觀察異補(bǔ)骨脂素體外對(duì)HepG2細(xì)胞毒性和細(xì)胞內(nèi)膽汁酸濃度的影響論
異補(bǔ)骨脂素是一種呋喃香豆素類成分，存在于補(bǔ)骨脂等多種藥材中，2010藥典中將異補(bǔ)骨脂素及其同分異構(gòu)體補(bǔ)骨脂素作為藥材補(bǔ)骨脂(PsoraleacorylifoliaL.)的質(zhì)量控制成分。補(bǔ)骨脂可用于治療更年期綜合征、骨質(zhì)疏松等，其中異補(bǔ)骨脂素有雌激素樣作用，可選擇性作用于雌激素受體α，可以促進(jìn)成骨細(xì)胞分化成熟，有利于骨質(zhì)疏松的治療，是補(bǔ)骨脂中一種有效成分。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)臨床中補(bǔ)骨脂及其相關(guān)制劑可能導(dǎo)致肝損害并有膽汁淤積的表現(xiàn)，而動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)異補(bǔ)骨脂素、補(bǔ)骨脂素、異補(bǔ)骨脂苷、補(bǔ)骨脂苷為主要成分的補(bǔ)骨脂水提物有明顯肝毒性，更有研究表明異補(bǔ)骨脂素和補(bǔ)骨脂素對(duì)小鼠肝功能有一定影響，這提示補(bǔ)骨脂導(dǎo)致的膽汁淤積性肝損害現(xiàn)象可能與異補(bǔ)骨脂素和補(bǔ)骨脂素有關(guān)。更進(jìn)一步推測(cè)就是異補(bǔ)骨脂素和補(bǔ)骨脂素干擾了膽汁酸的正常合成轉(zhuǎn)運(yùn)，從而導(dǎo)致膽汁淤積的發(fā)生。肝細(xì)胞膜上的與膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)體，這些酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體在膽汁酸的合成轉(zhuǎn)運(yùn)中起到重要的作用，并且肝細(xì)胞內(nèi)存在FXR(法尼醇X受體，farne瞫oidXreceptor)、PXR(孕烷X受體，pregnaneXre瞔eptor)等受體可以調(diào)節(jié)相關(guān)酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體[9-10]。本研究考察了異補(bǔ)骨脂素作用24h后HepG2細(xì)胞中相關(guān)酶、轉(zhuǎn)運(yùn)體等mRNA的變化，以了解異補(bǔ)骨脂素對(duì)于膽汁酸合成轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，為解釋異補(bǔ)骨脂素在膽汁酸淤積中的作用機(jī)制、以及更進(jìn)一步也闡明補(bǔ)骨脂毒性提供基礎(chǔ)。
1 材料
1.1 受試藥
異補(bǔ)骨脂素購(gòu)自天津市月牙湖科技有限公司，經(jīng)HPLC檢測(cè)純度大于95%。
1.2 細(xì)胞
HepG2細(xì)胞，購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞資源中心。
1.3 試劑與儀器
DMEM培基和無(wú)血清Opti睲EM培基，胎牛血清(FBS)為Gibco產(chǎn)品;青霉素-鏈霉素雙抗、胰酶、DMSO、DEPC水為北京索萊寶產(chǎn)品;PBS為武漢博士德產(chǎn)品;TRIzol為Invitrogen產(chǎn)品;RevertAidFirstStrandcDNASynthesisKit為Fermen瞭as產(chǎn)品;Hotstartfluo睵CRmixSYBRGreenⅠ(2×)為上海生工產(chǎn)品;BCA蛋白檢測(cè)試劑盒為Ther瞞o產(chǎn)品;總膽汁酸(TBA)試劑盒為中生北控產(chǎn)品;其它化學(xué)試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。Hitachi7020全自動(dòng)生化儀;PerkinElmerEn瞫pire多功能讀板機(jī);ThermoStratos離心機(jī);Bio睷adCFX96型熒光定量PCR儀;OlympusBX51型倒置熒光顯微鏡及成像系統(tǒng);上海世平SPH103B恒溫振蕩器。
2 方法
2.1 細(xì)胞培養(yǎng)
HepG2細(xì)胞培養(yǎng)于含10% 的FBS、1%雙抗的DMEM的培基中，置37℃、5% CO2的孵箱中進(jìn)行培養(yǎng)。細(xì)胞貼壁24h，每48h換液1次，先用無(wú)菌PBS洗細(xì)胞3次，再加0.25%的胰酶消化。細(xì)胞懸液離心(1000r·min-1，4℃，10min)后棄上清，加入含10% FBS的完全培養(yǎng)基，反復(fù)吹打細(xì)胞至單細(xì)胞懸液，進(jìn)行傳代和種板。
2.2 細(xì)胞活力和細(xì)胞中膽汁酸檢測(cè)
HepG2細(xì)胞按每孔1×104個(gè)細(xì)胞接種于96孔板中，在37℃、5% CO2條件下培養(yǎng)24h貼壁后，分別給予用Opti睲EM培基稀釋的終濃度為6.25、25、100、400μmol·L-1的異補(bǔ)骨脂素，作用24h后移除培養(yǎng)基，加10μLMTT溶液(5g·L-1)溫箱孵育4h，移除上清每孔加入100μL的DMSO，振蕩10min后在490nm處測(cè)得吸光度值。計(jì)算細(xì)胞存活率(相對(duì)于對(duì)照組)。HepG2細(xì)胞按每孔1×105 個(gè)接種于24孔板中，在37℃、5% CO2條件下培養(yǎng)24h貼壁后，分別給予用Opti睲EM培基稀釋的'終濃度為6.25、25、100、400μmol·L-1的異補(bǔ)骨脂素，作用24h后移除培養(yǎng)基，加入PBS緩沖液100μL，用細(xì)胞刮刀刮取細(xì)胞，細(xì)胞用超聲破碎細(xì)胞，BCA法檢測(cè)細(xì)胞破碎液的蛋白濃度，并在全自動(dòng)生化儀檢測(cè)TBA。
2.3 RealtimePCR檢測(cè)
HepG2細(xì)胞按每孔5×105個(gè)接種于6孔板，于37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h，然后給予異補(bǔ)骨脂素(25、100μmol·L-1，Opti睲EM培基稀釋)處理24h。去除培養(yǎng)液，用PBS洗細(xì)胞3次。用TRIzol常規(guī)提取HepG2細(xì)胞中總RNA，-80℃保存。紫外分光光度法檢測(cè)RNA__樣品的純度與濃度。按反轉(zhuǎn)錄試劑盒要求進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，realtimePCR反應(yīng)體系20μL，其中cDNA樣本1μL，上、下游引物各0.5μL，HotstartFluo睵CRmix試劑10μL，無(wú)RNA酶水8μL。在94℃預(yù)變性4min，每個(gè)循環(huán)94℃變性30s，57℃退火30s，72℃延伸30s，共40個(gè)循環(huán)。取2-△△CT值進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以珋x±s表示，組間比較采用單因素方差分析。
3 結(jié)果
3.1 對(duì)HepG2細(xì)胞增殖及細(xì)胞內(nèi)膽汁酸的影響
異補(bǔ)骨脂素作用于HepG2細(xì)胞24h，6.25μmol·L-1異補(bǔ)骨脂素即對(duì)HepG2細(xì)胞增殖有一定抑制作用，細(xì)胞相對(duì)存活率為92.8%。在625～400μmol·L-1范圍內(nèi)隨著異補(bǔ)骨脂素的濃度升高、細(xì)胞存活率也明顯降低，而400μmol·L-1異補(bǔ)骨脂素作用下細(xì)胞相對(duì)存活率僅為27.9%。異補(bǔ)骨脂素作用24h的IC50為118.1μmol·L-1(95%可信限107.1-130.2μmol·L-1)見(jiàn)Fig1A。對(duì)細(xì)胞破碎液的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，異補(bǔ)骨脂素作用24h后，400.0μmol·L-1的異補(bǔ)骨脂素處理組HepG2細(xì)胞內(nèi)膽汁酸濃度升高約5倍，100.0μmol·L-1處理組的細(xì)胞內(nèi)膽汁酸濃度也明顯升高，見(jiàn)Fig1B。
3.2 對(duì)膽汁酸合成轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄水平的影響
異補(bǔ)骨脂素處理24h后，HepG2細(xì)胞中BSEP、NTCP的mRNA雖然與空白相比均值有一定變化、但并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;25μmol·L-1異補(bǔ)骨脂素組，HepG2細(xì)胞中MRP2、MRP3、CYP7A1的mRNA轉(zhuǎn)錄均明顯降低，而100μmol·L-1異補(bǔ)骨脂素組，除了MRP2、MRP3、CYP7A1的降低外，OATP2、OSTα、CYP27A1、FXR、PXR的mRNA轉(zhuǎn)錄明顯升高。
4 討論
異補(bǔ)骨脂素在體外HepG2細(xì)胞中作用24h的IC50為118.1μmol·L-1，但其毒性作用的最小毒性劑量很小，按實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以擬合量效方程并計(jì)算IC5僅為3.8μmol·L-1，提示異補(bǔ)骨脂素的安全劑量較低。
將細(xì)胞培養(yǎng)基中的藥物濃度近似為血液中的藥物濃度，可以借助于體內(nèi)代謝研究結(jié)果來(lái)先對(duì)體外研究結(jié)果進(jìn)行外推。大鼠代謝研究表明，大鼠口服給予香豆素混合物(相當(dāng)于異補(bǔ)骨脂素4.39mg·kg-1)，異補(bǔ)骨脂素在血液中峰濃度高達(dá)37.89mg·L-1，口服的生物利用度高達(dá)70.35%。同時(shí)有研究表明異補(bǔ)骨脂苷在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為異補(bǔ)骨脂素，那么實(shí)際使用補(bǔ)骨脂時(shí)血液中異補(bǔ)骨脂素的來(lái)源除了異補(bǔ)骨脂素外還包括異補(bǔ)骨脂苷，這個(gè)量可達(dá)補(bǔ)骨脂的1%以上，按2010版藥典中補(bǔ)骨脂每人每天10g的使用上限，折合大鼠異補(bǔ)骨脂素用量9mg·kg-1。研究中的結(jié)果，大鼠血液中峰濃度可達(dá)70mg·L-1以上(超過(guò)400μmol·L-1，異補(bǔ)骨脂素分子量186.16)，即便是藥后24h血液中異補(bǔ)骨脂素濃度也在2mg·L-1以上(約10μmol·L-1大于其在HepG2細(xì)胞的IC5)。很顯然，按上述推斷異補(bǔ)骨脂素在體內(nèi)也會(huì)導(dǎo)致相似的毒性，這也許可以一定程度地解釋補(bǔ)骨脂所導(dǎo)致的肝損害。
膽汁酸可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，高濃度的膽汁酸可導(dǎo)致動(dòng)物肝損害。FXR和PXR可以通過(guò)調(diào)節(jié)膽汁酸合成轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)對(duì)抗膽汁酸的毒性，F(xiàn)XR和PXR的缺失會(huì)導(dǎo)致膽汁酸更容易蓄積而產(chǎn)生毒性作用。理論上FXR的激活可以上調(diào)BSEP、OSTα/β、MRPs，下調(diào)NTCP以降低細(xì)胞內(nèi)膽汁酸濃度，F(xiàn)XR還可下調(diào)CYP7A1以減少肝細(xì)胞內(nèi)膽汁酸合成。實(shí)驗(yàn)中異補(bǔ)骨脂素100μmol·L-1，細(xì)胞內(nèi)膽汁酸濃度明顯升高，將會(huì)激活膽汁酸受體FXR、PXR，并使之上調(diào)，OSTα上調(diào)和CYP7A1下調(diào)是符合FXR預(yù)期作用的;而作為替代途徑的CYP27A1的上調(diào)可能是因?yàn)楦渭?xì)胞內(nèi)膽汁酸合成限速酶的CYP7A1被抑制的結(jié)果;通過(guò)發(fā)現(xiàn)，小鼠在膽酸的誘導(dǎo)下OATP2也是升高的，而且在膽酸的作用下小鼠的OATP2上調(diào)倍數(shù)明顯高于PXR-/-小鼠，盡管未用膽酸處理時(shí)野生型小鼠OATP2絕對(duì)水平低于PXR-/-小鼠肝臟中，但膽酸處理后OATP2水平反而高，提示實(shí)驗(yàn)中OATP2似乎更可能是PXR的調(diào)節(jié)作用。異補(bǔ)骨脂素在25μmol·L-1時(shí)，細(xì)胞內(nèi)膽汁酸濃度已經(jīng)有所升高，但與對(duì)照之間的差異尚無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而此時(shí)MRP2、MRP3已經(jīng)明顯下調(diào)，故異補(bǔ)骨脂素對(duì)MRP2、MRP3的下調(diào)作用顯然早于膽汁酸的淤積，是異補(bǔ)骨脂素對(duì)膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)干預(yù)的早期作用點(diǎn)，而上調(diào)的OATP2和CYP27A1也許對(duì)抗了上調(diào)的OSTα和下調(diào)的CYP7A1的作用，最終導(dǎo)致膽汁酸在細(xì)胞內(nèi)蓄積，細(xì)胞內(nèi)膽汁酸的檢測(cè)也證實(shí)細(xì)胞內(nèi)膽汁酸較正常升高了5倍、達(dá)到400μmol·L-1。
當(dāng)然，體外HepG2細(xì)胞是人源腫瘤細(xì)胞，而中代謝研究是大鼠的數(shù)據(jù)，種屬不同可能導(dǎo)致推論有一定差異，最終異補(bǔ)骨脂素在體內(nèi)是否會(huì)同樣影響膽汁酸合成轉(zhuǎn)運(yùn)還有待于研究確證。
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