委陵菜酸調控PI3K／Akt／mTOR 通路對肝星狀細胞活化增殖的影響

李艷張曉琳韋園園溫淑娟林興黃權芳

（1.廣西醫科大學，廣西 南寧530021； 2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院，廣西 南寧530023）

肝纖維化是肝臟對各種慢性刺激進行的損傷修復反應，也是以膠原為主的細胞外基質（extracellular matrix，ECM）在肝內大量沉積的病理過程［1-2］。肝星狀細胞（hepatic stellate cells，HSCs）是ECM 的主要來源，在肝纖維化的發展進程中發揮著關鍵的作用［3］。活化的HSCs 可通過在肝損傷部位移行、增殖，表達各種信號傳導蛋白，并產生大量細胞因子和以膠原為主的細胞外基質成分，是肝纖維化形成的始動環節［4］。PI3K／Akt／mTOR 通路是參與肝纖維化發生發展的重要信號傳導通路之一［5］，可調節HSCs 增殖、活化和凋亡，是目前治療肝纖維化較有效的干預靶點［3］。

中藥具有多成分、多環節、多靶點的作用特點，對病理復雜的肝纖維化可發揮綜合優勢［6］。委陵菜是薔薇科植物委陵菜Potentilla chinensisSer.的全草，在前期對委陵菜進行化學成分提取、分離及其活性成分篩選研究中，得到委陵菜酸，并在LPS／D-GalN 誘導的小鼠肝損傷模型中發現，委陵菜酸可降低炎癥相關因子的表達，抑制NF-κB 活性，減輕肝組織病理的損傷程度［7］。本研究以PI3K／Akt／mTOR 信號通路為切入點，探討委陵菜酸對血小板衍生因子-BB（platelet derived growth factor-BB，PDGF-BB）誘導活化的肝星狀細胞LX-2 的抗纖維化作用機制，為其治療肝纖維化提供依據。

1 材料

1.1 細胞 人肝星狀細胞株LX-2 購自上海美軒生物科技有限公司。

1.2 試劑與藥物 人PDGF-BB（美國PeproTech 公司，批號 0507CY420 ）；PI3K 抑制劑 LY294002（美 國Medchemexpress 公司）；DMEM 高糖培養基（美國HyClone公司）；胎牛血清（澳大利亞AusGeneX 公司）；兔抗Collagen-I 多克隆抗體、鼠抗PI3K 多克隆抗體、兔抗mTOR多克隆抗體（美國Proterntech 公司）；兔抗磷酸化PI3K 多克隆抗體（美國Signalway Antibody 公司，批號5602）；兔抗Akt 多克隆抗體、兔抗磷酸化Akt 多克隆抗體、兔抗磷酸化mTOR 多克隆抗體、兔抗P70S6K 多克隆抗體、兔抗磷酸化P70S6K 多克隆抗體（美國Cell Signaling Technology公司）；PCR 試劑盒（日本TaKaRa 公司）；BCA 試劑盒（南京建成生物工程研究所）；Western 轉膜液、封閉液（上海碧云天生物技術有限公司）；聚偏氟乙烯（PVDF）膜（美國Millipore 公司，批號R5HA8393E）。委陵菜酸（純度90.08%），提取分離參照前期研究方法［7］。

1.3 儀器 超微量分光光度計、酶聯免疫檢測儀（美國Thermo Fisher 公司）；7300 熒光定量PCR 儀（美國Applied Biosystem 公司）；雙色紅外熒光掃描成像系統（美國LICOR 公司）。

2 方法

2.1 委陵菜酸的配制 稱取適量委陵菜酸加入DMSO 溶解，配置成濃度10 mmol／L 的溶液，用0.22 μm 微孔濾膜過濾，即得，于-80 ℃冰箱保存備用。

2.2 細胞培養和分組 設置6 個組，分別為正常組、刺激組（PDGF-BB 20 ng／mL）、LY294002 組（PDGF-BB 20 ng／mL ＋LY294002 20 μmol／L）和委陵菜酸高、中、低劑量組（PDGF-BB 20 ng／mL＋委陵菜酸35、25、15 μmol／L）。將LX-2 細胞株置于含10% 胎牛血清、1% 青霉素-鏈霉素的1640 培養液中，于37 ℃、5% CO2培養箱中貼壁培養，每1～2 d 更換培養液。待細胞生長至單層致密狀，棄培養液，PBS 洗2次，用0.25%胰蛋白酶消化并傳代或凍存。

2.3 MTT 法檢測細胞增殖情況 取對數生長期LX-2 細胞接種于96 孔板培養24 h，加入委陵菜酸（10～60 μmol／L）繼續培養24 h，加入MTT 溶液10 μL，使用酶標儀于490 nm波長測各孔光密度（OD）值，計算半抑制濃度（IC50）。LX-2 細胞接種于96 孔板，除正常組外，其余各組用20 ng／mL PDGF-BB 預處理30 min，刺激組加入完全培養基，藥物組分別加入15、25、35 μmol／L 委陵菜酸和20 μmol／L 的LY294002，作用24 h 后棄去原培養基，每孔加入90 μL 無血清培養基和10 μL MTT 繼續培養4 h，棄去培養基后加入100 μL DMSO，使用酶標儀在490 nm處檢測每個孔的OD值，計算抑制率。

2.4 LDH 活性的檢測 將LX-2 細胞以每孔1×104個的密度接種于96 孔板，待細胞生長貼壁后，按“2.3”項下分組和給藥，培養24 h。收集上清液，按說明書步驟處理后，使用酶標儀在450 nm 處檢測OD值，并對細胞LDH 值進行量化［8］。

2.5 細胞遷移實驗 取對數生長期LX-2 細胞接種于6 孔板，待細胞貼壁后，用槍頭垂直于直尺，對單層細胞劃出一條無細胞的刮除帶，用PBS 洗去劃下的細胞后，按“2.3”項下分組和給藥，并分2 個時間段（0、24 h）觀察并拍照［9］。

2.6 集落生成實驗 取對數生長期LX-2 細胞接種于6 孔板，細胞密度為每孔500 個。第2 天更換為無血清培養基，同步化饑餓細胞6 h。按“2.3”項下分組和給藥，將6 孔板置于恒溫培養箱中繼續培養7 d，用0.1%結晶紫對細胞固定染色，在顯微鏡下觀察菌落大小和數量等集落的生成情況。50 個以上細胞組成的細胞團，計為1 個集落。

2.7 RT-qPCR 法檢測相關基因mRNA 表達 收集各組細胞，采用Trizol 一步法提取細胞RNA，用超微量分光光度法檢測總RNA 濃度，并通過逆轉錄得到cDNA。采用PCR儀以20 μL 體系開始擴增，擴增條件為95 ℃預變性30 s，95 ℃變性5 s，60 ℃退火延伸31 s，循環40次［10］，引物序列見表1。

表1 引物序列表

2.8 蛋白免疫印跡法檢測相關蛋白表達 收集各組細胞，加入含RIPA 緩沖液、1%蛋白酶抑制劑和1%磷酸酶抑制劑的裂解液裂解細胞，冰面上靜置10 mim，離心取上清液［11］，即得，用BCA 試劑盒檢測蛋白濃度。用10% SDSPAGE 凝膠將蛋白質按分子量大小進行分離，電泳結束后，將蛋白質轉移到PVDF 膜上，封閉后與一抗4 ℃孵育過夜，辣根過氧化物酶標記的大鼠IgG 二抗孵育，免疫反應帶的強度用雙色紅外熒光掃描成像測定，采用Image-Pro Plus 圖像分析管理系統分析［7］。

2.9 統計學分析 采用SPSS 17.0 軟件進行處理，結果以（）表示，經方差齊性檢驗，方差齊則采用單因素方差分析；方差不齊則采用秩和檢驗。P＜0.05 為差異具有統計學意義。

3 結果

3.1 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞LDH 活性的影響 委陵菜酸對LX-2 細胞IC50為43.287 μmol／L。與刺激組比較，藥物干預后LX-2 細胞LDH 活性隨濃度增加而升高（P＜0.01），對細胞有一定毒性，見表2。

表2 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞LDH 活性的影響（， n＝3）

表2 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞LDH 活性的影響（， n＝3）

注：與正常組比較，＃P＜0.05；與刺激組比較，**P＜0.01。

3.2 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞增殖的影響 與正常組比較，20 ng／mL PDGF-BB 促進LX-2 細胞的增殖（P＜0.01）；與刺激組比較，委陵菜酸和LY294002 對PDGF-BB 引起的細胞增殖具有抑制作用（P＜0.01），并呈劑量依賴性，見表3。

表3 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞增殖的影響（， n＝5）

表3 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞增殖的影響（， n＝5）

注：與正常組比較，＃＃P＜0.01；與刺激組比較，**P＜0.01。

3.3 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞活化的影響 與正常組比較，PDGF-BB 刺激后LX-2 細胞Col-Ⅰ蛋白表達升高（P＜0.05），表明LX-2 細胞已被激活；與刺激組比較，委陵菜酸干預能抑制活化的LX-2 細胞Col-Ⅰ蛋白表達（P＜0.05，P＜0.01），且呈現劑量依賴性，見圖1。與刺激組比較，委陵菜酸干預能抑制Col-Ⅰ和Col-ⅢmRNA 表達（P＜0.01），見表4。

表4 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞Col-Ⅰ和Col-ⅢmRNA 表達的影響（， n＝3）

表4 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞Col-Ⅰ和Col-ⅢmRNA 表達的影響（， n＝3）

注：與正常組比較，＃＃P＜0.01；與刺激組比較，**P＜0.01。

圖1 委陵菜酸對PDGF-BB 激活的LX-2 細胞Col-Ⅰ蛋白表達的影響（， n＝3）

3.4 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞遷移的影響 如圖2、表5 所示，與正常組比較，刺激組LX-2 細胞遷移距離增加（P＜0.01），PDGF-BB 促進了LX-2 細胞的遷移；與刺激組比較，各給藥組LX-2 細胞遷移距離縮短（P＜0.01），委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞遷移具有抑制作用，且呈劑量依賴性。

表5 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞遷移的影響（， n＝3）

表5 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞遷移的影響（， n＝3）

注：與正常組比較，＃＃P＜0.01；與刺激組比較，**P＜0.01。

圖2 各組LX-2 細胞遷移的情況（×100）

3.5 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞集落形成的影響 如圖3、表6 所示，與正常組比較，PDGF-BB 促進了LX-2 細胞的集落形成（P＜0.01）；與刺激組比較，藥物干預可抑制LX-2 細胞的集落形成（P＜0.01），其抑制率呈劑量依賴性。

圖3 各組LX-2 細胞集落形成的情況

表6 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞集落形成的影響（， n＝3）

表6 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞集落形成的影響（， n＝3）

注：與正常組比較，＃＃P＜0.01；與刺激組比較，**P＜0.01。

3.6 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞PI3K／Akt／mTOR信號通路蛋白表達的影響 如圖4 所示，與正常組比較，PDGF-BB 刺激上調了LX-2 細胞p-Akt、p-PI3K、P70S6K、p-FAK、p-mTOR 蛋白表達（P＜0.05）；與刺激組比較，藥物干預下調了LX-2 細胞p-Akt、p-PI3K、P70S6K、p-FAK、p-mTOR 蛋白表達（P＜0.01），且呈劑量依賴性。

圖4 委陵菜酸對PDGF-BB 刺激LX-2 細胞PI3K／Akt／mTOR 信號通路蛋白表達的影響（， n＝3）

4 討論

肝纖維化是各種慢性肝臟疾病向肝硬化發展的必經階段［4］。HSCs 在肝纖維化過程中扮演著重要角色，其活化、增殖是肝纖維化形成的關鍵環節［12］。在正常情況下，HSCs處于靜息狀態，主要負責儲存維生素A，當受到外界刺激時，細胞形態發生改變，胞內的維生素A 消失，HSCs 發生活化，轉變成為肌成纖維樣細胞［13］，活化的HSCs 增殖、遷移和收縮能力增強，以膠原為主的ECM 釋放增加，導致肝纖維化的發生［5］。因此，抑制HSCs 細胞活化和減少細胞外基質的合成是逆轉肝纖維化的關鍵。PDGF-BB 是對HSCs有效的激活劑，當肝臟受到刺激時，PDGF 被HSCs 以自分泌或旁分泌途徑被釋放，HSCs 的PDGF 受體被誘導至細胞表面，二者形成一個有效的正反饋環，不斷激活HSCs［14］，同時PDGF 還可激活下游PI3K、ERK 和其他途徑的信號傳導，促進其增殖、遷移和分泌ECM［12］。通過PDGF-BB 刺激HSCs后，加入委陵菜酸24 h，發現LX-2 細胞增殖被抑制。提示委陵菜酸對活化的LX-2 細胞有抑制作用。

HSCs 活化后，增殖和遷移能力增強［14］。PDGF-BB 刺激后LX-2 細胞的增殖率和遷移率升高；LY294002 和委陵菜酸均能抑制LX-2 細胞的增殖和遷移，并呈劑量依賴性。提示委陵菜酸具有抑制LX-2 細胞增殖和遷移的能力。

HSCs 細胞表型發生轉化后，合成ECM 的能力增加，大量Col-Ⅰ和Col-Ⅲ因溶解失衡而過度沉積，從而造成肝纖維化的發生［5］，膠原水平的高低可以反映肝纖維化程度。PDGF-BB 刺激后LX-2 細胞Col-Ⅰ表達增加，委陵菜酸干預能下調Col-I 蛋白表達，且可降低Col-Ⅰ和Col-ⅢmRNA 表達。提示委陵菜酸能抑制HSCs 的ECM 過度沉積及膠原的形成，從而達到抗肝纖維化的作用。

PI3K／Akt／mTOR 信號通路在促進細胞生長、增殖、分化，促進細胞運動、侵襲，抗凋亡以及肝纖維化的發展中發揮重要作用［9］。PI3K 是細胞生長信號通路中一個重要的激酶，當PDGF 與相應的配體結合后，能與PI3K 85 kDa 亞基結合，使其發生磷酸化活化［15］，磷酸化的PI3K 促進Akt聚集于細胞膜上并被活化，活化的Akt 可直接磷酸化mTOR致其激活，mTOR 激活后可通過下游核糖體S6 蛋白激酶通路調控細胞的生長和增殖［15］。細胞粘附斑激酶可作為PI3K／Akt／mTOR 信號通路上游刺激因子，調節細胞生長［8］。PDGF-BB 刺激24 h，LX-2 細胞中p-PI3K、p-Akt、pmTOR、p-FAK 蛋白表達上調，PI3K／Akt 通路被激活。委陵菜酸和LY294002 干預下調了細胞中p-PI3K、p-Akt、pmTOR、p-FAK 蛋白表達。提示委陵菜酸能夠抑制HSCs 活化和增殖、減少膠原沉積，其機制可能與抑制PI3K／Akt／mTOR 信號通路有關。

綜上所述，委陵菜酸可通過PI3K／Akt／mTOR 信號途徑有效抑制HSCs 活化，起到抗纖維化的作用。