致结果受到增殖的影响。柚皮苷处理HeLa细胞24 h和48 h后,HeLa细胞相对迁移率极显着降低(P<0.01)(图2中50 μmol/L柚皮苷处理24、48 h和图3B),因此,柚皮苷显着降低了HeLa细胞的迁移能力。
 
  讨  论
 
  本研究以高台蜜柚种子和白色海绵层为原料,分别进行柠檬苦素、诺米林和柚皮苷的提取、分离纯化和检测。柠檬苦素类似物和柚皮苷的提取率分别为5.21 mg/g和7.72 mg/g,柠檬苦素、诺米林和柚皮苷的纯度分别为94.08%、93.91%和93.39%。
 
  柠檬苦素、诺米林和柚皮苷均选择50 μmol/L工作浓度,通过体外培养HeLa细胞,研究其对HeLa细胞增殖、凋亡和迁移能力的影响,以不同方式探讨3 种苦味物质对HeLa细胞的作用机制:柚皮苷和柠檬苦素均能显着促进HeLa细胞凋亡,柚皮苷和诺米林均能抑制HeLa细胞增殖,3 种苦味物质均能显着抑制HeLa细胞迁移。
 
  本研究通过CCK-8实验证明了3 种苦味物质对宫颈癌细胞增殖的影响,柚皮苷和诺米林作用24 h后能明显抑制HeLa细胞增殖,而柠檬苦素抑制作用较弱,不同的柠檬苦素类似物对同一癌细胞的作用效果是有较大差异的。为探究3 种苦味物质抑制癌症的作用机制,本研究利用实时定量PCR实验,对Bcl-2、Bax、Caspase-9、Caspase-8、Caspase-3、TNFR1、Fas、Cytochrome c基因表达量进行了检测。柠檬苦素作用于HeLa细胞24 h后基因Bcl-2、Bax表达量极显着增加(P<0.01),柚皮苷作用于HeLa细胞后基因Bcl-2表达量极显着增加(P<0.01),证明柚皮苷有可能通过内源性途径抑制细胞凋亡。同时,死亡受体基因TNFR1表达量有明显上升趋势,可能是其外源性凋亡途径也发挥了作用;Caspase-8表达量无明显变化,因此TNFR1不是通过激活Caspase-8而调控外源性凋亡途径的,而有可能通过激活TNK/AP-1途径达到外源促凋亡作用。在研究过程中发现经过3 种苦味物质处理后,HeLa细胞的迁移速率可能变慢,为了证明猜测,进行了细胞划痕实验。细胞迁移实验结果证实3种苦味物质均能极显着抑制癌细胞转移。本研究中还发现苦味物质作用后癌细胞贴壁较弱,形态发生较大变化,活性降低,这也是细胞迁移能力显着减弱的具体体现。
 
  通过本研究发现,柑橘及其制品中3 种苦味物质柠檬苦素、诺米林和柚皮苷对宫颈癌HeLa细胞具有明显的抑制增殖和促凋亡作用,能够作为一种潜在的抑制癌症的药物原材料进行开发和研究,实验结果可为今后的相关探索提供一定的数据支持。
 
 
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