基础研究 Open Access
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世界华人消化杂志. 2005-11-15; 13(21): 2540-2544
在线出版日期: 2005-11-15. doi: 10.11569/wcjd.v13.i21.2540
丹参注射液和三七总皂甙对大鼠肝癌细胞及自杀基因旁观者效应的影响
谭宇蕙, 杜标炎, 吴映雅, 李杰芬, 刘晓东, 钟富有
谭宇蕙, 吴映雅, 刘晓东, 钟富有, 广州中医药大学生化教研室 广东省广州市 510405
杜标炎, 广州中医药大学病理教研室 广东省广州市 510405
李杰芬, 广州中医药大学中医基础实验中心 广东省广州市 510405
谭宇蕙, 女, 1966-04-22生, 广东省恩平市人, 汉族, 1991年中山大学分子生物学硕士, 2005年广州中医药大学中西医结合专业博士, 副教授, 生化教研室主任, 主要从事中西医结合分子肿瘤学研究.
基金项目: 国家自然科学基金资助项目, No. 30171201; 广州市科技计划项目, No. 2002J1-C7041.
通讯作者: 杜标炎, 510405, 广东省广州市机场路12号, 广州中医药大学病理教研室. tyuhui@gzhtcm.edu.cn
电话: 020-36585454
收稿日期: 2005-08-06
修回日期: 2005-08-20
接受日期: 2005-08-26
在线出版日期: 2005-11-15

目的: 探讨丹参注射液和三七总皂甙对大鼠肝癌细胞及自杀基因旁观者效应影响.

方法: 丹参注射液和三七总皂甙以不同浓度与GCV分别或共同作用于大鼠肝癌CBRH7919的tk-细胞, 以及含5-10% tk+细胞的tk+和tk-混合细胞, MTT检测各组存活率(n = 3, 6), 两两比较分析各组存活率的差异, 并用q值分析中药与自杀基因系统联合的相互作用是否协同性. q值为联合用药时实测药效与理论药效的比值, q≤0.85为拮抗作用, 0.85≤q<1.15为相加作用, q≥1.15为协同作用.

结果: 5, 10, 20, 40 mL/L的丹参注射液作用于CBRH 7919细胞, 72 h存活率分别为81.0±17.3%, 55.6±12.0%, 14.6±4.4%, 11.5±0.9%; IC50为11.4 mL/L. 丹参注射液联合tk/GCV系统对肝癌细胞的作用: 5% tk+/GCV组存活率为78.9±27.9%, GCV组为84.3±18.2%, 前者比后者仅多了5% tk+细胞, 相对抑制率7.6%; 5 mL/L丹参联合5% tk+/GCV组存活率为47.8±14.5%(q = 1.60), 5 mL/L丹参+GCV组的存活率为72.8±4.5%, 前者比后者唯一差异条件也是多了5% tk+细胞, 相对抑制率34.3%(P = 0.049); 10 mL/L丹参联合5% tk+/GCV组的存活率为12.2±5.9%(q = 1.46), 10 mL/L丹参+GCV组的存活率为36.5±2.7%, 前者比后者仅多了5% tk+细胞, 相对抑制率66.6%(P = 0.003). 10, 50, 100, 140 mg/L三七总皂甙作用72 h细胞存活率分别为104.1±3.7%, 107.6±3.1%, 69.7±8.5%, 59.3±2.9%; IC50为220 mg/L. 三七总皂甙联合tk/GCV系统对肝癌细胞的作用: 10% tk+/GCV组比GCV组存活率下降了17.2% (P<0.05), 50 mg/L和100 mg/L三七总皂甙联合10% tk+/GCV组存活率(q = 0.89, 0.87)分别比相应的三七总皂甙+GCV组下降了17.7%和18.3%.

结论: 丹参注射液有明显抑制癌细胞生长作用, 并能协同性增强tk/GCV系统对癌细胞的杀伤作用, 增强自杀基因旁观者效应. 三七总皂甙能一定程度抑制癌细胞生长, 但对tk/GCV系统杀伤癌细胞只有加和作用, 未发现有协同性作用.

关键词: 自杀基因; 旁观者效应; 肝癌; 丹参注射液; 三七总皂甙

引文著录: 谭宇蕙, 杜标炎, 吴映雅, 李杰芬, 刘晓东, 钟富有. 丹参注射液和三七总皂甙对大鼠肝癌细胞及自杀基因旁观者效应的影响. 世界华人消化杂志 2005; 13(21): 2540-2544
Effects of Danshen and Total Saponins of Panax Notoginsen on rat hepatocarcinoma cells and bystander effect of suicide gene
Yu-Hui Tan, Biao-Yan Du, Ying-Ya Wu, Jie-Fen Li, Xiao-Dong Liu, Fu-You Zhong
Yu-Hui Tan, Ying-Ya Wu, Xiao-Dong Liu, Fu-You Zhong, Department of Biochemistry, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
Biao-Yan Du, Department of Pathology, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
Jie-Fen Li, Basic Experiment Center of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China
Supported by: National Natural Science Foundation of China, No. 30171201, and the Science and Technology Plan of Guangzhou City, No. 2002J1-C7041.
Correspondence to: Biao-Yan Du, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine, 12 Jichang Road, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China. tyuhui@gzhtcm.edu.cn
Received: August 6, 2005
Revised: August 20, 2005
Accepted: August 26, 2005
Published online: November 15, 2005

AIM: To explore the effects of Danshen and Total Saponins of Panax Notoginsen (PNS) on rat hepatoca-rcinoma cells and the bystander effect of herpes simpl-ex virus thymidine kinase gene/ganciclovir (HSV-tk/GCV).

METHODS: Rat hepatocarcinoma cell line CBRH7919 (tk-), CBRH7919 (tk+) and the 5-10% tk+ mixed cells were treated with diverse concentrations of Danshen injection, PNS, GCV separately, or Danshen injection plus GCV and PNS plus GCV (n = 3, 6). The survival rate of the cells in each group was examined by MTT method, and q-value analysis was used to estimate the synergistic effect of traditional Chinese medicine on the suicide gene system. The q-value was equal to the ratio of the actual effect of combined treatment to its theoretical effect. The effect was classified into three categories: antagonistic effect (q ≤0.85), additive effect (0.85 ≤ q <1.15), and synergistic effect (q ≥1.15).

RESULTS: After the treatment of 5, 10, 20, 40 mL/L Danshen injection for 72 h, the survival rate of CBRH 7919 (tk-) was 81.0±17.3%, 55.6±12.0%, 14.6±4.4%, and 11.5±0.9%, respectively. IC50 was 11.4 mL/L. The survival rate of the hepatocarcinoma cells was 78.9±27.9% in the 5% tk+/GCV group, and 84.3±18.2% in the GCV group, and the survival rate in the former was 7.6% lower than that in the latter. The survival rate of the cells was 47.8±16.5% (q = 1.60) in the group of 5 mL/L Danshen injection combined with 5% tk+/GCV, and 72.8±4.5% in the group of 5 mL/L Danshen injection combined with GCV, and the survival rate in the former was 34.3% lower than that in the latter. The survival rate was 12.2±5.9% (q = 1.46) in the group of 10 mL/L Danshen injection combined with 5% tk+/GCV, and 36.5±2.7% in the group of 10 mL/L Danshen injection combined with GCV, and the survival rate in the former was 66.3% lower than that in the latter. The survival rate of CBRH7919 (tk-) was 104.1±3.7%, 107.6±3.1%, 69.7±8.5%, and 59.3±2.9%, respectively, after the treatment of 10, 50, 100, and 140 mg/L PNS for 72 h. IC50 was 220 mg/L. The survival rate in the 10% tk+/GCV group was 17.2% (P <0.05) lower than that in the GCV group. In the group of 50 mg/L and 100 mg/L PNS combined with 10% tk+/GCV (q = 0.89, 0.87), the survival rates were 17.7% and 18.3% lower than those in the corr-esponding groups of PNS combined with GCV, respec-tively.

CONCLUSION: Danshen injection can inhibit the prolif-eration of hepatocarcinoma cells significantly, and can synergically enhance the killing and bystander effect of tk/GCV system. PNS can also inhibit the proliferation of hepatocarcinoma cells to some extent, but it has only additive effect on the tk/GCV system, while no synerg-etic effect.

Key Words: Suicide gene; Bystander effect; Hepatocarcinoma; Danshen injection; Total Saponins of Panax Notoginsen


0 引言

自杀基因系统是目前研究应用最多的肿瘤基因疗法之一, 常用的如单纯疱疹病毒胸苷激酶基因/丙氧鸟苷(HSV-tk/GCV)系统, 其原理是胸苷激酶TK把无毒的前体药物GCV磷酸化生成有毒的核苷类似物GCV-TP, 抑制核酸合成从而杀死转染了tk基因的肿瘤细胞. 此疗法的一个突出优点是"旁观者效应"(bystander effect),即导入自杀基因的肿瘤细胞对邻近未导入自杀基因的肿瘤细胞也有杀伤作用[1]. 体内转染率低造成对肿瘤杀伤力不足是肿瘤自杀基因疗法存在的主要问题, 增强旁观者效应可大大提高其对肿瘤杀伤力, 目前已成为提高自杀基因疗效的重要策略. 对旁观者效应机制的大量研究表明, 改善缝隙连接细胞通讯(GJIC)或诱导肿瘤细胞凋亡, 或提高患瘤机体免疫功能, 都有可能增强旁观者效应[2-10]. 我们旨在探讨中药的活性成分能否通过GJIC或细胞凋亡机制而增强自杀基因的旁观者效应, 这方面报道很少, 已报道的有丹参脂溶性代表成分丹参酮ⅡA能增强GJIC而提高旁观者效应[11]. 丹参素、三七皂甙等能诱导多种肿瘤细胞株的凋亡[13-15], 丹参素、芦荟的提取物还能促进GJIC[12,16], 但是否能增强旁观者效应未见报道. 我们初步观察了丹参注射液和三七皂甙对大鼠肝癌细胞生长抑制的影响及其对自杀基因tk/GCV系统旁观者效应的增效作用, 探讨活血中药成分联合肿瘤自杀基因疗法的可行性.

1 材料和方法
1.1 材料

大鼠肝癌细胞株CBRH7919购自中山大学实验动物中心, 重组逆转录病毒包装细胞株PT67/tk和CBRH7919/tk为本研究组构建[17]. 细胞培养液RPMI1640, DMEM为Gibco公司产品, GCV(丙氧鸟苷), MTT(四甲基偶氮唑盐)均为Sigma公司产品; 胎牛血清为杭州四季青公司产品. 丹参注射液为广东永康药业有限公司生产(国药准字Z44022073), 含生药1.5 kg/L. 三七总皂甙由广州中医药大学脾胃研究所提供, 浓度为1.4 g/L. BNA-3210型CO2培养箱(日本ESPEC), 酶标仪(BioRad).

1.2 方法

1.2.1 丹参注射液和三七总皂甙对CBR7919细胞的作用: 大鼠肝癌细胞CBR7919(tk-)用RPMI 1640培养液培养24 h后传代, 按每孔5×103个细胞、200mL总体积进行培养, 加入丹参注射液至终浓度为5, 10, 20, 40 mL/L共4个浓度组, 三七总皂甙10, 50, 100, 140 mg/L共4个浓度组, 每一浓度有3个复孔, PBS补足体积, 测定癌细胞对中药的敏感程度, 确定下面实验药物的合适浓度.

1.2.2 丹参注射液和三七总皂甙联合tk/GCV系统对肝癌细胞的杀伤作用: 把CBRH7919/tk(tk+)和CBRH7919(tk-)细胞按5%: 95%或10%: 90%的比例混合, 接种到96孔板作为5%或10%tk+对照组、tk/GCV组和中药联合tk/GCV组的观察细胞; 而100%tk-细胞作为tk-对照组、GCV组、中药组、中药加GCV组的观察细胞, 均按每孔5×103个细胞接种, 另各组均设对应浓度药剂的无细胞对照组, 以消除丹参注射液等药物本身的吸光背景. 培养12 h使细胞贴壁生长后再加中药和GCV, GCV浓度均为50 mg/L, 丹参注射液又再分为低浓度5 mL/L和高浓度10 mL/L两组, 每组3个复孔. 三七总皂甙又再分为50, 100 mg/L 两组, 每组设6个复孔. 作用72 h后MTT法检测各组细胞的杀伤情况及存活率, 并两两比较各加药组存活率差异.

1.2.3 金正均q值法[18]判断中药与tk/GCV系统联合作用效果:q = 实际联合药效E'(A+B)/理论联合药效E(A+B), E(A+B) = EA+EB-EA*EB, EAEB为单独用药药效. q<0.85为拮抗作用; 0.85£q<1.15为相加作用; q³1.15为协同作用.

统计学处理 用SPSS 统计软件分析, 多组间比较用One-Way ANOVA, LSD法.

2 结果
2.1 丹参注射液对CBRH7919细胞的作用

镜下可见随着丹参注射液浓度和孵育时间的增加, 贴壁细胞逐渐变圆、脱落, 至20 mL/L 72h几乎100%杀死癌细胞. 5, 10, 20, 40 mL/L的丹参注射液作用于CBRH7919细胞72 h, MTT检测各组存活率(%)分别为81.0±17.3, 55.6±12.0, 14.6±4.4, 11.5±0.9; IC50为11.4 mL/L. 可见丹参注射液对CBRH7919细胞生长有较为明显的抑制效应, 且作用呈时间和剂量依赖性.

2.2 丹参注射液联合tk/GCV系统对肝癌细胞的杀伤作用

为了观察中药对旁观者效应的影响, 选择了旁观者效应较低而且MTT法检测与苔盼蓝计数法较吻合的5-10%tk+的混合比例, 以及对肿瘤细胞杀伤程度较轻的中药浓度进行实验. 结果表明, 两种浓度的丹参注射液联合tk/GCV组的细胞存活率明显比丹参注射液+GCV组和单纯tk/GCV组低, 两两比较差异有统计学意义(P<0.05, 表1, 图1), 说明丹参注射液联合tk/GCV系统能显著提高tk+和tk-混合细胞对GCV的敏感性, q³1.15说明丹参注射液具有协同性增强tk/GCV系统杀伤效应的作用.

表1 MTT法测定各组细胞存活率(mean±SD, n =3).
分 组存活率(%)q
1.tk-对照100.0±14.9
5%tk+ 对照100.0±5.6
2.GCV84.3±18.2
3. 5%tk+/GCV78.9±27.9 a1.06
4.低浓度丹参85.3±21.4a
5.低浓度丹参+GCV72.8 ±4.5 b1.07
6.低浓度丹参+5%tk+/GCV47.8±14.5bc1.6
7.高浓度丹参50.5±9.8 b
8.高浓度丹参+GCV36.5±2.7 b1.14
9.高浓度丹参+5%tk+/GCV12.2±5.9 bd1.46
图1
图1 丹参注射液联合5% tk+/GCV对大鼠肝癌细胞的作用. A: 对照组; B: GCV; C: 5% tk+/GCV; D: 低浓度中药; E: 低浓度中药+GCV; F: 低浓度中药+5% tk+/GCV; G: 高浓度中药; H: 高浓度中药+GCV; I: 高浓度中药+5% tk+/GCV.

由于丹参注射液、GCV单独对体外细胞生长都有抑制作用, 丹参注射液对tk/GCV系统的作用是否协同性, 还可进行单一差异因素结果的两两比较分析(表2). 两两比较中前者比后者唯一差异因素均是多了5%tk+ 细胞, 可消除丹参、GCV自身的细胞毒影响, 结果表明中药的加入大大增强了tk/GCV系统的杀伤力, 也说明丹参注射液与tk/GCV系统产生了协同性相互作用.

表2 两两比较存活率和相对抑制率(mean±SD,n =3).
两两比较的分组差异因素相对抑制率(%)
1.5%tk+/GCV比GCV5%tk+7.6
2.低浓度丹参+5%tk+/GCV比低浓度丹参+GCV5%tk+34.3
3.高浓度丹参+5%tk+/GCV比高浓度丹参+GCV5%tk+66.6

2.3三七总皂甙对CBRH7919肝癌细胞及tk/GCV系统杀伤效应的影响 10, 50, 100, 140 mg/L的三七总皂甙作用下细胞存活率(%)分别为104.1±30.7, 107.6±3.1, 69.7±8.5, 59.3±2.9. 72h的IC50为220 mg/L. 结果表明, 大于100 mg/L的三七总皂甙对肿瘤细胞生长有一定抑制作用, 其诱导细胞凋亡的活性不高. 10%tk+/GCV组比GCV组的存活率下降了17.2%(P<0.05), 50 mg/L和100 mg/L三七总皂甙联合10%tk+/GCV组存活率分别比相应浓度的三七总皂甙+GCV组下降了17.7%和18.3%. 说明三七总皂甙的加入并没有提高自杀基因系统的杀伤效应; 10%tk+/GCV组q = 1.38, 说明10%tk+比例自杀基因系统自身已有明显的旁观者效应, 而50 mg/L和100 mg/L三七总皂甙联合10%tk+/GCV组均为0.85<q<1.15, 也说明三七总皂甙对tk/GCV系统只有相加作用, 未见协同性作用(表3).

表3 MTT法测定各组细胞存活率(mean±SD, n = 6).
分 组存活率(%)q
1. tk-对照100.00±6.73
10%tk+对照100.00±2.02
2.GCV83.79±3.83a
3.10%tk+/GCV65.96±6.72bc1.38
4.50 mg/L三七总皂甙107.59±3.13
5.50 mg/L三七总皂甙+GCV84.53±8.05a
6.50 mg/L三七总皂甙联合10%tk+/GCV69.59±7.28a0.89
7.100 mg/L三七总皂甙69.74±8.54a
8.100 mg/L三七总皂甙+GCV64.95±6.74b
9.100 mg/L三七总皂甙联合10%tk+/GCV53.07±5.23b0.87
3 讨论

中药丹参(Salvia miltiorrihiza)有活血化瘀、行气止痛的功效,是中医临床常用的活血化瘀药. 丹参的主要化学成分为水溶性酚酸类和脂溶性二萜醌类化合物. 丹参的脂溶性有效成分主要为丹参酮, 其中以丹参酮ⅡA含量较高; 水溶性酚酸类成分包括丹参素、原儿茶醛、丹参酚酸A、丹参酚酸B等, 其中丹参素即β-3,4-二羟基苯乳酸含量较高, 是最主要的水溶性成分[19,20]. 丹参的活性成分丹参素、TanⅡA有一定抗肿瘤、诱导癌细胞凋亡作用[21-24]. 丹参注射液是单味中药材丹参经过水提取、乙醇沉淀、超滤浓缩等工艺过程精制的临床静脉滴注或肌注用制剂, 为澄清透明、浅棕色的水溶液, 是丹参素等多种水溶性成分的混合液. 我们所用丹参注射液每mL含生药1.5 g, 有人用高效液相色谱仪检测丹参生药材的丹参素含量为0.18%[20], 以此推算本实验丹参注射液丹参素含量约为3 mg/mL, 推测本实验丹参注射液5 mL/L组的丹参素含量约为15 mg/L, 10 mL/L组约为30 mg/L, 但药材产地、批次不同, 丹参素含量会有变化. 我们发现丹参注射液体外直接作用于大鼠CBRH7919肝癌细胞有明显抑制生长和杀伤作用, 且有浓度依赖性, IC50为11.4 mL/L(估算含丹参素约为34 mg/L), IC50浓度较低说明丹参注射液的细胞毒活性较高. 丹参注射液、GCV分别作用和联合作用于tk- 癌细胞以及含5%tk+ 的tk+ 和tk-混合癌细胞, 发现丹参注射液联合tk/GCV系统对肝癌细胞的杀伤力明显大于丹参注射液+GCV组和单纯tk/GCV组, 联合组q值均大于1.15, 重复实验得到近似的结果, 丹参注射液对自杀基因系统的增效作用是一种协同性相互作用, 而不是简单加和作用. 丹参注射液很可能通过提高旁观者效应来实现这种协同性增效作用. 使用5~10%tk+是因为模拟临床自杀基因10%左右的低转染率, 还因为考察中药能否增强旁观者效应, 在5-10%tk+ 细胞的混合比例下MTT法检测灵敏度较高. 三七总皂甙联合tk/GCV系统对肝癌细胞的作用在两种中药浓度下q值均小于1.15, 提示是一种加和作用.

旁观者效应主要由缝隙连接细胞通讯、细胞凋亡和免疫介导, 丹参注射液具体是通过哪一机制增强旁观者效应, 还有待进一步研究. 丹参酮ⅡA也有旁观者效应增效作用[11], 但丹参酮ⅡA的水溶解度很低, 我们使用的注射液是丹参水溶性成分, 丹参酮含量极低, 推测增效作用不是丹参酮引起的, 究竟是哪一种丹参的单体成分发挥主要作用, 是否为水溶性代表成分--丹参素的作用, 还有待进一步研究.

电编: 张敏 编辑: 潘伯荣 审读: 张海宁

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