黄芪活性物质筛选及基于PKC-ERK信号通路抑制肺癌的作用机理研究

发布时间：2017-05-20 10:22

  本文关键词：黄芪活性物质筛选及基于PKC-ERK信号通路抑制肺癌的作用机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：肺癌已发展为全世界发病率和死亡率最高的癌症。绝大多数的肺癌患者在确诊时已属中晚期。侵袭转移是肺癌治疗失败和复发的主要因素。因此选择具有抑制肺癌侵袭转移的化合物进行物质基础及作用机理研究,有助于理解中医药抗肿瘤的科学内涵。本课题基于中医整体观和“组分结构”理论,通过抗肿瘤活性筛选,选择具有良好疗效的黄芪作为研究对象,采用细胞膜固相化,对靶点结合成分进行分离与识别,体外进行抑制A549细胞迁移侵袭及机制实验,体内研究活性成分的体内代谢,并采用现代药剂学手段制备高效的抗肿瘤靶向制剂,为揭示黄芪抗肺癌迁移侵袭物质基础提供了科学依据。主要内容包括以下几个部分：抗肺癌药物筛选研究研究金复康口服液药材抑瘤效果,发现金复康口服液具有抑制肺癌效果,随着用量的增加,金复康口服抑瘤效果增强,并呈现一定的剂量关系；敲出黄芪后整方的抑瘤效果明显降低。多批药材多次重复筛选结果显示黄芪抑瘤率均大于30%,具有良好的抗肺癌效果。黄芪抑制肺癌物质基础细胞膜固相化研究建立A549细胞膜固相筛选体系,通过UPLC-q-TOF-MS2技术寻找、辨别和归属效应物质标志峰,比较不同时间、不同浓度对细胞膜固相化影响,确定条件为：2×10-4 mg/mL黄芪与A549细胞共孵育60min。最终识别出6个黄芪中化合物成分为细胞膜固相化活性产物,分别是：毛蕊异黄酮-7-O-葡萄糖苷、刺芒柄花素-7-O-葡萄糖苷、毛蕊异黄酮、刺芒柄花素、黄芪甲苷、黄芪皂苷Ⅱ。黄芪皂苷抑制肺癌细胞侵袭转移研究黄芪甲苷对A549细胞增殖具有抑制作用,抑制A549细胞粘附。黄芪甲苷在划痕、transwell实验中能够有效抑制细胞侵袭、转移。黄芪甲苷能够抑制细胞上清液中炎症因子TGF-β1、TNF-α、IL-6的水平,影响肿瘤细胞微环境。黄芪甲苷抑制MMP-2, MMP-9, Integrin β1蛋白,增加E-cad蛋白表达,增强细胞粘附,降低转移能力。信号通路蛋白显示黄芪甲苷能明显抑制PKC-α(membrane), p-ERK1/2, NF-κB蛋白表达实现抑制A549细胞的迁移和侵袭。黄芪甲苷抑制PKC-α细胞膜易位,黄芪甲苷联用AEB071可以抑制A549的PKC-α过表达,进一步抑制MMP-2、MMP-9和Integrin β1的表达水平同时增加E-cad表达水平,抑制A549细胞侵袭转移。黄芪甲苷抑制ERK1/2磷酸化,黄芪甲苷联用U0126可以抑制A549的ERK1/2磷酸化,进一步抑制MMP-2、MMP-9和Integrin β1的表达水平同时增加E-cad表达水平,抑制A549细胞侵袭转移。黄芪甲苷联用PDTC可以抑制A549的NF-κB (p65)表达,进一步抑制MMP-2、MMP-9和Integrin β1的表达水平同时增加E-cad表达水平,抑制A549细胞侵袭转移。结果证实黄芪甲苷可能通过抑制PKC-α-ERK1/2-NF-κB信号通路抑制A549细胞侵袭转移。黄芪黄酮抑制肺癌细胞侵袭转移研究毛蕊异黄酮对A549细胞增殖具有抑制作用,增加A549细胞凋亡。’统计结果表明,空白组细胞凋亡率为3.44%,20μM、30μM和40μM毛蕊异黄酮提高A549细胞凋亡从23.39%、33.61%和43.77%。毛蕊异黄酮对TPA诱导的A549细胞粘附、迁移和侵袭具有抑制作用。毛蕊异黄酮抑制Integrin β1、LnR、MMP-2和MMP-9水平,增加E-cadherin的水平,抑制A549细胞的转移。TPA诱导后A549细胞中PKC-a蛋白表达明显增加,加入毛蕊异黄酮可抑制PKC-a蛋白表达。毛蕊异黄酮抑制TPA诱导的ERK1/2磷酸化激活。毛蕊异黄酮联用AEB071可以抑制TPA诱导的PKC-a过表达,进一步抑制MMP-2、MMP-9、LnR和Integrin β1的表达水平同时增加E-cad表达水平,抑制A549细胞侵袭转移。毛蕊异黄酮联用PD98059可以抑制TPA诱导的p-ERK1/2过表达,进一步抑制MMP-2、MMP-9、LnR和Integrin β1的表达水平同时增加E-cad表达水平,抑制A549细胞侵袭转移。结果证实毛蕊异黄酮可能通过抑制PKC-a-ERKl/2信号通路抑制TPA诱导的A549细胞侵袭转移。黄芪活性成分体内代谢研究建立了UPLC-Q-TOF-MS/MS方法应用于灌胃黄芪大鼠血浆,胆汁,尿和粪便样品中代谢物检测。共有22代谢物检测和初步鉴定,和其中15个进行了报道首次。大鼠黄芪甲苷的主要代谢途径是去糖基化,硫化和葡萄糖醛酸化。制剂学研究提高黄芪活性成分抗肺癌效果制备毛蕊异黄酮纳米胶束,平均粒径为111.91±5.82nm, PDI 0.11±0.03,毛蕊异黄酮的包封率是89.54±1.49%。TPGS在0.1%吐温80的PBS (pH 7.4)溶液中120小时释放44.88±4.94%。毛蕊异黄酮在24小时内释放90.95±3.78%的。细胞摄取实验表明含有TPGS的纳米胶束可以递送模型药物进入肿瘤细胞,发挥效果。细胞毒性结果也证实毛蕊异黄酮纳米胶束相比毛蕊异黄酮在相同浓度下具有更好的抑制细胞存活效果。裸鼠活体成像结果显示,在给药后24h内DiR-标记纳米胶束显示良好的肿瘤靶向特性,24h裸鼠肿瘤部位仍保留较高浓度的DiR。DiR组给药后靶向效果不明显,呈现周身分布状,给药后24h内DiR较多地分布于裸鼠体内其他组织器官,而肿瘤部位分布较少。结果表明含TPGS纳米胶束具有高的肿瘤靶向效率。体内荷瘤实验结果显示,毛蕊异黄酮纳米胶束组肿瘤体积较空白组明显减小,也小于游离毛蕊异黄酮组,大于顺铂组。游离毛蕊异黄酮治疗组的中位存活率(中位生存,12天)比对照组(平均存活,10天)的毛蕊异黄酮纳米胶束组的存活率显著较高高于顺铂组。游离毛蕊异黄酮,毛蕊异黄酮纳米胶束,顺铂组的抑瘤率分别为34.03%,67.39%,76.97和%,表明毛蕊异黄酮纳米胶束能够明显提高毛蕊异黄酮抗肿瘤作用。顺铂组小鼠体重显著下降(p0.05),毛蕊异黄酮组及毛蕊异黄酮纳米胶束组的体重没有显著变化,而只这表明毛蕊异黄酮纳米胶束是一种安全的生物试剂。从体内抗肿瘤试验结果表明,毛蕊异黄酮的纳米胶束有效地改善在荷瘤小鼠的抗肿瘤治疗的功效和安全性。总结本论文基于药物活性筛选及细胞膜固相化实验,筛选黄芪中具有抑制肺癌细胞侵袭转移的化学成分,一定程度上揭示了黄芪抗肿瘤作用机制。根据活性成分生物药剂学性质设计纳米给药系统实现了靶向给药,为进一步利用提供了依据。
【关键词】：黄芪 黄芪甲苷 毛蕊异黄酮 迁移 浸润 肺肿瘤 肺癌
【学位授予单位】：南京中医药大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R285
【目录】：

• 摘要8-11
• Abstract11-14
• 第一章 绪论14-34
• 1.1 研究背景、目的和意义14
• 1.1.1 研究背景14
• 1.1.2 研究目的14
• 1.2 肺癌药物市场分析14-20
• 1.2.1 肺癌流行病学调查14-18
• 1.2.2 抗肺癌药物市场研究18-20
• 1.3 中药抗肿瘤研究机制进展20-22
• 1.4 药效物质基础研究新思路22-25
• 1.4.1 中药复方物质基础研究现状22
• 1.4.2 中药物质基础研究新思路22-25
• 1.5 基于组分结构和多维质控中药二次开发研究策略25-34
• 1.5.1 中药二次开发研究现状25-26
• 1.5.2 基于组分结构理论的中药二次开发组方研究思路26-29
• 1.5.3 基于多维质控的中药二次开发产业提升思路29-34
• 第二章 金复康抗肺癌药物筛选及优化34-42
• 2.1 仪器及试剂34-35
• 2.2 实验方法35-36
• 2.3 金复康拆方研究36-37
• 2.3.1 实验结果36-37
• 2.3.2 本节小结37
• 2.4 抗肺癌药物筛选及优化研究37-40
• 2.4.1 实验结果37-40
• 2.4.2 本节小结40
• 2.5 本章小结40-42
• 第三章 黄芪抗肺癌物质基础细胞膜固相化研究42-51
• 3.1 仪器及试剂42
• 3.2 细胞固相筛选体系的构建42-43
• 3.2.1 细胞培养与固相化42-43
• 3.2.2 样品处理43
• 3.2.3 色谱条件43
• 3.2.4 质谱条件43
• 3.3 不同浓度黄芪对固相成分的影响43-44
• 3.3.1 结果与讨论43-44
• 3.4 不同时间对固相成分的影响44-45
• 3.4.1 结果与讨论44-45
• 3.5 细胞膜固相黄芪产物检测45-50
• 3.5.1 孵育液中化学成分识别45-47
• 3.5.2 细胞膜固相化活性成分鉴定结果47-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 黄芪皂苷抑制肺癌细胞侵袭转移研究51-68
• 4.1 仪器与试剂51-52
• 4.1.1 仪器51
• 4.1.2 试剂及耗材51-52
• 4.1.3 溶液配制52
• 4.2 黄芪甲苷对A549细胞增殖的影响52-53
• 4.2.1 MTT法测定黄芪甲苷对A549细胞增殖率的影响52
• 4.2.2 结果与讨论52-53
• 4.2.3 本节小结53
• 4.3 黄芪甲苷对A549细胞粘附的影响53-54
• 4.3.1 实验方法53
• 4.3.2 结果与讨论53-54
• 4.3.3 本节小结54
• 4.4 黄芪甲苷对A549细胞迁移的影响54-56
• 4.4.1 划痕试验54
• 4.4.2 Transwell迁移实验54-55
• 4.4.3 结果与讨论55-56
• 4.4.4 本节小结56
• 4.5 黄芪甲苷对A549细胞侵袭的影响56-58
• 4.5.1 实验方法56-57
• 4.5.2 结果与讨论57-58
• 4.5.3 本节小结58
• 4.6 黄芪甲苷对A549炎症因子的影响58-59
• 4.6.1 实验方法58
• 4.6.2 结果与讨论58-59
• 4.6.3 本节小结59
• 4.7 黄芪甲苷对A549细胞粘附因子的影响59-61
• 4.7.1 Western blot检测MMP-2,MMP-9,E-cad,Integrin β1蛋白表达59
• 4.7.2 结果与讨论59-60
• 4.7.3 本节小结60-61
• 4.8 黄芪甲苷对PKC-ERK1/2-NF-κB信号蛋白的影响61-63
• 4.8.1 Western blot检测PKC-α,p-ERK1/2,ERK1/2,NF-κB蛋白表达61
• 4.8.2 结果与讨论61-62
• 4.8.3 本节小结62-63
• 4.9 信号通路抑制剂对黄芪作用于A549细胞的影响63-66
• 4.9.1 PKC-α,p-ERK1/2,ERK1/2,NF-κB抑制剂对黄芪甲苷抑制信号通路的影响63
• 4.9.2 Transwell 检测 PKC-a, P-ERK1/2, ERK1/2, NF-kB 抑制剂对黄茂甲巧抑制 A549细胞侵袭的影响63
• 4.9.3 结果与讨论63-66
• 4.9.4 本节小结66
• 4.10 本章小结66-68
• 第五章 黄芪黄酮抑制肺癌细胞侵袭转移研究68-86
• 5.1 仪器及试剂68-69
• 5.1.1 仪器68-69
• 5.1.2 试剂及耗材69
• 5.1.3 溶液配制69
• 5.2 毛蕊异黄酮对A549细胞增殖的影响69-70
• 5.2.1 实验方法69
• 5.2.2 结果与讨论69-70
• 5.2.3 本节小结70
• 5.3 毛蕊异黄酮对A549细胞凋亡的影响70-72
• 5.3.1 流式细胞仪测定毛蕊异黄酮诱导的A549细胞凋亡70
• 5.3.2 结果与讨论70-71
• 5.3.3 本节小结71-72
• 5.4 毛蕊异黄酮对A549细胞粘附的影响72-73
• 5.4.1 实验方法72
• 5.4.2 统计学分析72
• 5.4.3 结果与讨论72-73
• 5.4.4 本节小结73
• 5.5 毛蕊异黄酮对A549细胞迁移的影响73-75
• 5.5.1 划痕试验73
• 5.5.2 Transwell迁移实验73-74
• 5.5.3 结果与讨论74-75
• 5.5.4 本节小结75
• 5.6 毛蕊异黄酮对A549细胞侵袭的影响75-76
• 5.6.1 Transwell侵袭实验75
• 5.6.2 结果与讨论75-76
• 5.6.3 本节小结76
• 5.7 毛蕊异黄酮对A549细胞粘附因子的影响76-79
• 5.7.1 Western blot检测MMP-2,MMP-9,E-cad,Integrin β1蛋白表达76
• 5.7.2 结果与讨论76-79
• 5.7.3 本节小结79
• 5.8 毛蕊异黄酮对PKC-ERK1/2信号蛋白的影响79-81
• 5.8.1 Western blot检测PKC-α,p-ERK1/2,ERK1/2,NF-κB蛋白表达79
• 5.8.2 结果与讨论79-80
• 5.8.3 本节小结80-81
• 5.9 信号通路抑制剂对黄芪作用于A549细胞的影响81-84
• 5.9.1 PKC-α,p-ERK1/2,ERK1/2抑制剂对毛蕊异黄酮抑制信号通路的影响81
• 5.9.2 Transwell检测PKC-0, P-ERK1/2, ERK1/2抑制剂对毛蕊异黄r>抑制A549细胞侵袭的影响81
• 5.9.3 结果与讨论81-84
• 5.9.4 本节小结84
• 5.10 本章小结84-86
• 第六章 黄芪活性成分体内代谢研究86-100
• 6.1 仪器及试剂86-87
• 6.2 实验方法87-88
• 6.2.1 样品收集87
• 6.2.2 样品制备87-88
• 6.2.3 色谱及质谱条件88
• 6.3 统计学分析88
• 6.4 结果与讨论88-99
• 6.4.1 离子模式的选择88-89
• 6.4.2 代谢产物识别89-93
• 6.4.3 代谢物鉴定93-99
• 6.5 本章小结99-100
• 第七章 提高黄芪活性成分抗肿瘤效果制剂学研究100-111
• 7.1 仪器及试剂100-101
• 7.1.1 仪器100-101
• 7.1.2 试剂101
• 7.1.3 动物101
• 7.1.4 细胞培养101
• 7.2 实验方法101-103
• 7.2.1 毛蕊异黄酮纳米胶束的制备101-102
• 7.2.2 粒径,多分散性,和Zeta电位102
• 7.2.3 形态特征102
• 7.2.4 包封率的测定102
• 7.2.5 体外释药102
• 7.2.6 肿瘤靶向评估102-103
• 7.2.7 细胞摄取实验103
• 7.2.8 细胞存活实验103
• 7.2.9 体内抗肿瘤功效103
• 7.2.10 统计学分析103
• 7.3 结果与讨论103-109
• 7.3.1 处方设计104
• 7.3.2 毛蕊异黄酮纳米胶束制备和表征104-105
• 7.3.3 药物包封率105
• 7.3.4 体外释药105-106
• 7.3.6 细胞摄取106-107
• 7.3.7 肿瘤靶向107
• 7.3.8 细胞毒性107-108
• 7.3.9 体内抗肿瘤功效108-109
• 7.4 讨论109-110
• 7.5 本章小结110-111
• 第八章 结论与展望111-113
• 8.1 研究创新点111
• 8.2 主要结论111-112
• 8.3 工作展望112-113
• 参考文献113-125
• 攻读博士学位期间取得的研究成果125-126
• 致谢126-127
• 成旭东简介127

【参考文献】

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