京尼平苷對UVA誘導HSF細胞凋亡相關蛋白p53、Bax、Bcl-2 mRNA表達的影響

陳巧云，楊柳，劉斌，李文鵬，李偉，谷建梅，黃昕紅，尤棵，王業秋

（黑龍江中醫藥大學佳木斯學院，黑龍江 佳木斯 154007）

隨著全球經濟的飛速發展，臭氧層破壞加劇，輻射到地球表面的紫外線（Ultraviolet Ray，UV）日益增多。皮膚是UV 作用于人體的主要靶器官，長期的UV 照射可使其結構、功能發生改變，導致光老化的發生，出現粗深皺紋、皮膚下垂、色斑等臨床表現［1］。到達地表的紫外線中，長波紫外線（UVA，320 nm～400 nm）占總量的95%，且穿透力強，能直接損傷皮膚真皮層的成纖維細胞，導致成纖維細胞功能紊亂，是引起皮膚光老化的主要因素［2-3］。

國內外學者針對UV 損傷皮膚的機制及皮膚光老化的預防和治療進行了大量研究，取得了一定效果，但遠遠滿足不了臨床需求［4-5］。本課題組在杜仲抗皮膚光老化的藥效物質基礎研究中發現，京尼平苷（geniposide，GP）是杜仲抗皮膚光老化的活性物質之一，能減輕UVA 損害皮膚成纖維細胞［6］。本實驗主要研究GP 對皮膚成纖維細胞活性氧簇（Reactive oxygen species，ROS）的清除、細胞凋亡率以及細胞凋亡相關蛋白p53、Bax、Bcl-2 mRNA 表達的影響，探討GP 抗皮膚光老化的機制，為皮膚光老化的防治及GP的進一步研究提供理論基礎。

1 材料

1.1 細胞

人皮膚成纖維細胞HSF（上海艾研生物科技有限公司）。

1.2 藥物與試劑

DMEM 培養基、胎牛血清［賽默飛世爾生物化學制品（北京）有限公司］；ROS 檢測試劑盒、乳酸脫氫酶（LDH）測試盒、Annexin V-FITC 細胞凋亡檢測試劑盒（上海碧云天生物技術有限公司）；引物、SGExcel UltraSYBR Mixture、AMV 第一鏈cDNA 合成試劑盒［生工生物工程（上海）有限公司］；京尼平苷（上海銳谷生物科技有限公司）。

1.3 儀器

紫外照射儀（Sigma 公司）；紫外線輻照計（北京師范大學光電儀器廠）；流式細胞儀（HPC-150 型，加拿大Handyem公司）；實時熒光定量PCR儀（MX3000P型，美國安捷倫公司）。

2 方法

2.1 藥物配制

GP 用DMEM 培 養液 配制 成5 × 10-7、5 × 10-6、5 × 10-5mol/L 三個濃度，調整pH 值為7.0，微孔濾膜（0.22 μm）過濾除菌。

2.2 HSF細胞的體外培養及模型建立

HSF 細胞用含有10%胎牛血清的DMEM 培養液，在5%CO2、37 ℃、飽和濕度的環境下培養。將對數生長期的HSF細胞制備成1×106、5×104個/mL的細胞懸液分別接種于6孔板和96 孔板。參考文獻［6］和［7］的方法，用20 J/cm2的UVA照射細胞建立光老化模型。

2.3 實驗分組

接種于孔板內的細胞隨機分為正常對照組、模型對照組和藥物處理組，其中藥物處理組又分為5×10-7、5×10-6、5×10-5mol/L 三個濃度。①正常對照組：不含GP的DMEM培養液正常培養；②模型對照組：UVA照射建立光老化模型，不含GP的DMEM培養液培養；③藥物處理組：UVA 照射建立光老化模型，分別給予含5×10-7、5×10-6、5×10-5mol/L GP的DMEM培養液進行培養。

2.4 MTT法檢測細胞活力

接種到96 孔板的細胞，給藥干預24 h，每孔加5 mg/mL 的MTT 20 μL，繼續培養4 h，棄上清后加入150 μL 二甲基亞砜，室溫震蕩10 min，充分溶解結晶，置于酶標儀中，檢測492 nm 處的吸光度（OD），計算細胞活力。

2.5 細胞中活性氧水平檢測

6 孔板中細胞，給藥24 h 后，使用流式細胞儀測定細胞內活性氧水平。

2.6 LDH活性檢測

96 孔板中細胞，給藥24 h 后，收集上清液，檢測LDH活性，嚴格按照說明書進行操作。

2.7 細胞凋亡率檢測

6 孔板中細胞，給藥24 h 后，使用流式細胞儀測定細胞凋亡率。

2.8 p53、Bax和Bcl-2 mRNA檢測

6孔板中細胞，給藥24 h后，提取每孔總RNA；按照第一鏈cDNA 合成試劑盒步驟要求合成cDNA；以該cDNA 為模板進行實時熒光定量PCR。反應體系：20 μL；反應引物：p53，F 5'-ACCACCATCCACTACAACTACAT-3'、R 5'-CAGGACAGGCACAAACACG-3'；Bax，F 5'-CAGGATGCGTCCACCAAGAA-3'、R 5'-GTGTCCACGGCGGCAATCA-3'；Bcl-2，F 5'-ATCCAATCCTGTGCTGCAT-3'、R 5'-ACGTCCACGTTCTTCATTGT-3'；以β-actin 為內參，采用2-△△Ct法，對p53、Bax和Bcl-2 mRNA進行分析。

2.9 統計學處理

3 結果

3.1 GP對HSF細胞活力的影響

20 J/cm2的UVA 照 射 后，細 胞 活 力 減 弱（P＜0.01），GP 各劑量組能提高細胞活力，5 × 10-6、5 ×10-5mol/LGP 組與模型對照組相比，差異具有統計學意義（P＜0.01）。見表1。

表1 GP對HSF細胞活力的影響（±s）

表1 GP對HSF細胞活力的影響（±s）

注：與模型對照組比較，2）P ＜0.01。

組別正常對照組模型對照組5×10-7 mol/L GP 5×10-6 mol/L GP 5×10-5 mol/L GP n 3 3 3 3 3 OD值0.986±0.1062）0.541±0.059 0.624±0.071 0.792±0.0842）0.881±0.0932）細胞活力（%）100.0 54.9 63.3 80.3 89.4

3.2 GP 對HSF 細胞ROS 相對含量、LDH 活性、細胞凋亡的影響

UVA 照射后，ROS 相對含量增加、LDH 活性和細胞凋亡率升高，與正常對照組相比有統計學意義（P＜0.01），GP 干預后，ROS 相對含量、LDH 活性和凋亡率下降（P＜0.05，P＜0.01）。見表2。

表2 GP對HSF細胞ROS相對含量、LDH活性和細胞凋亡率的影響（±s）

表2 GP對HSF細胞ROS相對含量、LDH活性和細胞凋亡率的影響（±s）

注：與模型對照組比較，1）P ＜0.05，2）P ＜0.01。

組別正常對照組模型對照組5×10-7 mol/L GP 5×10-6 mol/L GP 5×10-5 mol/L GP n 3 3 3 3 3 ROS相對含量（%）100.002）238.67±27.28 207.31±21.35 165.24±18.171）131.55±12.912）LDH活性（U/L）409.74±42.312）972.48±99.25 904.52±89.76 622.39±69.432）519.51±53.472）細胞凋亡率（%）9.32±1.172）25.47±3.61 20.54±2.25 15.59±1.982）12.35±1.362）

3.3 GP對p53、Bax和Bcl-2 mRNA表達的影響

20 J/cm2UVA 照射后，HSF 細胞p53、Bax mRNA 的表達量顯著上升，與正常對照組相比，差異有統計學意義（P＜0.01）；Bcl-2 mRNA 表達量基本沒變化，與正常對照組相比，差異無統計學意義（P＞0.05）；GP 各劑量組可降低p53、Bax mRNA 的表達，提高Bcl-2 mRNA的表達，5×10-6、5×10-5mol/L GP 組與模型對照組相比，差異具有統計學意義（P＜0.05，P＜0.01）。見圖1和表3。

表3 GP對HSF細胞p53、Bax和Bcl-2 mRNA表達的影響（±s）

表3 GP對HSF細胞p53、Bax和Bcl-2 mRNA表達的影響（±s）

注：與模型對照組比較，1）P ＜0.05，2）P ＜0.01。

組別正常對照組模型對照組5×10-7 mol/L GP 5×10-6 mol/L GP 5×10-5 mol/L GP n 3 3 3 3 3 mRNA相對表達量p53 1.00±0.152）2.47±0.33 2.15±0.31 1.77±0.171）1.38±0.152）Bax 1.00±0.132）2.14±0.29 1.98±0.22 1.56±0.191）1.29±0.162）Bcl-2 1.00±0.122）0.98±0.11 1.34±0.16 1.59±0.221）1.92±0.242）

圖1 GP對p53、Bax和Bcl-2 mRNA表達的影響

4 討論

京尼平苷又名梔子苷，是一種環烯醚萜類化合物，主要存在于梔子、杜仲等植物中，具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等多種藥理作用［8-9］。本課題組前期研究發現尼平苷能提高SOD、GSH-Px 等酶的活性，通過調控MAPK 信號通路，減少炎癥細胞因子表達和分泌，抑制基質金屬蛋白酶的分泌，提高基質金屬蛋白酶抑制因子的分泌來保護UV 損傷的皮膚細胞［6］。為了進一步探究京尼平苷抗皮膚光老化的作用機制，筆者以人皮膚成纖維細胞（HSF）作為研究對象，研究京尼平苷處理UV 照射后的HSF 細胞凋亡相關蛋白mRNA 表達的影響，為皮膚光老化的預防和治療提供理論依據。

在皮膚光老化的各種機制中，研究比較多的是氧化應激學說，認為皮膚細胞在UV 照射下發生一系列生化反應產生ROS，ROS 既可以直接引起細胞的氧化性損傷，使細胞內的酶類失活；又可以作為第二信使，激活細胞內信號轉導級聯反應，調控MMPs 基因表達［10-11］。本研究中，20 J/cm2的UVA 照射后，細胞內ROS 相對含量增加，培養液中LDH 活性增強，凋亡率增加，細胞活力下降為正常對照組的54.9%，說明UVA 照射引起HSF 細胞的氧化損傷。GP 干預后，ROS相對含量、LDH 活性和凋亡率降低，細胞活力增加，說明GP 通過提高細胞內氧化系統活力，清除ROS，增加細胞活力，抑制細胞凋亡，拮抗UVA 對皮膚成纖維細胞的損傷。

細胞內過量的ROS會產生大量的凋亡轉錄因子，引起細胞凋亡［12］。哺乳動物中有一系列凋亡相關基因，比較重要的有胱天蛋白酶（Caspases）家族、Bcl-2 家族、ice 基因、p53基因等。Bcl-2家族是一類癌基因家族，其成員如Bcl-2等抑制細胞凋亡，也被稱為存活基因；有的促進細胞凋亡，如Bad、Bax等。Bax與Bcl-2這一對相互拮抗的基因共同對細胞凋亡產生影響［13］。Bax蛋白可破壞線粒體膜的完整性，降低膜電位，增加細胞色素C釋放，激活Caspase蛋白家族，誘導細胞凋亡，Bcl-2可維護線粒體膜的完整性，抑制細胞凋亡。以抑癌基因p53為核心的信號通路是UV照射誘發細胞凋亡的關鍵調控環節［14］。UV照射激活p53基因，表達的p53蛋白與線粒體膜上的Bcl 蛋白家族相互作用，導致細胞凋亡［15-16］。在本研究中，與空白對照組相比，UVA照射后，p53、Bax mRNA 表達量上升（P ＜0.01），Bcl-2 mRNA表達量無明顯下降（P＞0.05）。GP 處理后，p53、Bax mRNA 表達量下降，Bcl-2 mRNA 表達量升高（P＜0.05），表明GP 通過下調p53、Bax mRNA 表達，上調Bcl-2 mRNA表達，抑制細胞凋亡。

綜上，京尼平苷通過調控光損傷HSF 細胞活力和細 胞 內ROS 含 量、LDH 活 性；調 控p53、Bax 和Bcl-2 mRNA 表達，抑制細胞凋亡相關通路，拮抗細胞的氧化損傷，減少細胞凋亡，防治皮膚光損傷。