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目的:
选取20种中药的石油醚部位和乙酸乙酯部位进行MTT抗肿瘤筛选,并通过琼脂集落实验进行复筛。在此基础上,结合巨噬细胞炎症模型对具有抗肿瘤的中药部位进行体外抗炎实验,明确有抗炎作用的抗肿瘤中药部位。将筛选出的潜力药物进行裸鼠移植瘤模型试验,进行体内研究。结合肿瘤微环境中炎症分子靶点,血管新生分子靶点,侵袭与转移分子靶点,细胞凋亡分子靶点,探讨中药粗提物的抗肿瘤效果。
方法:
1.20种抗炎药物的提取及抗肿瘤筛选
选取猫人参、蒲黄、金沸草、苍耳草、刺五加、降香、藤梨根、蒺藜、桑枝、八楞木、葛根、茜草、吴茱萸、天名精、赤芍、毛冬青、补骨脂、前胡、防己和姜黄共20种抗炎中药的石油醚部位、乙酸乙酯部位,药物的初筛浓度是100μg/ml和50μg/ml,所用的细胞株是U87人源脑胶质瘤细胞株,A549人源肺癌细胞株,PANC-1人源胰腺癌细胞株。
2.5种中药采用琼脂糖集落法进行复筛
根据MTT初筛的结果,选取蒲黄、吴茱萸、天名精、补骨脂和茜草共五种中药的石油醚部位和乙酸乙酯部位进行琼脂糖集落实验,使用药物浓度均为50μg/ml。
3.天名精石油醚部位和乙酸乙酯部位细分
根据药物的有效性和创新性,挑取天名精作为抗肿瘤研究的主要药物。将天名精石油醚部位和乙酸乙酯部位按照极性进行硅胶柱实验,将这两个部位进行细分。
4.天名精流分的MTT实验
将16个天名精流分进行MTT筛选,药物浓度(200、150、100、50、25)μg/ml,同时也做所用细胞株为U87、A549、PANC-1三种细胞株。
5.天名精流分的抗炎实验
以LPS刺激RAW264.7巨噬细胞株建立细胞炎症模型,应用Griess法通过96孔筛选平台16个天名精流分的抗炎筛选。
6.薄层色谱和HPLC对16个天名精流分的图谱定性
使用薄层色谱对柱层析中得到的流分进行初步归类。使用HPLC于210nm吸光度测定16个天名精流分的主要峰值。
7.天名精流分CAL-5的抗炎通路研究
以LPS刺激RAW264.7做半定量PCR实验和westernblot实验,所用药物为CAL-5,剂量为10μg/ml、30μg/ml,检测分子靶标iNOS、COX-2、IL-1β、IL-4、IL-6的表达变化情况。
8.裸鼠移植瘤实验
将A549细胞混悬液皮下注射到雌性裸鼠右侧腹部,待瘤块长至75mm3时,随机区组法将裸鼠35只分组为:空白组(只注肿瘤细胞),溶剂对照组(0.375%,DMSO),阳性药组(顺铂,2mg/kg),给药组(CAL-5,75mg/kg),联合给药组(37.5mg/kgCAL-5+1mg/kg顺铂)。一周三次给药,腹腔注射,共四周。每隔两天测定裸鼠的体重与瘤体积。
9.裸鼠移植瘤离体样本的细胞分子学实验
整体实验结束取瘤块,称量体重,瘤体积和瘤重,并做瘤块的Ki67免疫组化实验,检测细胞增殖活力。检测炎症和肿瘤相关分子指标iNOS、COX-2、IL-1β、IL-6、NF-κBp65、Phospoh-NF-κBp65、VEGF、MMP-2、MMP-9、P53、Caspase-3等的表达变化情况。
结果:
1.在得到20种中药的石油醚部位和乙酸乙酯部位后,进行MTT抗肿瘤筛选实验。对U87胶质瘤细胞,猫人参、天名精、补骨脂、吴茱萸、姜黄、蒲黄、刺五加、八楞木、蒺藜、苍耳草、金沸草、茜草、防己有抑制细胞增殖的作用。对PANC-1细胞,补骨脂、吴茱萸、姜黄、防己有抗细胞增殖作用。对A549细胞,猫人参、天名精、补骨脂、吴茱萸、姜黄、蒲黄、八楞木、赤芍、苍耳草、金沸草、桑枝、茜草、防己有抑制效果。
2.在A549细胞集落实验中,与对照组相比,蒲黄石油醚部位、茜草乙酸乙酯部位、天名精石油醚和乙酸乙酯部位、吴茱萸石油醚部位有抑制细胞集落增殖的作用。在U87胶质瘤细胞集落筛选中,补骨脂乙酸乙酯部位、蒲黄石油醚和乙酸乙酯部位、茜草乙酸乙酯部位、天名精石油醚和乙酸乙酯部位、吴茱萸石油醚和乙酸乙酯部位有抑制细胞集落增殖的作用。在PANC-1细胞集落实验中,补骨脂乙酸乙酯部位、蒲黄石油醚和乙酸乙酯部位、茜草乙酸乙酯部位、天名精石油醚和乙酸乙酯部位、吴茱萸石油醚和乙酸乙酯部位有抑制细胞集落增殖的作用。
3.将天名精石油醚和乙酸乙酯部位按照药物极性(硅胶柱)进一步细分,再根据薄层色谱进行归类,分离得到16个精流分。做这16个流分的高效液相实验发现,在天名精石油醚部位得到的八个流分中,CAL-1、CAL-2、CAL-3有着相似的图谱;CAL-4、CAL-5图谱相似;CAL-6、CAL-7、CAL-8图谱相似。在天名精乙酸乙酯部位得到的八个流分中,CAL-A、CAL-B、CAL-C、CAL-D流分图谱相似;CAL-F、CAL-G、CAL-H图谱相似。
4.在U87细胞株的MTT筛选中,与对照组相比,CAL-4、CAL-5、CAL-A、CAL-B、CAL-C、CAL-D对细胞增殖有抑制作用。在A549人源肺癌细胞株筛选中,CAL-4、CAL-5、CAL-A、CAL-B、CAL-C、CAL-D均有明显的抑制细胞增殖作用。在PANC-1细胞株筛选中,CAL-4、CAL-5、CAL-A、CAL-B、CAL-C、CAL-D有明显抑制细胞增殖的作用。
5.在LPS刺激巨噬细胞RAW264.7的Griess实验中,较大剂量(200、150、100、50、25)μg/ml的天名精流分均有很强的抑制NO生成的效果。调低剂量进行Griess实验,发现天名精流分CAL-4、CAL-5、CAL-A、CAL-B、CAL-C、CAL-D可以在较小剂量(30、20、10、5、1)μg/ml显著抑制NO的生成。
6.CAL-5流分在HPLC指纹图谱中显示一个主要峰,而MTT和Griess实验的所有有效部位(CAL-4、CAL-5、CAL-A、CAL-B、CAL-C、CAL-D)在HPLC图谱中均包括该主要峰,推测该峰包括天名精有效成分(群)。
7.在天名精流分CAL-5抗炎通路研究中发现,CAL-5抗炎是通过抑制iNOS、COX-2、IL-1β、IL-6炎症因子的表达来抑制炎症反应的。
8.在A549裸鼠移植瘤实验中,CAL-5组与对照组相比,瘤体积和瘤重均有一定程度的下降,体重无显著性差异。
9.在分子生物学指标中,检测Ki67分子指标,CAL-5可以显著降低肿瘤细胞的增殖活力,联合给药组降低作用最为明显,提示,联合给药方式应该是一个不错的选择。在观察肿瘤微环境中的相关分子指标中发现,CAL-5可以降低相关炎症靶点,如IL-1β、IL-6、NF-κBp65、Phospoh-NF-κBp65的表达,同样也降低了VEGF、MMP-9的表达。在慢性炎症性质的肿瘤微环境中,炎症因子的表达有助于VEGF、MMP-9等与肿瘤的生长、增殖、侵袭与转移有关的分子靶点的表达。
结论:
1.通过20种中药的石油醚部位和乙酸乙酯部位的MTT实验发现,许多的药物的石油醚部位及乙酸乙酯部位均有较好的抗肿瘤效果,推测研究中药的小极性药物均有很大的抗肿瘤潜力。
2.在琼脂集落实验中,天名精的石油醚部位和乙酸乙酯部位的抑瘤效果显著。
3.在接下来研究天名精的16个流分中发现,天名精的16个流分的抑瘤效果的强弱和抗炎的强弱有着正相关的关系。并且天名精流分CAL-5可以在5μg/ml时依然有着很好的抗炎效果。
4.在A549裸鼠移植瘤试验中,发现CAL-5可以抑制肿瘤的生长,并有可能是通过抑制炎症相关分子靶点来抑制肿瘤的生长的。