黃芪多糖對中波紫外線輻射皮膚角質形成細胞損傷的影響

李楊 安方玉 明海霞 劉永琦

摘要：目的 觀察黃芪多糖對中波紫外線（UVB）輻射損傷皮膚角質形成細胞（HaCaT細胞）的影響，初步探討其作用機制。方法 采用UVB輻射HaCaT細胞進行造模。分為空白對照組、模型組、陽性對照組及黃芪多糖低、中、高劑量組，各藥物組給予相應藥物干預。MTT法測定細胞活力；生化比色法檢測谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）含量；ELISA檢測腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-6（IL-6）含量。結果 與空白對照組比較，模型組SOD、CAT、GSH-Px含量降低，MDA、TNF-α、IL-6含量升高（P<0.05）；與模型組比較，各藥物組SOD、GSH-Px、CAT含量升高，MDA、TNF-α、IL-6含量降低（P<0.01）。結論 黃芪多糖可在一定程度上減輕UVB對HaCaT細胞氧化應激性損傷。

關鍵詞：黃芪多糖；中波紫外線；皮膚角質形成細胞；保護作用

中圖分類號：R285.5 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5304（2016）05-0044-03

Effects of Astragalus Polysaccharides on Damage of Keratinocytes in UVB Radiation Skin LI Yang， An Fang-yu， Ming Hai-xia， LIU Yong-qi （Provincial-Level Key Laboratory for Molecular Medicine of Major Diseases and the Prevention and Treatment with Traditional Chinese Medicine Research， Gansu University of Chinese Medicine， Lanzhou 730000， China）

Abstract： Objective To investigate the effects of Astragalus polysaccharide （APS） on damage of keratinocytes in ultraviolet B （UVB） radiation skin in HaCaT cells； To preliminarily explore its mechanism of action. Methods HaCaT cells were treated by UVB irradiated for modeling. Blank control group， model group， UVB irradiation group and low-， medium- and high-dose APS interventional groups were set up. Each medication group was given relevant medicine. MTT assay was used to determine the cell activity； GSH-Px， CAT， SOD activity and MDA content were detected by biochemical colorimetric method； contents of TNF-α and IL-6 were detected by ELISA. Results Compared with the control group， the contents of SOD， CAT and GSH-Px in the model group decreased significantly， while the contents of MDA， TNF-α and IL-6 increased significantly （P<0.05）； compared with the mode group， the contents of SOD， CAT and GSH-Px in the medication groups increased significantly， while the contents of MDA， TNF-α and IL-6 were reduced significantly （P<0.01）. Conclusion APS can reduce the oxidative stress injury of UVB to HaCaT cells to some extent.

Key words： Astragalus polysaccharides； ultraviolet B； HaCaT cells； protective effect

黃芪為豆科草本植物內蒙黃芪Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.var. mongholicus（Beg.）Hsiao或膜莢黃芪Astragalus membranaceus（Fisch.）

基金項目：甘肅省高校重大疾病分子醫學與中醫藥防治研究省級重點實驗室培育基金項目（2013年）

通訊作者：劉永琦，E-mail：liuyongqi73@163.com

Bge.的干燥根，有補氣固表、托毒排膿、斂瘡生肌等功效。黃芪含有多糖、皂苷、黃酮等多種有效成分，其中黃芪多糖（Astragalus polysaccharide，APS）是其主要有效成分之一，具有抗炎、抗氧化和調節機體免疫等功效。黃芪作為增強體質、扶正固本、延年益壽之要藥，古今中外研究諸多，但尚未見抗紫外線損傷的相關研究報道。本實驗在體外培養皮膚角質形成細胞（HaCaT細胞），以一定劑量中波紫外線（UVB）輻射建立模型，觀察APS對UVB輻射損傷皮膚HaCaT的影響，初步探討其作用機制。

1 實驗材料

1.1 藥物

APS，陜西昂盛生物醫藥科技有限公司，批號Uhqdt130527；使用時將APS干粉劑用生理鹽水溶解，滅菌，4 ℃冰箱保存備用；維生素C片，廣東華南藥業有限公司，批號140406。

1.2 細胞株

HaCaT細胞株，上海軒研生物科技有限公司。

1.3 主要試劑與儀器

胎牛血清、HyClone High Glucose DMEM、磷酸鹽緩沖液（PBS），賽默飛世爾生物化學制品有限公司；噻唑藍（MTT）、二甲基亞砜（DMSO），索萊寶科技有限公司；胰蛋白酶，Gibco公司；過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）試劑盒，南京建成生物工程研究所；白細胞介素（IL）-6、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）酶聯免疫試劑盒，北京福瑞生物工程公司。紫外分光光度計（上海精密科學儀器有限公司），UVB輻射度監視器、SUV-100UVB輻射儀（美國SIGMA公司），CO2細胞培養箱（香港力康發展有限公司），超速離心機（金壇市恒豐儀器廠）。

2 實驗方法

2.1 細胞培養、分組及處理

將HaCaT細胞培養于含10%胎牛血清的DMEM 培養基中（含青、鏈霉素各100 IU/mL），37 ℃、5%CO2飽和濕度的培養箱中常規培養，當細胞達90%融合時棄去培養液，PBS沖洗3遍，加2 mL胰酶，置于孵育箱中消化10 min，當細胞變圓、間隙變大時加入DMEM培養基終止消化，用無菌吸管吹打成單個細胞，1000 r/min離心5 min，棄上清液并加入培養基吹打成細胞懸液，以1∶2比例傳代，獲得足夠的細胞用于實驗。取對數生長期3～5代的HaCaT細胞接種于96孔板內，分為空白對照組、模型組、陽性對照組和APS低、中、高劑量組。空白對照組為正常培養細胞；模型組細胞以紫外線輻射損傷細胞[1]；APS低、中、高劑量組細胞分別在APS 100、200、400 μg/mL培養液中預孵育24 h后，分別以紫外線輻射損傷細胞；陽性對照組細胞在含有5.68 mmol/L維生素C的培養液中預孵育24 h后，紫外線輻射損傷。調整細胞密度為1×105個/mL接種于96孔培養板中，空白對照組用錫箔紙遮蓋，其余各組UVB照射前吸取培養液并加入PBS覆蓋細胞上層，以避免細胞干燥，暴露于15 W UVB燈管下輻照，距離20 cm，時間30 min，輻射總劑量分別為30 mJ/cm2 UVB和60 mJ/cm2 UVB后棄去PBS，再分別加入培養液，空白對照組和模型組加入等量培養液，各藥物組棄去PBS，加入含藥物DMEM培養液繼續培養24 h，收集細胞和培養液進行檢測。

2.2 MTT法測定HaCaT細胞活力

各孔加MTT 20 μL繼續培養4 h終止，吸去上清液并加200 μL DMSO，常溫振蕩15 min，于酶標儀波長490 nm處測定各孔吸光度（OD）值，記錄結果。

2.3 指標檢測

收集各組細胞上清液，生化比色法測定SOD、GSH-Px、CAT、MDA含量，ELISA檢測TNF-α、IL-6含量，均嚴格參照試劑盒說明進行檢測。

3 統計學方法

采用SPSS17.0統計軟件進行分析。實驗數據以—x±s表示，采用方差分析。P<0.05表示差異有統計學意義。

4 結果

4.1 黃芪多糖對HaCaT細胞活力的影響

MTT測定結果顯示，當UVB輻射為0 mJ/cm2時，各藥物組細胞活力與模型組比較無明顯差異，說明所加藥物對正常的HaCaT細胞無毒性作用；經不同劑量UVB輻射后，模型組細胞活力明顯低于APS中、高劑量組和陽性對照組（P<0.05，P<0.01），說明APS可降低UVB對HaCaT細胞活力的抑制作用。結果見表1。

4.2 黃芪多糖對HaCaT細胞相關指標含量的影響

與空白對照組比較，模型組SOD、CAT、GSH-Px含量均顯著降低，MDA、TNF-α、IL-6含量均顯著升高（P<0.05）；與模型組比較，APS高、中劑量組和陽性對照組SOD、GSH-Px、CAT含量均顯著升高，MDA、TNF-α、IL-6含量均顯著降低（P<0.01）；APS中、高劑量組和陽性對照組比較，各項指標無明顯差異。結果見表2、表3。

5 討論

UVB主要的靶細胞是HaCaT細胞，UVB可造成HaCaT細胞生物學特性的一些改變，導致各種皮膚病。因此，UVB在紫外線對皮膚損傷中占重要地位。

中醫學認為，正氣虧虛，邪氣乘虛而入，皮膚病的發生是機體脾肺功能下降，調節失衡所致；現代醫學認為，當免疫系統失去監控功能就會導致疾病的發生，這一觀點與中醫學理論相一致。近年來，中藥對皮膚的光保護作用日益受到重視和應用。研究發現，黃芪制劑有抗皮膚老化和抗紫外線的作用[2]。依據黃芪“走表”的中醫理論，辨證采用“補法”調節脾肺之氣，運用其調節人體免疫功能的作用，治療多種皮膚病均取得了滿意的療效[3]。

暴露在皮膚的HaCaT細胞很容易受到各種物理、化學因素的侵襲并產生氧化應激性的損傷。正常的皮膚細胞有較完善的氧化/抗氧化系統，這些防御系統包括SOD、GSH-Px、CAT等。SOD是機體有效清除活性氧重要酶類之一，保護細胞免受損傷，是體內抗氧化酶體系的重要組成部分，其含量可間接反映機體清除氧自由基的能力。張氏等[4]研究發現，APS通過提高SOD含量，加強對氧自由基的清除作用，從而發揮其抗氧化的作用。GSH-Px是機體內存在的催化H2O2分解的酶，可保護細胞膜結構、功能的完整；CAT是一種酶類清除劑，是生物防御體系的關鍵酶之一，它促使H2O2分解為氧分子和水，清除機體內的H2O2，可使細胞免于遭受H2O2的毒害；MDA含量可反映機體內脂質過氧化程度，間接反映受自由基攻擊的嚴重程度，它是氧化過程中的最終產物之一，是氧自由基攻擊生物膜中多不飽和脂肪酸引起脂質過氧化反應而形成的過氧化脂質降解產物。HaCaT細胞在UVB輻射后可釋放TNF-α、IL-6、IL-1β等多種促炎癥因子。TNF-α是細胞因子網絡中心之一，可導致其他多種細胞因子的釋放引起細胞凋亡；IL-6是角質形成細胞與成纖維細胞相互作用環路的中介物質，是機體免疫防御、炎癥損傷中的重要介質，其主要免疫學功能是加強其他細胞因子的效果，IL-6分泌或基因表達異常均可導致一系列疾病。本實驗結果顯示，APS能提高HaCaT細胞SOD、GSH-Px、CAT的含量，降低MDA、TNF-α和IL-6的含量。

綜上，APS可在一定程度上減輕UVB對HaCaT細胞氧化應激性損傷，增強細胞抗氧化能力，降低炎癥細胞因子的分泌，減輕細胞受損程度。

參考文獻：

[1] 高薇，侯微，李偉，等.UVB輻射HaCaT細胞損傷模型的建立[J].中藥藥理與臨床，2014，30（5）：136-139.

[2] 陳斌，康健，呂中明，等.黃芪甲甙對中波紫外線損傷皮膚角質形成細胞的保護作用[J].中國中西醫結合皮膚性病學雜志，2009，8（1）：1-4.

[3] 沈曉峰，房新志，宋東.黃芪在皮膚病治療中的應用[J].新疆中醫藥， 2000，18（2）：57-59.

[4] 張灼，陳立新，宋崇順，等.黃芪多糖對大鼠心肌缺血-再灌注損傷后的保護作用[J].中國中醫藥信息雜志，2007，14（2）：33-34.