来自河北农业大学食品科技学院的孙思明、徐宏伟、郭凯元和檀建新*等人通过研究山楂PCs提取物及其主要成分对人肝癌SMMC-7721细胞的增殖抑制作用及其对抗氧化和细胞凋亡的影响,探究不同PCs的作用功效,为充分合理地利用丰富的膳食PCs资源提供实验依据,为肝癌的防治提供新思路。
1、山楂PCs对细胞增殖的影响
处理时间相同(如24 h)时,山楂PCs提取物对SMMC-7721细胞的增殖抑制率随质量浓度提高而增加,呈现明显的质量浓度依赖效应,质量浓度为6.25、12.5、25、50、100 μg/mL的PCs提取物抑制率分别为2.77%、6.40%、10.85%、22.91%、39.19%;表儿茶素和PCs B2也有类似的效应。同一质量浓度的PCs处理不同时间,其抑制率随处理时间的延长而升高,表现出时间依赖性,如25 μg/mL PCs B2处理24 h时抑制率为16.08%,48 h时则升至到31.95%,增加了近1 倍。虽然山楂PCs提取物、表儿茶素和PCs B2对SMMC-7721细胞增殖的抑制作用规律相近,但是相同质量浓度处理相同时间的不同种PCs对SMMC-7721细胞增殖的抑制效果却有一定差异,在质量浓度低于25 μg/mL时,PCs B2对细胞增殖的抑制效果最好,表儿茶素对细胞增殖的抑制率最低;而在50、100 μg/mL时,山楂PCs提取物的细胞增殖抑制率最高。由此可见,不同种类的PCs可呈浓度和时间依赖性的对SMMC-7721细胞增殖产生抑制作用,且与对照组(细胞增殖抑制率为0,未在结果图中显示)相比差异显着(P<0.05)。采用相同质量浓度PCs和时间处理HL-7702细胞,与无药物处理的细胞(细胞存活率为100%,未在结果图中显示)相比,3 种PCs对HL-7702细胞存活率无明显影响,低质量浓度下还略有提高作用,说明本实验选取的PCs质量浓度和处理时间对正常细胞无毒害作用。
2、PCs处理SMMC-7721细胞的形态变化和细胞凋亡情况
未加PCs处理的对照组细胞呈现原有的多角形,大小相似、紧密相连、贴壁良好、均匀透亮。山楂PCs提取物、表儿茶素和PCs B2处理组细胞大小不一、数量减少,形态变小、变圆,且出现脱壁漂浮现象,有凋亡小体产生,胞内亮度不均,表明细胞出现不同程度的凋亡状态,程度由重到轻依次为山楂PCs提取物、PCs B2和表儿茶素处理组,这前期得到的结果一致。未经处理的对照组细胞染色后呈现均匀的暗蓝色荧光,细胞形态整齐均一;而用PCs处理后细胞膜完整性降低、通透性增加,细胞收缩、核染色质固缩,染色后细胞核局部呈现出比对照组更强烈的蓝色荧光,凋亡晚期细胞可看到凋亡小体,这些特征说明3 种PCs均可诱导SMMC-7721细胞凋亡,且凋亡特征随着PCs质量浓度的增加而越发明显,山楂PCs提取物促进SMMC-7721细胞凋亡的效果优于其他两种,再次印证了前文中得到的结果。
3、PCs对SMMC-7721细胞中MDA含量和抗氧化酶活力的影响
PCs可以显着提高SMMC-7721细胞中MDA含量(P<0.05),且呈浓度依赖性。山楂PCs提取物处理的细胞中MDA相对增加率最高,其次为PCs B2和表儿茶素。与对照组相比,150 μg/mL山楂PCs提取物、PCs B2和表儿茶素使细胞中MDA含量分别增加26.11%、21.08%和20.01%。结果表明PCs可以显着降低SMMC-7721细胞中SOD活力(P<0.05),且呈浓度依赖性。与对照组相比,150 μg/mL山楂PCs提取物、PCs B2和表儿茶素分别使细胞中SOD活力降低23.06%、22.84%和16.10%。PCs可以显着降低SMMC-7721细胞中GSH-Px活力(P<0.05),且呈浓度依赖性。3 种PCs的作用效果和规律与其对SOD活力的影响表现出高度一致性。与对照组相比,150 μg/mL山楂PCs提取物、PCs B2和表儿茶素分别使细胞中GSH-Px活力降低36.97%、34.31%和31.80%。与对照组相比,PCs可以显着降低SMMC-7721细胞中CAT活力(P<0.05),且呈浓度依赖性。150 μg/mL山楂PCs提取物、PCs B2和表儿茶素对细胞中CAT活力的相对降低率分别为13.20%、11.05%和9.12%。
4、PCs对SMMC-7721细胞Na+K+-ATP酶活力的影响
PCs呈浓度依赖性的显着降低SMMC-7721细胞中Na+K+-ATP酶的活力(P<0.05),说明细胞吸钾排钠功能和细胞主动运输能力的减弱。3 种PCs中,山楂PCs提取物对细胞中Na+K+-ATP酶活力相对降低率最高,其次为PCs B2和表儿茶素。与对照组相比,150 μg/mL山楂PCs提取物、PCs B2和表儿茶素对细胞中Na+K+-ATP酶活力分别降低21.13%、17.41%和16.01%,这一结果前期抗氧化酶活力的变化相似。
5、PCs对SMMC-7721细胞凋亡信号转导的影响
PCs对SMMC-7721细胞作用后,PCs提取物、PCs B2和表儿茶素都使Caspase-8的表达呈现增加趋势;同时,促凋亡蛋白Bax的表达量有增加的趋势,而抑制凋亡蛋白Bcl-2表达则有降低的趋势,说明Bax与Bcl-2比值增大。Caspase-3在Caspase-8和Bax、Bcl-2引发信号转导途径中的级联反应的下游,结果显示Caspase-3被活化,产生活化的Caspase-3,导致PARP片段化增加,最终诱导细胞凋亡。
结 论
山楂原花青素提取物、表儿茶素和原花青素B2呈时间和质量浓度依赖性地显着抑制SMMC-7721细胞的增殖(P<0.05),促进细胞凋亡;与对照组相比,SMMC-7721细胞中SOD、CAT、GSH-Px、Na+K+-ATP酶活力降低,MDA含量升高;细胞凋亡相关蛋白半胱天冬酶-8、半胱天冬酶-3、Bcl-2相关X蛋白表达量和多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶片段化增加,Bcl-2表达量降低。结论:山楂原花青素可通过影响抗氧化酶活力和细胞凋亡相关蛋白来抑制SMMC-7721细胞增殖,促进细胞凋亡。