白藜蘆醇對酒精性氧化損傷修復作用研究*

童春義 ，李 芳， 卜曉英， 蔣 斌 ，張志美 ，唐鳳霞， 劉選明?

(1．湖南大學 生物學院,湖南 長沙 410082；2．植物功能基因組學與發育調控湖南省重點實驗室(湖南大學)，湖南 長沙 410082； 3．吉首大學 林產化工工程湖南省重點實驗室，湖南 張家界 427000)

白藜蘆醇是一種在植物內發現的天然抗氧化劑，主要存在于虎杖、葡萄、花生和松樹等70多種植物中.國內外很多學者對白藜蘆醇的生物學功能進行了深層研究，結果表明，其具有抗癌[1-2]、抗心血管疾病、抗突變、抗菌[3]、抗病毒、抗氧化[4]、誘導細胞凋亡及雌激素調節等多方面有益于人類健康的生物藥理活性，研究前景廣闊.但是，長期以來，學者們主要注重于白藜蘆醇的預防作用研究[5]，而對于白藜蘆醇對損傷期間或后期的干預研究較少.因此本實驗著重研究白藜蘆醇作為一種潛在的有價值的藥物是否有治療效果.以模式細胞HeLa作為研究對象，以白藜蘆醇作為功能藥物，在構建酒精損傷細胞的模型基礎上，從細胞與分子水平上研究其對酒精性細胞損傷的修復作用.

1 實驗部分

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 實驗試劑

白藜蘆醇(w白>98%，長沙唯爾生物科技公司)；無水乙醇(分析純，北京鼎國生物技術公司)；RPMI 1640培養基和小牛血清(HyClone)；噻唑藍(MTT，Genview)，Hoechst33342和溴化丙錠(Sigma)，總超氧化物歧化酶(T-SOD)與丙二醛(MDA)檢測試劑盒均購自南京建成生物工程研究所.

Hela細胞購自中南大學細胞庫，在本實驗室保存并培養.

1.1.2 主要儀器

CO2培養箱(美國Thermo公司)；倒置熒光顯微鏡(日本Nikon公司)；低溫高速離心機(德國Eppendorf公司)；全自動酶標分析儀 (美國Thermo公司)；紫外-可見分光光度計(北京萊伯科儀器有限公司)；超聲波細胞粉碎機(寧波新芝生物科技股份有限公司)；熒光定量PCR儀(日本安捷倫公司)；超凈工作臺(江蘇蘇凈集團安泰公司).

1.2 實驗方法

1.2.1 酒精損傷細胞模型的建立與白藜蘆醇的干預

根據本實驗室前期篩選結果表明，當體積分數為4.8%的乙醇作用于Hela細胞12 h時，細胞具有一定的恢復，而濃度過高或者處理時間延長，細胞均出現無法恢復的情況，為此本實驗選擇體積分數為4.8%的乙醇作用于Hela細胞12 h時建立酒精損傷模型[6].細胞換液時將白藜蘆醇(DMSO溶解)加入新鮮培養基中，按不同劑量(終濃度10～100 μM)分別在酒精損傷之前預處理細胞24 h(前處理組)、與酒精同時加入處理細胞12 h(同時處理組)、在損傷之后加入處理細胞24 h(后處理組)，檢測白藜蘆醇對酒精損傷的干預作用.每組實驗不少于3個平行，設置酒精損傷模型組與正常培養細胞組為對照組.選出修復效果最佳組合為干預組進行后續實驗.

1.2.2 細胞形態學觀察

將正常對照組、酒精損傷組與白藜蘆醇干預組的細胞用D-hank's清洗3遍，然后加入hoechst33342染液，終濃度為5 μg/mL，在室溫下避光染色10 min，繼續加入PI染液，終濃度為15 μg/mL，4 ℃下避光反應10 min，D-hank's稍清洗一遍即可在倒置熒光顯微鏡下觀察并照相，觀察比對各組細胞的凋亡情況.

1.2.3 流式細胞術分析

將正常對照組、酒精損傷組與白藜蘆醇干預組的細胞用D-hank's清洗后，胰酶消化，D-hank's吹打均勻后4 ℃ 1 000 r/min離心5 min，去上清液，4 ℃預冷的70%酒精重懸細胞，4 ℃過夜后用流式細胞儀檢測細胞凋亡率.

1.2.4 氧化損傷的生化指標檢測

將正常對照組、酒精損傷組與白藜蘆醇干預組的細胞用D-hank's清洗3遍用胰酶消化，生理鹽水吹打均勻后，置于冰水混合物中超聲波破碎細胞，12 000 r/min低溫高速離心5 min后轉移上清液，上清液即為所提蛋白質，用考馬斯亮藍法測量蛋白濃度后，按丙二醛(MDA)、總超氧化物歧化酶(T-SOD)檢測試劑盒的說明書進行生化活性指標的檢測，評估白藜蘆醇干預酒精損傷的Hela細胞的機制是否與氧化損傷有關.其中細胞MDA水平反映脂質過氧化程度，T-SOD水平反映內源抗氧化能力的大小.

1.2.5 熒光定量PCR

按實驗指導書中操作步驟提取各組細胞總RNA，逆轉錄為cDNA后，以cDNA為模板做熒光定量PCR，分析各基因表達情況.反應條件為：94 ℃預變性3 min后進入循環，94 ℃變性30 s，58 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，共45個循環，最后72 ℃延伸5 min.其中用到的相應引物序列如表1所示.

表1 熒光定量PCR中用到的引物

1.2.6 統計學處理

2 結果與討論

2.1 白藜蘆醇對細胞受酒精損傷干預作用

在酒精損傷細胞前、中、后3個時期分別加入一系列濃度白黎蘆醇，以細胞存活率考查其干預效果，結果如圖1所示.白藜蘆醇先處理細胞和與酒精同時處理細胞，細胞都出現存活率下降的情況，而在酒精損傷后加入低劑量白藜蘆醇(10～50 μM)，細胞存活率出現一定程度的提高(相對于損傷模型，存活率提高0%～10%)，說明低劑量的白藜蘆醇減輕了酒精對細胞的損傷，或者說修復了酒精對細胞造成的部分損傷.為此，在酒精損傷細胞12 h后，加入20 μM白藜蘆醇處理24 h為白藜蘆醇干預組，來進一步研究白藜蘆醇對酒精致氧化損傷細胞的修復作用.

RES濃度/μm

2.2 細胞形態學分析白藜蘆醇修復作用

對正常培養組細胞(a)、酒精損傷模型組細胞(b)和白藜蘆醇干預組細胞(c)進行hoechst33342/PI染色，倒置熒光顯微鏡觀察細胞形態，如圖2所示，正常培養的Hela細胞呈規則梭形，細胞核呈淡藍色(圖2(a))；經酒精損傷后自我修復的細胞有近半數呈圓形，呈現凋亡形態，細胞核被染成紅色，說明半數細胞處在凋亡晚期或死亡(圖 2(b))；而白藜蘆醇干預的細胞仍大多呈梭形，細胞核大多變為淡藍色為正常細胞，少數為亮藍色的凋亡早期細胞，極個別帶紅色為凋亡細胞(圖2(c)).由此結果我們推測，酒精損傷后細胞的自我修復能力差，損傷的細胞大多走向凋亡晚期甚至死亡；而在白藜蘆醇作用下，提高了細胞修復這種損傷的能力，使得細胞在培養過程中漸漸得到恢復，從而呈現早期凋亡或已恢復正常的細胞核狀態.可見，白藜蘆醇有助于細胞恢復狀態，提高了細胞自我修復的能力.

圖2 Hela細胞形態的變化(200×)

2.3 白藜蘆醇干預對細胞周期的影響

通過流式細胞儀對正常培養組細胞、酒精損傷組細胞和白藜蘆醇干預組細胞進行細胞周期分析，結果如圖3所示．正常培養組細胞沒有出現明顯的凋亡峰(圖3(a))；酒精損傷組細胞出現明顯的凋亡峰(圖3(b))；而白藜蘆醇干預組細胞的凋亡峰明顯變小(圖3(c)).這說明白藜蘆醇的干預能夠降低細胞凋亡率，說明在受到酒精損傷后，細胞自身24 h的恢復能力有限，而白藜蘆醇的干預能通過增強細胞活力來提高應對損傷的能力，抑制了損傷細胞的凋亡.對細胞周期分析可知(如圖3(d))，酒精損傷組細胞主要是將細胞阻滯在S期，而白藜蘆醇的干預能消除這種阻滯，促進細胞的分裂增殖從而達到修復細胞損傷的效果.

圖3 流式細胞術分析結果

2.4 白藜蘆醇干預對細胞內生化指標的影響

MDA[7]是脂質氧化損傷的經典標志物，其含量高低反映了細胞內脂質過氧化的程度,而T-SOD[8]活性變化情況反映了細胞清除氧自由基的能力，測定MDA和T-SOD等細胞內生化指標，從生化角度驗證白藜蘆醇作用機理.結果如表2所示．酒精損傷組細胞的MDA含量相比于正常培養組細胞顯著增加，而經白藜蘆醇干預組細胞則與正常培養的細胞無明顯差異.這說明酒精處理細胞引起脂質過氧化物堆積，而細胞自身的修復能力有限，不足以清除這些多余的脂質過氧化物，造成氧化損傷，白藜蘆醇的加入能顯著減少脂質過氧化物堆積，減輕甚至修復了由酒精造成的氧化損傷.另外，酒精損傷組細胞內T-SOD的活性與正常培養組細胞無顯著差異，這也說明細胞的自身修復效果不明顯，而白藜蘆醇可能大大增強了T-SOD的活性，提高了細胞抗氧化的能力，可以更好地修復酒精造成的氧化損傷.

表2 細胞內MDA水平與T-SOD活性的變化

2.5 白藜蘆醇干預對氧化相關基因的影響

OGG1編碼的OGG1蛋白[9]主要識別和切除氧化損傷所產生的8-oxoG，一般認為，OGG1的表達量增加，OGG1蛋白的活性增強，修復氧化損傷能力越強.而ALDH2[10]是將乙醛繼續代謝成CO2和H2O的一種酶，ALDH2的表達量增加，ALDH2酶的活性增強，越能降低體內乙醛堆積，減輕氧化損傷.采用定量PCR的方法檢測各實驗組細胞OGG1和ALDH2的mRNA水平表達量，結果如圖4所示，酒精損傷組的細胞OGG1和ALDH2的mRNA水平表達量略有下調，說明細胞的自我修復能力較弱，不足以修復酒精造成的損傷；而加入白藜蘆醇后的細胞OGG1和ALDH2的表達量均大大的上調，是正常培養組細胞的2倍左右，比損傷組細胞高出2～4倍，說明白藜蘆醇可通過上調這些基因的表達來增強細胞內減輕和修復氧化損傷的能力.

圖4 白藜蘆醇干預對OGG1和ALDH2 mRNA水平表達量的影響

3 結 論

酒精進入機體后，主要由細胞中的乙醇脫氫酶、乙醛脫氫酶、過氧化氫物分解酶等進行代謝，乙醇在細胞代謝中產生乙醛，乙醛在代謝過程中產生大量活性氧自由基，攻擊細胞膜脂質、蛋白和核酸，使細胞處于促氧化物質明顯增多和抗氧化物質明顯減少的氧化應激狀態、最終損害細胞的結構與功能，形成酒精致氧化損傷.白藜蘆醇能通過修復氧化損傷途徑來減輕甚至修復酒精對細胞造成的損傷.從細胞和生化角度看，白藜蘆醇能通過減少細胞內氧化產物MDA的生成和增強抗氧化酶T-SOD的活性來抵御酒精對細胞造成的氧化損傷，表現為恢復細胞正確的細胞周期和減少凋亡；從分子水平看，白藜蘆醇通過上調氧化損傷修復基因OGG1與ALDH2的表達，提高細胞修復氧化損傷的能力.綜合上述結果推測，白藜蘆醇是一個很有價值的潛在修復氧化損傷藥物，本研究為白藜蘆醇作為治療藥物應用提供了初步理論支持.

[1] ATHAR M, BACK J H, TANG X W,etal. Resveratrol: A review of preclinical studies for human cancer prevention[J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 2007, 224(3): 274-283.

[2] GUPTA S C, KANNAPPAN R, REUTER S,etal. Chemosensitization of tumors by resveratrol [J]． Annals of the New York Academy of Sciences，2011, 1215: 150-160.

[3] 李永軍,李巍偉,王鑫,等.白藜蘆醇對葡萄球菌抗菌活性研究[J]．中國實驗診斷學,2008, 12(1): 58-60.

LI Yong-jun, LI Wei-wei, WANG Xin,etal. Study of in vitro antibacterial activity of resveratrol[J]. Chinese Journal of Laboratory Diagnosis, 2008,12(1): 58-60.(In Chinese)

[4] YAN Y, YANG J Y, CHEN G L,etal. Protection of resveratrol and its analogues against ethanol-induced oxidative DNA damage in human peripheral lymphocytes [J]. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2011, 721 (2): 171-177.

[5] ZHENG Y, LIU Y H, GE J Y,etal. Resveratrol protects human lens epithelial cells against H2O2-induced oxidative stress by increasing catalase, SOD-1, and HO-1 expression [J]. Molecular Vision，2010, 16: 1467-1474.

[6] AKBAY T T, SEHIRLI O, ERCAN F,etal. Resveratrol protects against methotrexate-induced hepatic injury in rats [J]．Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences, 2010, 13 (2): 303-310.

[7] ABOUL-ELA H M, SAAD A A, EL-SIKAILY A M A,etal．Oxidative stress and DNA damage in relation to transition metals overload in Abu-Qir Bay, Egypt[J]. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 2011, 9(1): 51-58

[8] AKSENOV M Y, AKSENOVA M V, BUTTERFIELD D A,etal. Protein oxidation in the brain in Alzheimer’S disease[J]． Neuroscience, 2001, 103(2):373-383.

[9] 夏春波, 蔣常文, 劉源劼, 等. OGG1 mRNA在鼻咽癌組織中的表達及其意義[J]. 實用醫學雜志，2010, 26(5): 729-731．

XIA Chun-bo, JIANG Cang-wen, LIU Yun-jie,etal. Expression of OGG1 mRNA in nasopharyngeal carcinoma and its significance[J]. The Journal of Practical Medicine 2010, 26(5): 729-731.(In Chinese)

[10]哈斯圖雅,畢力夫,蘇秀蘭.乙醛脫氫酶2(ALDH2)基因研究進展[J]． 中國優生與遺傳雜志, 2007,15(5): 3-4 .

HASITUYA, BL Li-fu, SU Xiu-lan. Progress on aldehyde dehydrogenase2(Aldh2) gene[J]. Chinese Journal of Birth Health & Heredity，2007,15(5): 3-4.(In Chinese)