細胞氧化—還原狀態影響貝母素甲對人白血病細胞K562細胞增殖的抑制

齊彥++++++廖斌++++++徐成波++++++皇甫真萍++++++陳佳薇

[摘要] 目的 探討貝母素甲對人白血病細胞K562細胞增殖的抑制效應，以及細胞氧化-還原狀態失衡對此作用的影響。 方法 在體外培養K562細胞。運用四唑鹽（MTT）比色法分析不同濃度貝母素甲（50、100、200、400、800 μmol/L）處理24 h對K562細胞增殖的影響，并用Bliss法計算藥物對細胞的半數抑制濃度（IC50）。采用分光光度法分別分析藥物處理對K562細胞內活性氧（ROS）與谷胱甘肽（GSH）含量的影響。 結果 貝母素甲能劑量依賴性的抑制K562細胞的增殖，IC50為238 μmol/L。貝母素甲能誘導K562細胞產生ROS，下調其細胞內GSH含量，破壞細胞的氧化-還原平衡狀態。活性氧清除劑N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）與GSH的預處理可以抑制貝母素甲的上述效應。 結論 貝母素甲可抑制K562細胞增殖，細胞氧化-還原失衡可能在這一過程中起重要作用。

[關鍵詞] 貝母素甲；K562細胞；氧化-還原；細胞增殖

[中圖分類號] R733.7；R285.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）06（c）-0016-04

[Abstract] Objective To investigate the effect of peimine on cell proliferation of human leukemia K562 cells and the function of redox imbalance in this progress. Methods The human leukemia K562 cells were cultured in vitro. After K562 cells were treated with peimine at concentrations of 50， 100， 200， 400 and 800 μmol/L for 24 h， the cell proliferation was measured by thiazolyl blue tetrazolium bromide （MTT） assay. And the half maximal inhibitory concentration （IC50） of peimine was calculated using the Bliss method. The changes of intracellular reactive oxygen species （ROS） and glutathione （GSH） concentration were detected using spectrophotometry. Results Peimine inhibited the proliferation of K562 cells in a dose-dependent manner. And the IC50 of peimine was 238 μmol/L. Furthermore， peimine could promote the ROS production and glutathione （GSH） depletion. The balance of oxidation-antioxidation function destroyed. Pre-incubation with antioxidants GSH or N acetyl cysteine （NAC） almost abolished the effects of peimine. Conclusion The present study therefore shows that peimine inhibits the proliferation activity in K562 cells. The redox imbalance may play a key role in this process.

[Key words] Peimine； K562 cells； Redox； Cell proliferation

浙貝母為臨床常用止咳化痰中藥，始載于《本草正》，為貝母屬植物浙貝母（Fritillatia thunbergii Miq.）的干燥鱗莖[1]。貝母素甲（Peimine）是浙貝母的主要藥效成分之一[2]，對多種腫瘤細胞的生長有抑制作用，能逆轉腫瘤細胞的多耐藥現象[2-7]。以浙貝母為君藥的復方淅貝母顆粒能提高難治性急性白血病圍化療期臨床緩解率[8]。盡管這些研究提示貝母素甲具有抗腫瘤活性，但其對慢性粒細胞白血病（chronic myeloid leu？鄄kemia，CML）細胞增殖影響的研究依然甚少，諸多相關問題有待厘清。

細胞在生命活動過程中會產生活性氧（reactive oxygen species，ROS）。同時，細胞中還存在谷胱甘肽（glutathione，GSH）、過氧化氫酶（catalase，GAT）等構成的抗氧化系統，可清除過多的ROS，避免細胞受到過度的氧化損傷[9]。ROS的生成與清除之間的動態平衡使細胞處于一個正常的氧化-還原狀態，維持細胞生長、增殖等正常生命過程[10-12]。此狀態的失衡會導致細胞活力下降，甚至死亡。Bcr-Abl突變的CML細胞ROS水平比正常細胞高，對氧化-還原狀態的改變更為敏感[13]。一些藥物可通過誘導腫瘤細胞ROS爆發、GSH含量下調，抑制腫瘤細胞增殖、誘導細胞凋亡，從而起到抗腫瘤的效果[14-16]。

對此，本項研究采用人白血病細胞株K562為體外研究模型，試圖從細胞氧化-還原狀態變化的角度分析貝母素甲對人白血病細胞體外增殖的影響機制，為貝母素甲用于人白血病治療提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

人慢性粒細胞白血病細胞株K562由福建中醫藥大學中西醫結合基礎實驗室保存。

1.2 實驗藥物

貝母素甲（Peimine，純度> 98%）產自美國阿拉丁工業公司。稱取21.6 mg貝母素甲，采用0.2 mL無水乙醇助溶，再加19.8 mL RPMI 1640 培養基，配制成50 mmol/L工作液，過濾除菌，保存于-20℃備用。

1.3 主要試劑及設備

培養基RPMI 1640與胎牛血清（fetal calf serum，FBS）為Gibco公司生產；MTT[3-（4，5-Dimethylthiazol-2-yl）-2，5-diphenyltetrazolium bromide]和二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）產自Amresco公司；還原型谷胱苷肽（glutathione，GSH）、N-乙酰-L-半胱氨酸（N-acetyl-L-cystein，NAC）、GSH檢測試劑盒（S0053）和活性氧檢測試劑盒（S0033）購自碧云天生物技術研究所。CO2培養箱為德國Heraeus公司產品，超凈工作臺產于蘇州凈化設備有限公司，倒置相差顯微鏡購自日本Olympus公司，ELX800全自動酶標儀產自BioTek公司，Infinite 200 PRO全波長多功能微孔板檢測儀產自瑞士TECAN公司。

1.4 實驗方法

1.4.1 細胞培養 K562細胞培養于RPMI 1640培養基（含10%FBS），培養環境為37℃、飽和濕度、5%CO2，3d傳代1次，收取對數生長期細胞用于實驗。

1.4.2 細胞增殖的檢測 將對數生長期的K562細胞（4×104個/mL）同步化后接種于96孔板內，每孔加細胞懸液100 μL。各藥物組加入貝母素甲至終濃度分別為50、100、200、400、800 μmol/L，空白對照組加等體積的藥物溶解介質。清除劑實驗中，用GSH（5 mmol/L）或NAC（5 mmol/L）分別預處理K562細胞1 h，然后進行相應的藥物處理。加藥處理24 h后，每孔加MTT至0.5 mg/mL，常規培養3 h，離心棄上清，加100 μL DMSO溶解沉淀。采用570 nm為主波長，630 nm為參比波長，測定各孔光吸收值（A值）。細胞增殖抑制率=（1-實驗組A值/對照組A值）×100%，藥物對細胞的半數抑制濃度（IC50）采用Bliss法。實驗重復3次。

1.4.3 細胞ROS含量的檢測 參照文獻[17]所述方法進行測量。大致如下：同步化適量的K562細胞并隨機分組。以不同終濃度貝母素甲處理的為藥物組，以加等體積藥物溶解介質處理的為空白對照組。抑制劑實驗中，采用ROS清除劑NAC預處理細胞1 h，然后進行相應的藥物處理。常規培養細胞9 h后，各組細胞加ROS特異性熒光探針DCFH2-CA至10 μmol/L，37℃避光培養30 min，收集并用無血清細胞培養液洗滌細胞。采用激發波長488 nm，發射波長525 nm，于全波長多功能微孔板檢測儀檢測。以相對于空白對照組的倍數表示各組的ROS含量。實驗重復3次。

1.4.4 細胞GSH含量的檢測 按“1.4.3”所述方法分組并處理細胞，常規培養24 h后收集細胞，PBS洗滌1次，加入適量蛋白去除試劑溶液，振蕩混勻，反復凍融破碎細胞，離心取上清液進行測定。具體方法參照試劑盒說明書進行，405 nm處檢測光吸收值，計算GSH含量。

1.5 統計學方法

采用SPSS 22.0統計學軟件進行數據分析，計量資料數據用均數±標準差（x±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗，以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 貝母素甲對K562細胞增殖的抑制

利用MTT法檢測細胞活力是分析細胞增殖的一種快捷、常用的方法。本研究結果表明，各藥物組與空白對照組相比，100、200、400、800 μmol/L濃度組的吸光值顯著下降，差異有統計學意義（P < 0.05），抑制率隨藥物濃度增大而升高。貝母素甲對K562的IC50為238 μmol/L。上述結果提示貝母素甲對K562細胞增殖存在抑制作用。見表1。

2.2 貝母素甲對K562細胞ROS生成的誘導

應用DCFH2-DA熒光探針檢測貝母素甲對K562細胞ROS含量的影響。實驗結果顯示，貝母素甲100、200、400 μmol/L處理組的ROS含量分別為空白對照組的（1.41±0.17）倍、（1.81±0.18）倍和（2.19±0.18）倍。統計學分析表明，貝母素甲可誘導細胞ROS含量上升，差異有統計學意義（P < 0.05），呈現出劑量依賴性。采用ROS清除劑NAC預處理細胞1 h，然后再添加貝母素甲（400 μmol/L）處理，K562細胞ROS含量與對照組相比，差異無統計學意義（P > 0.05），而與貝母素甲（400 μmol/L）處理組明顯降低，差異有統計學意義（P < 0.05），提示貝母素甲誘導細胞ROS的增加受到NAC抑制。提示貝母素甲可以誘導K562細胞ROS的生成。見圖1。

2.3 貝母素甲可引起K562細胞GSH含量的下降

研究結果表明，貝母素甲可以引起K562細胞內GSH含量的顯著下降，差異有統計學意義（P < 0.05）。100、200、400 μmol/L貝母素甲處理可分別使GSH含量下降至空白對照組GSH含量的（72.01±9.15）%、（64.60±5.29）%和（50.89±3.34）%，具有量效關系。這提示貝母素甲可能抑制K562細胞內GSH生成或促進其消耗，下調細胞內GSH含量。見圖2。

2.4 氧化-還原狀態的失衡參與貝母素甲對K562細胞增殖的抑制

結果顯示，NAC或GSH能有效逆轉貝母素甲對K562細胞增殖的抑制。利用NAC清除過多的ROS或是直接補充GSH，可避免細胞內氧化-還原狀態的失衡。這提示氧化-還原狀態的失衡在貝母素甲對K562細胞增殖的抑制過程中起重要作用。見表2。

3 討論

浙貝母是臨床上常用的化痰藥物，具有清熱化痰，開郁散結之功效。其中主要活性成分之一貝母素甲的抗腫瘤作用頗受關注[18]。胡凱文等[7]率先報道貝母素甲對人白血病細胞K562具有體外抑制細胞增殖的作用。本研究亦證實貝母素甲可抑制K562細胞增殖與上述文獻報道相符。

細胞內正常的氧化-還原狀態是其生命活動所必需的。細胞內ROS大量產生或抗氧化防護系統（如GSH）功能的下降，可導致氧化-還原狀態的失常，造成細胞氧化損傷乃至死亡。一些抗腫瘤藥物通過誘導K562細胞大量產生ROS，下調GSH含量，改變細胞的氧化-還原狀態，從而抑制K562細胞增殖，殺傷細胞[10，14，19]。GSH是細胞內的一種重要抗氧化肽。有證據表明，細胞內GSH含量變化與某些藥物對腫瘤細胞增殖的抑制作用相關。鄭智等[20]報道復方浙貝母顆粒協同阿霉素可降低人白血病細胞移植瘤組織細胞中GSH含量，抑制抗氧化酶的表達，提高難治耐藥性白血病臨床緩解率。本研究結果表明，貝母素甲處理可改變K562細胞的氧化-還原狀態，具體表現為貝母素甲處理引起K562細胞ROS水平上調，細胞內GSH含量下降。這導致細胞內氧化-還原狀態的失衡。在上述工作基礎上，本研究進一步采用ROS清除劑NAC（5 mmol/L）或GHS（5 mmol/L）預處理K562細胞1 h，再給予貝母素甲（400 μmol/L）干預24 h，隨后進行MTT檢測，分析氧化-還原狀態失衡與貝母素甲對K562細胞增殖抑制的相關性。ROS清除劑NAC的預處理和GSH的補充幾乎完全消除了貝母素甲對K562細胞增殖的抑制。這些結果說明貝母素甲引發細胞內氧化-還原失衡可能是其抑制K562細胞增殖，具有體外細胞毒作用的重要機制。

綜上所述，本研究發現貝母素甲能抑制K562細胞增殖。在這一過程中，貝母素甲調節了K562細胞內ROS和GSH含量，破壞其氧化-還原平衡。活性氧清除劑NAC和GSH的處理能抑制貝母素甲的上述效應，提示氧化-還原狀態影響貝母素甲對人白血病細胞K562增殖的抑制作用。

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