桂枝水提物誘導人結直腸癌SW480細胞周期進程及其凋亡機制

孫鵬達 孫冬 (吉林大學第二醫院，吉林 長春 130041)

結直腸癌是當今嚴重威脅人類健康的惡性腫瘤之一，發病率和死亡率位居第3位和第4位〔1〕，尤其年輕結直腸癌患者逐年增多，40%～50%的患者初診時已有遠處轉移，因此急需研究能夠有效控制結直腸癌的復發、轉移的新型藥物和新的治療方案。研究表明桂枝提取物桂皮醛為桂枝的主要活性物質，其含量占藥材的1%〔2〕，具有抗炎、抗病毒、抗腫瘤、抗細菌等廣泛的生物學活性，故本研究通過體外培養人結直腸癌SW480細胞，應用桂枝水提物對其進行干預，探討其對SW480細胞增殖的影響及其作用機制。

1 材料與方法

1.1細胞藥物及試劑 人結直腸癌SW480細胞株由吉林省腫瘤醫院腫瘤研究所饋贈，桂枝水提物成分分析由長春中醫中藥研究院完成，稱取中藥桂枝1 000 g，將其研磨成粉狀，用適量的蒸餾水煎煮，持續30 min，過濾，去除沉渣。收集濾液，重復3次，獲取濾液經5 000 r/min，離心30 min，棄去沉淀物，留取上清液，置凍干機內凍干，收集凍干粉存放于干燥處，進一步分離純化。四甲基偶氮唑藍(MTT)試劑、RPMI1640培養基購于美國Sigma公司，胎牛血清購于長春生物制品研究所。桂皮水提物指紋圖譜，其主要成分為：桂皮醛、肉桂酸、桂皮酸酯及香豆素等，見圖1。

圖1 中藥桂枝的HPLC指紋圖譜分析

1.2MTT比色法檢測細胞增殖情況 取對數生長期的sw480細胞，調細胞數為4×104/ml接種于96孔細胞培養板內，置37℃ 5%CO2培養箱內靜置培養12 h，待細胞生長達到80%融合狀態，共分4組，對照組只含有細胞和等體積培養液，低、中、高劑量組分別加入100、200、400 mg/ml桂枝水提物，持續觀察48 h后于培養結束前6 h每孔內分別加入20 μl/ml(5 mg/L)MTT試劑，繼續培養6 h后，吸棄上清，每孔內加入二甲基亞砜(DMSO)150 μl，置搖床上低速震蕩10 min，促使MTT還原產物完全溶解，于酶標儀490 nm處測量各孔吸光度A值，計算細胞增殖抑制率。細胞抑制率=(1-加藥組細胞A值÷對照組細胞A值)×100%

1.3流式細胞術檢測細胞周期 細胞培養及分組同1.2，不同之處是將96孔塑料培養板改為25 ml培養瓶進行。培養結束后，棄去上清液分別加入0.25%胰蛋白酶消化液1 ml，消化2～3 min后，棄去消化液，加入3 ml培養液，分散細胞，離心棄上清，調細胞數為1×106/ml，70%乙醇固定，置4℃冰箱內保存，供流式細胞儀檢測細胞周期進程。

1.4透射電鏡技術觀察細胞超微結構 細胞培養及分組同1.3，實驗結束后分別收取不同濃度的桂枝水提物作用后的SW480細胞懸液于錐形離心管內，離心沉淀1 000 r/min，離心10 min，離心去上清，細胞沉淀物經2.5%戊二醛前固定，1%鋨酸后固定，梯度酒精脫水，環氧樹脂包埋，超薄切片，醋酸鉛-鈾雙重染色，透射電子顯微鏡觀察。

1.5統計學處理 采用SPSS17.0軟件行t檢驗。

2 結 果

2.1桂枝水提物對SW480細胞增殖的影響 與對照組比較，各劑量桂枝水提物均可顯著降低細胞增殖的吸光度A值，各劑量桂枝水提物對SW480細胞增殖均有抑制作用，且呈劑量依賴性，差異均有統計學意義(P<0.01)，見表1。

表1 不同濃度桂枝水提物對SW480細胞增殖的影響

2.2桂枝水提物對SW480細胞周期的影響 桂枝水提物對SW480細胞周期進程均有抑制作用，G0/G1期細胞增多，S期細胞減少，G2/M期細胞相對增多，且細胞凋亡率升高，差異均有統計學意義(P<0.01)。見表2。

表2 不同濃度桂枝水提物對SW480細胞周期及凋亡率的影響

2.3透射電子顯微鏡結果 不同濃度桂枝水提物作用于SW480細胞后，可見細胞內有大量空泡存在，線粒體腫脹，細胞核染色質趨邊凝等，可見凋亡率，見圖2。

圖2 透射電鏡觀察SW480超微結構

3 討 論

近年來，從天然植物中獲取抗腫瘤藥物的研究備受關注，并成為研究熱點〔4〕。桂枝作為傳統中藥可用來治療許多疾病，如：風濕、發熱、月經失調等，體外研究桂枝水提物對多種腫瘤細胞的生物學作用機制，結果表明，桂枝水提物桂皮醛對人胃癌細胞BCG823細胞，人乳腺癌細胞MDA-MB-4355細胞，人宮頸癌細胞Hela細胞株和人肺癌細胞株A549，均有誘導凋亡及抑制細胞增殖作用〔5〕。因此，本研究應用MTT比色法檢測不同濃度桂枝水提取物，對SW480細胞的增殖抑制作用獲得較為滿意的結果。MTT試劑可被哺乳動物活細胞線粒體中脫氫酶吸收，并將MTT試劑還原成藍色的甲臜顆粒，且甲臜生成的量與活細胞數目及細胞活化狀態呈線性關系〔6〕，故MTT實驗可客觀反映抗腫瘤藥物對細胞增殖抑制效果，因此該實驗被廣泛用于抗腫瘤藥物篩選和細胞毒性的實驗研究，具有一定的客觀性。此外，線粒體作為半自主細胞器，在細胞能量代謝和氧自由基生成過程中扮重要角色，極易受外界因素損傷，導致線粒體功能改變，細胞增殖受抑。

流式細胞儀結果顯示不同濃度的桂枝水提物對SW480細胞增殖周期各時相均有不同程度的抑制作用，細胞周期高度保守，受各種細胞因子嚴格控制〔7〕，任何一個環節失控即可發生功能和形態學改變。本研究結果表明SW480細胞對桂枝水提物具有一定濃度依賴性，均表現為G0/G1期細胞增多，S期細胞減少，從而使G2/M期細胞相對增多，G2/M期細胞增多是細胞受損傷的普遍反映，這一點從細胞凋亡率上得到了體現。本研究中細胞周期和細胞凋亡結果顯示SW480細胞經桂枝水提物作用后，促使SW480細胞DNA合成下降，有絲分裂減少，凋亡比例增加，這一結果與Ka等〔8〕實驗結果一致，提示桂枝水提物對SW480細胞具有一定的增殖抑制作用。有可能成為人類結直腸癌治療的有效藥物。

此外，本研究還應用透射電子顯微鏡觀察經不同濃度桂枝水提物作用后SW480細胞亞細胞結構改變，可見線粒體腫脹，有氣泡形成，細胞核染色質濃染，趨邊，凝集，紡錘體斷裂，可見凋亡小體改變。文獻報道〔9〕，桂枝提物屬于細胞周期特異性藥物，主要作用于細胞周期的G1期，并通過與微管蛋白的作用，導致微管解聚，破壞細胞的有絲分裂和紡錘體的形成，從而使細胞有絲分裂停止于G1期，促使細胞凋亡，達到抑制細胞增殖的目的。因此，在分子生物學水平檢測桂枝的生物活性。進一步闡明桂枝提物抗腫瘤機制。

綜上所述，桂枝水提物對SW480細胞增殖抑制作用具有一定濃度依賴性，尤其對細胞周期進程阻滯和誘導細胞凋亡效果明顯，為了提高桂枝水提物的抗癌效果，同時減輕藥物的不良反應，探索新的藥物劑型，在降低毒副作用的基礎上通過增加劑量，以及延長作用時間對桂枝水提物進行修飾改造，以期達到對人類結直腸癌治療開辟新的治療途徑。