马钱子碱免疫纳米微粒抗肝癌细胞癌作用及机制的实验研究

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目的:观察中药马钱子对人肝癌细胞生长作用及机制;利用纳米技术制备马钱子碱免疫纳米微粒,观察马钱子碱免疫纳米微粒体内药代动力学、组织靶向分布及对荷人肝癌裸鼠的抗肿瘤作用,初步揭示马钱子碱免疫纳米微粒抗肝癌的作用及机制,为肝癌的临床治疗提供理论依据和新的方法。   方法:(1)马钱子抗肝细胞癌作用及机制研究:体外培养人肝癌细胞SMMC-7721,分别加入5%、10%、20%的马钱子药物血清,MTT法测定对人肝癌细胞SMMC-7721生长抑制作用。20%马钱子药物血清作用肝癌细胞SMMC-77210hr、24hr、48hr后,分别收集细胞,提取总蛋白和RNA,采用Western blotting和荧光定量PCR方法检测增殖与凋亡相关因子Fas、CyclinD1、PCNA蛋白和mRNA表达。   (2)马钱子碱免疫纳米微粒药代动力学研究:选取健康正常SD雄性大鼠9只,体重350-450g。随机分为3组(马钱子碱组、马钱子碱纳米微粒组、马钱子碱免疫纳米微粒组),每组3只。三组均以马钱子碱量(3.23mg/kg)分别经尾静脉给药,分别于用药后Smin、15min、30min、45min、60min、2h、4h、8h、12h、24h、36h、48h断尾取血,应用高效液相色谱-质谱技术测定血浆马钱子碱药物浓度。   (3)马钱子碱免疫纳米微粒组织分布和抗肝癌作用:依据实验要求分为生理盐水(NS)组、抗人AFP McAb(McAb)组、抗人AFP McAb-PEG-PLA纳米微粒(NP-McAb)组、PEG-PLA纳米微粒(NP)组、5-氟尿嘧啶(5-Fu)组、马钱子碱(Brucine)组、马钱子碱纳米微粒(Bru-NP)组和马钱子碱免疫纳米微粒(Bru-NP-McAb)组。分别经荷人肝癌雄性BALB/Cnu/nu裸鼠尾静脉给药,于给药后1d、3d、7d、14d、21d、30d分别处死动物,每组每时间点10只,马钱子碱用量为3.23mg/kg,除生理盐水组外,其余空白对照组用量为与对应含马钱子碱的纳米微粒和免疫纳米微粒同等药物浓度下所含空白纳米微粒、AFP单克隆抗体和空白免疫纳米微粒的摩尔剂量,5-Fu剂量为20mg/kg,每周3次。留取给药3d的马钱子碱组、马钱子碱纳米微粒组、马钱子碱免疫纳米微粒组动物心、肺、脾、胃、肠、脑、肌肉、脂肪、肾、肿瘤、癌旁肝组织及静脉血,利用高效液相色谱-质谱技术测定各组织马钱子碱浓度。测定各组给药1d、14d、30d肿瘤体积和抑瘤率,HE病理检查各组肿瘤坏死程度,免疫组化测定Ki-67、肿瘤微血管密度(MVD)和肿瘤细胞凋亡指数。日本岛津全自动生化分析仪检测肝肾功能,ELISA法检测外周血AFP水平。   (4)马钱子碱免疫纳米微粒对荷人肝癌裸鼠生存期的影响:荷人肝癌雄性BALB/Cnu/nu裸鼠,依据实验要求分为上述8个实验组,每组20只,分别经尾静脉给予相应药物处理,观察荷瘤动物生存期,并计算动物生命延长率。   结果:(1)马钱子药物血清对人肝癌细胞SMMC-7721增殖具有明显的抑制作用,其抑制效应与马钱子药物血清浓度成正相关,20%马钱子药物血清对人肝癌细胞72小时的生长抑制率为54.94±8.19%,与5%、10%浓度抑制率(19.928±7.653%、29.020±6.100%)相比具有统计学差异(F=18.23,P<0.01)。药物血清作用24hr、48hr后,肝癌细胞SMMC-7721Fas蛋白表达分别为0.302±0.009、0.399±0.021,与对照组(0.226±0.022)比较,差异具有统计学意义(F=68.25,P<0.05);药物血清作用48hr后,肝癌细胞SMMC-7721PCNA蛋白表达为0.7457±0.0386,与对照组、24hr(0.8529±0.0099,0.9016±0.0139)比较,差异具有统计学意义(P<0.05);药物血清作用24hr、48hr后,肝癌细胞SMMC-7721 CyclinD1 mRNA表达分别为0.046±0.038、0.027±0.019,与对照组(0.145246±0.048543)比较,差异具有统计学意义(F=8.671,P<0.05);药物血清作用24hr、48hr后,肝癌细胞SMMC-7721 Cyclin D1蛋白表达,PCNA、Fas mRNA表达变化无统计学意义(F=68.25,P>0.05)。   (2)大鼠体内马钱子碱在Brucine、Bru-NP与Bru-NP-McAb组的半衰期(t1/2)分别为6.98±0.65h、16.88±5.67h与15.69±3.76h。Bru-NP与Bru-NP-McAb半衰期明显长于Brucine组,且两者在体内代谢过程相接近,即初始是一个快速代谢的过程,到后期消除缓慢,表现出明显的缓释性。而Brucine体内呈现一个快速代谢过程。   (3)给药3d后Brucine组荷瘤裸鼠体内各组织中均未测出Brucine,Bru-NP组在脾、肺、肾、肌肉、癌和癌旁肝组织中马钱子碱浓度分别为341.00ng/mg、9.09ng/mg、7.90ng/mg、14.41ng/mg、24.00ng/mg和246.50ng/mg,其余组织未测出;Bru-NP-McAb组仅在脾、肿瘤和癌旁肝组织中马钱子碱浓度分别为341.50ng/mg、57.13ng/mg和135.93ng/mg。Bru-NP-McAb组马钱子碱在肝癌组织中的药物浓度高于Bru-NP组,癌旁肝组织中马钱子碱药物浓度明显低于Bru-NP组,差异具有统计学意义(F=445.85,P<0.05)。而Bru-NP与Bru-NP-McAb组中马钱子碱在脾组织中的浓度均较高,两者之间无显著差异(F=0.004,P>0.05)。   (4)NS组、NP组、McAb组与NP-McAb组间肿瘤组织坏死程度、MVD、Ki-67和凋亡指数各时间点差异均无统计学意义(P>0.05);而5-Fu组、Brucine组、Bru-NP组与Bru-NP-McAb组随给药时间延长肿瘤坏死程度均增加,其中Brucine组与Bru-NP组30d时为中度坏死,Bru-NP-McAb组与5-Fu组30d时均达到重度坏死。   随给药时间延长上述阳性给药各组肝癌组织中CD34阳性细胞数均减少,在100倍视野下给药30d后Bru-NP-McAb组与5-Fu组肝癌组织CD34阳性细胞数显著减少,分别为15.17±5.81个/视野和16.50±6.38个/视野,与对照组相比表达差异具有统计学意义(F=19.257,P<0.05);上述阳性给药各组随给药时间延长肝癌组织Ki-67表达降低,30d时Bru-NP-McAb组与5-Fu组分别为16.67±8.17%、25.00±7.07%,与对照组相比差异均具有统计学意义(F=27.329,P<0.01):上述阳性给药各组随给药时间延长肝癌组织凋亡指数与对照组相比均有所增加,其中Bru-NP-McAb组在给药1d、14d、30d时分别为42.17±13.01%、31.67±13.29%、16.67±8.16%,均高于其他阳性治疗组(分别F=4.546,5.039,27.329,均P<0.05)。   给药14d时Brucine组血清白蛋白水平降低,与Bru-NP-McAb组比较差异具有统计学意义(F=4.580,P<0.01);给药30d时Brucine组ALT、AST水平明显升高,与Bru-NP-McAb组比较差异具有统计学意义(分别F=3.996,3.914,均P<0.01);Brucine组与Bru-NP组在给药3d时血ALP水平高于Bru-NP-McAb组,差异具有统计学意义(F=13.267,P<0.05);给药14d时Bru-NP组血BUN高于Bru-NP-McAb组,差异具有统计学意义(F=1.898,P<0.05);给药21d时5-Fu组血Cr水平显著高于Bru-NP-McAb组,差异具有统计学意义(F=1.587,P<0.05)。药7d、14d、21d与30d时抑瘤率分别为36.73%、54.77%、69.48%、75.96%,显著高于其他阳性给药组。5-Fu组、Brucine组、Bru-NP组和Bru-NP-McAb组荷瘤动物生存期(d)分别为63.60±16.26、50.10±11.19、60.50±12.54、81.50±14.25,尤以Bru-NP-McAb组生存时间最长,与其他实验组相比差异显著(F=9.010,P<0.05);5-Fu组、Brucine组、Bru-NP组和Bru-NP-McAb组生命延长率分别为25.20%、-1.38%、19.09%和60.43%,其中Bru-NP-McAb组荷瘤动物生存时间明显延长。   结论:(1)马钱子具有抑制人肝癌细胞增殖作用,存在剂量依赖性;通过上调肝癌细胞Fas蛋白和下调PCNA蛋白及CyclinD1mRNA表达,是马钱子抑制肝癌细胞增殖的机制之一;   (2)马钱子碱免疫纳米微粒对肝肾功能无明显影响,能够降低肝癌组织AFP分泌,具有良好的缓释性、肿瘤组织靶向性;   (3)马钱子碱免疫纳米微粒能够诱导肿瘤细胞凋亡,促使肝癌组织坏死,抑制肿瘤细胞增殖和肿瘤组织微血管生成,具有显著的抗肝癌作用;   (4)马钱子碱免疫纳米微粒明显延长荷瘤动物生存时间,是一种具有潜在发展前景的治疗肝癌药物。
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