红豆越橘多酚类物质分离鉴定及对HepG2细胞增殖的抑制机制

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癌症是危害人类健康的重要疾病,肝癌是最常见的致命恶性肿瘤。研究发现天然活性物质可以通过影响与癌症演变有关的细胞途径来抑制癌细胞增殖和转移,对癌症的发生发展具有很强的抑制作用,因此开发新型有效的天然药物是治疗和预防肝癌的关键。目前多酚类化合物的抗癌作用的研究已成为国内外在该领域的研究热点。本论文以红豆越橘(Vaccinium vitis-idaea Linn.)为研究对象,对果实中多酚类物质进行分离纯化和组分鉴定,研究红豆越橘体外和体内对肝癌Hep G2细胞的抑制作用。实验采用超声波辅助浸提法提取红豆越橘多酚,选择YWD07和聚酰胺树脂分离纯化提取后的多酚,液质联用的方法进行组分分析,通过细胞计数试剂(CCK8)、Annexin-PI双染法、流式细胞术、迁移和侵袭实验(Transwell)对红豆越橘多酚作用下的Hep G2细胞进行细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期、细胞迁移和细胞侵袭能力的检测,使用蛋白免疫印迹(Western Blot)和聚合酶链反应(PCR)技术检测在红豆越橘多酚作用下Hep G2细胞中趋化因子Cxcl-3的蛋白表达,通过KI67和原位末端转移酶标记技术(Tunel)研究Cxcl-3对细胞增殖和凋亡的作用,综合分析红豆越橘多酚对Cxcl-3的调控及对体外Hep G2细胞的抑制作用。建立Hep G2移植小鼠肿瘤模型,通过对肿瘤体积、抑瘤率和苏木精-伊红染色法(HE)染色、生物信息学和免疫组化分析等方法研究红豆越橘多酚对Hep G2细胞的作用机制。主要研究结果如下:响应面法优化超声波提取工艺,确定红豆越橘多酚最佳工艺参数为乙醇浓度74%,功率为180W,温度为50℃,多酚得率4.65%。YWD07树脂对粗提的红豆越橘多酚分离纯化,洗脱剂为80%乙醇,洗脱体积4 BV,径长比1:15,洗脱流速2.0ml/min,多酚纯度44.88±2.49%。采用聚酰胺树脂对红豆越橘多酚进行二次分离纯化,确定纯化条件为洗脱剂70%乙醇,洗脱体积4 BV,径长比1:15,洗脱流速1.5 m L/min,多酚纯度54.95±1.53%。液质联用检测红豆越橘多酚成分,确定其主要物质组成为:奎宁酸1.17%、矢车菊-3-O-葡萄糖苷25.13%,矢车菊-3-阿拉伯糖苷11.73%、表儿茶素2.8%、绿原酸7.46%、对香豆酸0.64%、槲皮素-7-O-β-葡糖苷1.87%和阿魏酸0.39%。通过对红豆越橘多酚作用下的肝癌细胞Hep G2进行细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期、细胞迁移和细胞侵袭能力的检测,发现红豆越橘多酚能够抑制Hep G2细胞的增殖、迁移和侵袭,促进Hep G2细胞的凋亡,将细胞周期阻滞在G2/M和S期。Western Blot和PCR对不同浓度红豆越橘多酚作用下Hep G2细胞中趋化因子Cxcl-3蛋白表达检测发现,红豆越橘多酚具有调控Cxcl-3的作用,随着红豆越橘多酚浓度的增加,对Cxcl-3表达的抑制作用显著增加。通过对红豆越橘多酚作用下,Cxcl-3过表达组和对照组的细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的能力检测发现,红豆越橘多酚影响Hep G2细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的原因之一是抑制了Cxcl-3蛋白的表达。采用生物信息学分析动物实验中模型组与红豆越橘多酚组的肿瘤的基因发现,两组共有差异基因1686个,上调基因1410个,下调基因276个。在红豆越橘多酚作用下,上调差异基因主要聚集在代谢途径中,下调差异基因主要聚集在细胞因子-细胞因子受体相互作用中。在细胞生长和死亡分类中,上调的差异基因在坏死性凋亡通路上富集最多,下调的差异基因在凋亡通路上富集最多,且富集程度最高,最显著。计算动物实验中Hep G2移植小鼠肿瘤的体积、抑瘤率和肿瘤组织HE染色分析发现,红豆越橘多酚对He PG2移植小鼠肿瘤细胞生长具有抑制作用,高剂量组抑瘤率最高达到46.92±6.72%。对肿瘤中Bax、Bcl-2、Caspase-3、Caspase-8、Fas和Cxcl-3蛋白表达的检测发现,红豆越橘多酚上调凋亡因子Bax的表达,下调抗凋亡因子Bcl-2、趋化因子Cxcl-3的表达,激活死亡受体凋亡途径上相关凋亡因子Fas、Caspase-8及Caspase-3的表达,进而引发肿瘤细胞凋亡,发挥体内抗肿瘤效应,起到抑制Hep G2肿瘤细胞增殖的作用。本研究结果表明红豆越橘多酚对Hep G2细胞的增殖具有抑制作用,其作用机制是通过抑制趋化因子Cxcl-3的蛋白表达,激活死亡受体通路,调节细胞凋亡蛋白酶和调控凋亡基因的表达,起到抑制Hep G2肿瘤细胞增殖的作用。研究为深入研究红豆越橘多酚抗肝癌功能提供理论基础,为挖掘先导天然植物多酚抗癌药物提供科学依据。
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