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研究背景: 中药主要来自草本植物,在我国有数千年临床应用史,中药组方被广泛用于各种疾病的治疗。通过几种药物的配合使用,能有效增强药效,或降低用药剂量。随着科学的进步,现代生物学和医学研究显示,中药的药用成分有生物碱、有机酸、黄酮、皂苷、多糖、维生素、矿物质和各种微量元素。槐属植物是一种传统中药,属于豆科蝶形花亚科,主要分布于温带和亚热带地区,约80余种,我国约有20余种。槐属植物中药中的苦参和山豆根是中医临床清热解毒方治疗肿瘤的常用药物[1-5]。生物学实验结合化学分析显示槐属植物中药主要活性成分为生物碱,高效液相分析发现生物碱主要为喹诺里西啶类生物碱。近年研究显示,槐属植物中药的喹诺里西啶类生物碱具有抗肿瘤作用[6]。 根据喹诺里西啶类生物碱分子的母核结构不同可分为6类:苦参碱型、苦豆碱型、金雀花碱型、鹰爪豆碱型和羽扇豆碱型、苏苦西碱型。目前市售的主要有苦参碱型生物碱,如苦参碱、槐定碱、槐果碱和氧化苦参碱,以及分别属于苦豆碱型、金雀花碱型、鹰爪豆碱型的代表性化合物苦豆碱、金雀花碱和鹰爪豆碱,它们在槐属植物中药含量较高,便于分离纯化,多有市售,其中苦参注射液已被临床纳入抗肿瘤治疗药物[6,7]。由于苦参注射液是一个复合制剂,所含成分复杂,目前尚无研究资料显示不同生物碱联合应用是否有利于疾病的治疗。因此,研究上述生物碱的联合应用可了解喹诺里西啶类生物碱是否有联合应用的价值。 近年来的研究显示,喹诺里西啶类生物碱在诱导肿瘤细胞凋亡的同时诱发其自噬,其机制可能与mTOR、Beclin1等自噬相关基因的表达调节有关。本课题组曾报道过苦豆碱诱导白血病细胞凋亡时引发其自噬,然对其机制未作深入探究[10]。鉴于自噬在肿瘤发生发展过程中的重要作用,探究喹诺里西啶类生物碱的自噬激活机制对提高其抗肿瘤效应具有重要意义。 研究目的: 通过分析六种喹诺里西啶类生物碱不同型之间俩俩联合以及苦参碱型三种亚型的俩俩联合抗白血病效应,探讨槐属植物中药中多样的生物碱化学成分是否存在相互作用,促进或影响肿瘤治疗的效果,为临床用药提供实验数据。在当前喹诺里西啶类生物碱抗肿瘤作用机制研究的基础上,探究自噬在其抗肿瘤过程中的影响机制,为今后靶向自噬以提高喹诺里西啶类生物碱抗肿瘤效应提供理论依据。 研究方法: 1.首先选用MTT比色法观察药物对白血病细胞增殖抑制作用,以及剂量依赖程度,计算各自的IC50; 2.运用 MTT比色法观察了六种喹诺里西啶类生物碱俩俩联合对俩种白血病细胞联合作用效应,得出上述药物单独及联合处理时抑制率,用 SPSS17.0计算其俩俩联合的联合指数CI(Combination Index)值; 3.利用吖啶橙染色观察了药物诱导白血病细胞自噬现象; 4.蛋白免疫印迹(Western blotting)和RT-PCR等方法观察了药物诱导白血病细胞自噬或凋亡相关蛋白的表达或剪切情况。 实验结果: 1.在适当的药物剂量作用下,六种喹诺里西啶类生物碱对K562和HL-60白血病细胞呈现剂量依赖关系,苦豆碱的体外抗肿瘤作用最明显,其次是鹰爪豆碱;苦参碱型生物碱体外抗肿瘤作用效果相近。 2.喹诺里西啶类生物碱不同型之间俩俩联合时,苦参碱与苦豆碱、苦豆碱与鹰爪豆碱俩俩联合时在K562细胞中显现联合效应,在HL-60细胞中无联合效应,其他的联合组在俩个细胞中均无联合效应。 3.喹诺里西啶类生物碱处理K562和HL-60细胞48小时后,生物碱单药或联合用药组在二株细胞中均发生了自噬现象。Western blotting以及RT-PCR结果显示上述药物在K562细胞自噬活性的改变与自噬相关基因mTOR表达被抑制有关,而HL-60细胞中的自噬活性改变与自噬相关基因Beclin1表达上调有关。 4.苦参碱与苦豆碱、苦豆碱与鹰爪豆碱二组实验组对K562细胞系的诱导凋亡检测实验中发现有联合效应,凋亡蛋白PARP在联合组发生剪切,表明上述药物的联合机制与诱导凋亡发生机制有关。 结论: 实验结果提示槐属植物中药苦参或山豆根等单味中药所含的喹诺里西啶类生物碱对白血病细胞株的联合作用存在细胞差异性作用效果(个体差异),因此在中医临床往往依据个体差异辨证施治。实验结果还发现单味中药中化学结构相似的生物碱之间联合抑制白血病细胞增殖的作用较差,因此中医临床用药多以组方为主。 喹诺里西啶类生物碱能够显著抑制K562中mTOR的表达水平从而激活自噬,提示mTOR信号通路可能为喹诺里西啶类生物碱抗白血病的一个主要靶点。喹诺里西啶类生物碱在K562细胞系中的联合效应与凋亡有关。