硫化氫在SB203580影響肝星狀細胞增殖、凋亡中的作用*

徐 霞 李 睿 任 嬙 劉 芳 宋麗秀 鄭 勇 陳衛剛△

硫化氫（hydrogen sulfide，H2S）被稱為繼NO、CO之后發現的第三種氣體信號分子，它具有多種生理功能，尤其在肝纖維化中作用明顯[1]。研究顯示，內源性或外源性H2S能以多種方式調節細胞的增殖與凋亡，其作用與H2S的劑量和信號途徑有關[2]。最近研究表明，H2S對肝纖維化及門脈高壓的發生發展起重要的保護作用[3]。本研究通過Annexin V-FITC/PI雙染法流式細胞術（FCM）檢測肝星狀細胞（hepat?ic stellate cell，HSC）凋亡情況，并用逆轉錄聚合酶鏈反應（PCR）法檢測HSC中Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達，初步探討H2S在P38絲裂原活化蛋白激酶（P38MAPK）阻斷劑SB203580影響HSC增殖、凋亡中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料 大鼠HSC-T6細胞株購自中南大學湘雅中心實驗室；NaHS（美國Sigma公司）；SB203580（德國Merck公司）；DMEM（高糖）培養基、胎牛血清（FBS）、胰蛋白酶-EDTA（美國HyClone公司），二甲基亞砜（DMSO，美國Amersco公司），逆轉錄試劑盒（美國Fermentas公司），瓊脂糖（Spanish公司），TRIzol（美國Invitrogen公司），四甲基偶氮唑鹽（MTT，美國Sigma公司），Annexin V-FITC試劑盒（美國Biovision公司），流式細胞儀（美國BD公司）。

1.2 方法

1.2.1 細胞培養 HSC-T6選用100 mL/L FBS DMEM（高糖）培養基，按1.5×105個/mL接種，37 ℃、5%CO2中培養，8 h常規貼壁，1～2 d換液，4～7 d后細胞鋪滿瓶底70%～90%傳代，傳代周期穩定即可用于實驗。

1.2.2 實驗分組 對照組：10%FBS的DMEM培養基；DMSO組：對照組基礎上加DMSO，使DMSO終濃度為0.1%；NaHS組：對照組基礎上加NaHS（H2S供體）至最適濃度；SB組：DMSO組基礎上加SB203580至最適濃度；SB+NaHS組：SB組基礎上加NaHS至最適濃度。

1.2.3 MTT法檢測細胞增殖 在無菌96孔細胞培養板中接種傳代的HSC，每組6復孔，調整細胞濃度為6×104個/mL，每孔加入200 μL細胞懸液，當細胞生長至80%以上融合度時，用無血清培養基同步化處理12 h。NaHS組分別按照25、50、75、100、200 μmol/L濃度梯度給藥，SB組分別按照10、25、50、75、100 μmol/L濃度梯度給藥，確定最適濃度。在CO2培養箱中繼續孵育48 h后，除邊緣孔外每孔均加入5 g·L-1的MTT 20 μL。反應4 h后用1 mL注射器吸去培養基，并加150 μL DMSO，反應30 min后用酶標儀測定其吸光度（A）值，測定波長570 nm，參考波長630 nm，計算A值=A570-A630，以消除非特異性光吸收效應。計算細胞增殖抑制率（IR），IR=（1-實驗組A/對照組A）×100%。

1.2.4 FCM檢測細胞凋亡 將傳代的HSC接種于6孔培養板中，在細胞生長至80%以上融合度后，吸去原培養基，換為無血清培養基同步化處理24 h，按照實驗分組分別加入相應濃度的NaHS和SB203580，加樣后的各組細胞繼續在CO2培養箱孵育48 h后開始取樣，取樣方法：每孔用PBS洗2遍，各加300 μL胰酶消化，持續吹打使其分散，PBS離心（1 000 r/min離心5 min）洗滌2次，加入binding buffer和Annexin V-FITC/PI雙染色劑，4℃避光30 min后上機檢測細胞凋亡率。

1.2.5 逆轉錄PCR法測Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達 應用TRIzol試劑按說明書提取HSC總RNA，用紫外分光光度儀測定總RNA的純度及濃度。A260/A280≥1.8說明RNA純度較高。瓊脂糖凝膠電泳鑒定總RNA的完整性，-80℃保存待用。（1）cDNA第一鏈合成：逆轉錄使用RevertAidTMH minus First Strand cDNA Synthesis Kit，按照說明書方法進行。（2）逆轉錄PCR反應。PCR擴增反應體系為25 μL，其中cDNA 2 μL，上下游引物各0.5 μL，PCR Master Mix(2×)12.5 μL，DEPC水定容至25 μL。設計引物，Ⅰ型膠原引物序列：正義5′-GGTCCCAAAGGTGCTGATGG-3′，反 義 5′-GACCAGCCT?CACCACGGTCT-3′；Ⅲ型膠原引物序列：正義5′-CGAGGT?GACAGAGGTGAAAGA-3′，反義 5′-AACCCAGTATTCTCC?GCTCTT-3′；GAPDH引物序列：正義5′-CAAGGTCATCCAT?GACAACTTTG-3′，反義5′-GTCCACCACCCTGTTGCTGTAG-3′。PCR擴增條件為：Ⅰ型膠原95 ℃ 5min，95℃ 30 s，58 ℃30 s，72℃ 30 s，共37個循環，72℃延伸 10 min；Ⅲ型膠原95℃ 5 min，95℃ 30 s，55℃ 30 s，72℃ 30 s，共36個循環，72℃延伸10 min。（3）PCR產物用20 g/L瓊脂糖凝膠進行電泳分析，采用Quantity one 4.6.2凝膠成像分析系統計算各個條帶的A值，以各樣本蛋白與GAPDH的比值表示mRNA的相對表達水平。

1.3 統計學方法 使用SPSS 17.0統計軟件進行分析，計量資料以±ss表示，多組間比較采用單因素方差分析（ANO?VA），組間多重比較采用LSD-t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 NaHS對SB203580影響HSC增殖的作用 50 μmol/L NaHS組的A值高于對照組（P＜0.05），其余NaHS組與對照組差異無統計學意義；不同藥物濃度SB組的A值均低于對照組（P＜0.05），但因低濃度SB203580無明顯抑制HSC增殖，而高濃度SB抑制率較大且影響細胞形態，故75 μmol/L SB為最適濃度，見表1。倒置顯微鏡下觀察NaHS組細胞較對照組明顯增多，細胞形態未見改變，而SB組細胞內可見較多空泡狀及凋亡細胞，細胞數量無明顯增多，見圖1。

Table 1 Comparison of cell proliferation of HSC-T6 between groups表1 各組HSC-T6細胞增殖情況的比較

2.2 SB203580和NaHS對HSC-T6凋亡的影響 從FITC和PI熒光雙參數點圖觀察到，對照組HSC-T6主要分布在左下象限，因操作等原因引起的機械性死亡細胞數量非常少（＜2%），見圖2。SB組、SB+NaHS組細胞凋亡率高于對照組，且SB+NaHS組高于SB組（均P＜0.05）；DMSO組、NaHS組與對照組差異無統計學意義，見表2。

Table 2 Comparison of apoptotic rates in HSC T6 between five groups表2 各組HSC-T6凋亡率的比較

2.3 SB203580和NaHS對HSC-T6Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA水平的影響 HSC-T6中Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA在各組中均表達，其中NaHS組表達高于對照組（P＜0.05），且表達量最多，條帶最亮、最寬，SB組與SB+NaHS組表達低于對照組和NaHS組（P＜0.05），表達量較少，條帶較暗，見表3、圖3。

Table 3 The expressions of COL-Ⅰand COL-ⅢmRNA in HSC T6 between five groups表3 各組HSC-T6Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA的表達

3 討論

HSC活化是肝纖維化的中心環節，活化后的HSC是肝內膠原及細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的主要來源。肝臟受損時HSC被激活，分泌大量ECM，并表達Ⅰ、Ⅲ型膠原等促纖維化因子。H2S作為一種新型內源性氣體信號分子，存在于人體多個系統，具有廣泛的生物學效應。課題組前期研究結果表明H2S能夠促進肝硬化大鼠肝組織內某種細胞的增殖，減少肝細胞損傷[4]；外源性H2S可使抗凋亡分子survivin蛋白及基因表達上調，從而減少肝細胞凋亡[5]；肝硬化大鼠給予H2S代謝酶抑制劑后門靜脈壓力升高[2]，提示H2S在肝硬化發生發展過程中及調節門靜脈壓力方面起重要保護作用。

Figure 3 The expressions of COL-Ⅰand COL-ⅢmRNA in HSC T6 detected by RT-PCR assay圖3 逆轉錄PCR檢測HSC-T6Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA的表達

P38MAPK信號通路與細胞增殖、凋亡等多種生物學行為密切相關。Keuling等[6]用SB203580特異性阻斷P38MAPK通路能夠增強ABT-737誘導的黑色素瘤細胞凋亡。有研究者發現P38MAPK不僅參與調節α1（Ⅰ）型膠原mRNA表達，而且增強mRNA穩定性[7]。Schnabl等[8]用從大鼠分離的HSC分別用表達TAK1的腺病毒載體、JNK特異性阻斷劑阻斷JNK通路，P38MAPK特異性阻斷劑阻斷P38MAPK信號通路，發現阻斷P38MAPK后可使α1（Ⅰ）型膠原mRNA的表達降低，但使HSC增殖較明顯，而JNK信號通路一定程度上調控了HSC激活、生長調節及膠原的合成。Anania等[9]研究證實阻斷JNK活性后可抑制HSC內α2（Ⅰ）型膠原的表達。由此本課題組推測H2S可能通過P38MAPK信號通路對HSC起作用，從而對Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達有影響。

在涉及多種細胞的凋亡反應中核因子-κB（nu?clear factor kappa B，NF-κB）是HSC最重要的抗凋亡因子，抑制NF-κB能夠影響HSC的激活，許多研究證實它在肝纖維化的發生、發展中起重要作用[10]。Schwabe等[11]研究發現NF-κB不但能夠抑制肝細胞凋亡，同時抑制HSC凋亡，還可促進其增殖。沈欽海等[12]證實外源性硫化氫可抑制NF-κB表達，促進激活的HSC凋亡。由于NF-κB可直接參與調節膠原蛋白的表達[13]，故抑制其活性可能具有直接減少ECM合成的作用。

本實驗結果顯示，給予P38MAPK阻斷劑SB203580，H2S刺激的HSC凋亡率明顯高于僅給予通路抑制劑組，提示H2S可能與P38MAPK信號通路有關，將SB203580與NaHS（H2S）同時作用于HSC時，或許引起兩藥物發生某種化學反應，使H2S增加了SB203580的藥物敏感性，從而促進凋亡。當外源性給予H2S供體NaHS后，阻斷P38MAPK可使HSC內Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達明顯降低，未給予抑制劑的NaHS可促進HSC增殖，增加Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達，此結果與Schnabl等[8]研究結果相似，證實了H2S通過P38MAPK信號通路參與調節HSC內Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達。推測H2S通過激活P38MAPK信號通路作用于HSC，HSC活化伴隨NF-κB激活，活化的NF-κB通過抑制肝細胞凋亡且促進HSC增殖，引起ECM增多，膠原是ECM的最主要成分，從而引起Ⅰ、Ⅲ型膠原mRNA表達增高。由于課題組前期研究結果已證實H2S對肝纖維化具有保護作用，膠原蛋白的最終表達才能對肝纖維化起明顯指示作用，那么翻譯過程中是否由于某種機制使高表達的mRNA翻譯為低表達的蛋白質而使膠原產生減少，從而起到抗肝纖維化作用；且本實驗僅研究H2S對HSC的作用，H2S對肝細胞是否也能夠促增殖產生膠原使其高表達，其具體作用機制還尚未可知。在此需要注意的是，上述研究結果提示阻斷P38MAPK信號通路可以明顯抑制H2S刺激的HSC增殖，促進其凋亡，這與Schnabl等[8]的研究結果又有所不同，考慮可能與如下原因有關：MAPK信號通路包括P38、ERK和JNK等，本實驗僅用SB203580阻斷P38MAPK信號通路，這是否是由于P38MAPK信號通路與細胞內其他信號通路產生交叉反應，又或者MAPK信號通路各分支間存在協同或干擾效應，具體機制尚需進一步研究。

Figure 1 Changes in cell morphology under inverted microscope(×200)圖1 倒置顯微鏡下觀察細胞形態變化（×200）

Figure 2 Comparison of apoptotic rates in HSC T6 cells between groups圖2 各組HSC-T6細胞凋亡率的比較

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