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汉防己甲素(Tetrandrine,Tet)是从中草药粉防己(Stephaniatetrandran)根块中提取的双苄基异喹啉类生物碱,是粉防己的主要有效成分。Tet广泛应用于临床上多种疾病的治疗,但其潜在的肝毒性未能得到足够的重视。本研究首先从动物整体水平证明Tet可引发显著肝脏毒性。其次,在大鼠原代肝脏细胞(ratprimary hepatocytes)中深入探讨了经典/非经典细胞凋亡信号通路、氧化应激(oxidative stress)以及线粒体功能紊乱在Tet所致肝脏毒性中的作用。在此基础上,进一步从亚细胞水平探讨了Tet对大鼠肝脏线粒体通透性转运孔(mitochondrial permeability transition pores,MPTP)的作用机制,讨论了在各种诱导因素作用下,Tet抑制MPTP开放的可能机制。综合上述结果,初步分析了细胞色素P450(cytochrome P450s,CYP450)在Tet所致肝毒性中的作用。本研究为Tet的临床安全用药提供了可靠的实验依据。
SD大鼠口服Tet(33,57及100mg/kg)8天,TUNEL染色法检测发现57mg/kg及100mg/kg剂量组的大鼠肝脏细胞发生明显凋亡。在大鼠原代肝脏细胞中,Tet可导致明显的细胞色素c(cytochrome c,cyt c)释放以及Bcl-XL下调,同时明显激活caspase-3,最终导致细胞内DNA片断化。环孢菌素A(CyclosporinA,CsA)(线粒体通透性孔道抑制剂)和Ac-DEVD-CHO能明显抑制Caspase-3的激活。同时,CsA能明显抑制Tet引起的线粒体cytc和Endonuclease G(EndoG)释放。10μM Tet处理后,细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平随时间延长而增加,谷胱苷肽(glutathione,GSH)含量随时间延长而下降。10、25μM Tet处理4小时后,细胞内ATP含量分别下降至对照组的28%及10%,且10μM Tet处理后细胞线粒体膜电位明显下降。综合上述结果可见,Tet可诱导大鼠肝细胞经由线粒体途径产生细胞凋亡,该途径同时依赖于经典的caspase通路和由Endo G介导的非caspase通路。Tet引起的细胞内氧化应激可能是诱导凋亡的重要因素之一。
我们进一步观察了Tet对体外分离的大鼠肝脏组织线粒体MPTP的作用。研究结果表明,不同浓度Tet均可以明显抑制高浓度钙离子诱导的线粒体肿胀以及线粒体内钙离子的外流。Tet可抑制高浓度钙离子诱导的线粒体内GSH的释放,ADP/Fe2+诱导的malondialdehyde(MDA)的增加,同时可诱导Mn-superoxide dismutase(Mn-SOD)的活性升高。另外,Tet可抑制线粒体内NADH的氧化,膜电位的下降和ROS的产生。Western blot结果也表明,Tet能显著抑制线粒体cyt c的释放。低浓度钙离子条件下Tet能够明显抑制高浓度磷酸诱导的线粒体肿胀。并且Tet能显著抑制苍木甙(Atractyloside,Atr),过氧叔丁醇(t-butylhydroperoxide,t-BOOH)及氧化苯胂(phenylarsine oxide,PhAsO)诱导的MPT改变。另外,Tet可以明显抑制钌红(ruthenium red)和羰基-氰-对-三氟甲氧基苯肼(carbonyl cyanide p-trifluoromethoxy phenylhydrazone,FCCP)联合诱导的MPT改变。此外,Tet能明显抑制Atr诱导的ADP/ATP转运酶(Adenine nucleotide translocase,ANT)活性的下降。综上所述,Tet能够明显抑制各种诱导因子引起的MPTP的开放,并能显著抑制钙离子诱导的线粒体氧化损伤,同时又能抑制Atr诱导的ANT活性的下降,因此,Tet可通过抑制线粒体的氧化损伤途径来抑制MPTP的开放,其机理可能与保护ANT上巯基、维持其结构稳定性有关。
根据细胞水平和线粒体水平的结果差异,进一步分析了各亚型CYP450酶在Tet引发的肝毒性过程中所起的作用。初步结果表明,Tet诱导的原代肝脏细胞毒性可能与其生物转化相关,CYP450酶在这一过程中起到了重要的作用。