中国公共卫生  2012, Vol. 28 Issue (11): 1465-1467   PDF    
大豆异黄酮对A549细胞化疗协同作用
尹学哲, 金延华, 许惠仙    
延边大学附属医院, 吉林延吉133000
摘要: 目的 探讨大豆异黄酮(ISF)联合长春瑞滨(NVB)化疗对A549肺癌细胞增殖影响。方法 采用噻唑兰法观察ISF和NVB联用对A549肺癌细胞增殖影响,采用Weeb系数法判定联合用药相互作用,同时采用透射电镜检测A549细胞形态学变化。结果 ISF和NVB单独使用均可时间和浓度依赖性地抑制肺癌A549细胞增殖;20~80 mg/L ISF作用48 h,A549细胞增殖抑制率为15%~23%;8~32 mg/L NVB作用48 h,A549细胞增殖抑制率为53%~80%;ISF浓度在40 mg/L时,ISF和NVB联用后抗A549细胞增殖作用增强,对肺癌细胞生长抑制作用呈量效关系;且NVB浓度在8~32 mg/L时,抑制率为71%~93%,二者有相加或协同作用。结论 ISF和NVB联用可增强对肺癌A549细胞增殖抑制,二者具有协同作用。
关键词: 大豆异黄酮(ISF)     长春瑞滨(NVB)     肺癌     增殖     形态学    
Synergistic antitumor effect of soybean isoflavones combined with chemotherathy on A549 cell
YIN Xue-zhe, JIN Yan-hua, XU Hui-xian    
Affiliated Hospital of Yanbian University, Yanji, Jilin Province 133000, China
Abstract: Objective To assess the inhibitory effect and mechanism of soybean isoflavones(ISF)combined with vinorelbine(NVB)on proliferation of A549 lung carcinoma cells.Methods(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT)assay was used to examine the effects of ISF and NVB on proliferation of A549 cells,and their combined effect was analyzed by Weeb's method.Transmission electron microscopic technique was used for the determination of morphology of A549 cell apoptosis.Results ISF and NVB inhibited the proliferation of lung carcinoma cells in a time-and concentration-dependent manner.The inhibitory indexes of ISF at the concentration of 20-80 mg/L were 15%-23%,and the inhibitory indexes of NVB at the concentration of 8-32 mg/L were 53%-80% at 48 hours.The concentration-dependent pattern in the combination of ISF and NVB were also detected with 40 mg/L ISF.The synergistic or additive effect on inhibition of A549 cell proliferation was detected for NVB at the concentration from 8 to 32 mg/L with the inhibitory indexes of 71%-93%.Conclusion ISF combined with NVB can enhance the growth inhibition of A549 lung carcinoma cells and play a synergistic antitumor effect.
Key words: soybean isoflavones     vinorelbine     lung cancer     proliferation     morphology    

大豆是人类重要食物资源,大豆异黄酮(soybean isoflavones,ISF)是其主要功能成分之一,具有防治癌症、降低血脂、抗氧化、预防骨质疏松和改善妇女更年期综合症等多种生理功能[1] 。近年来,ISF抗癌研究成为热点,已证实 ISF对人乳腺癌、肝癌、前列腺癌等多种细胞有明显抑制作用[2, 3, 4] 。长春瑞滨(vinorelbine,NVB)是一种细胞周期特异性药物,主要通过抑制着丝微管蛋白聚合,使细胞分裂停止于有丝分裂中期,其终末半衰期为 40 h,适用于非小细胞肺癌和乳腺癌患者等,具有血液、神经、胃肠道和呼吸道毒性[5] 。肿瘤化疗作为全身性治疗手段具有不良反应且毒性较大等问题。因此,探索药物替代或联合应用以期减少用量或能够延缓、逆转其耐药药物,成为目前研究热点。本研究通过观察 NVB和 ISF单用或联合应用时对肺腺癌 A549细胞增殖影响,为二者在临床上联合应用提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 主要试剂与仪器

A549细胞(中国科学院上海细胞研究所) ,大豆(中国东北产) ,噻唑兰(美国 Sigma公司) ; NVB(江苏豪森药业股份有限公司) ,RPMI 1640培养基(美国 GIBCO公司) ,小牛血清 (北京华美生物工程公司) ,胰蛋白酶(美国 DIFCO公司) 。U-2010紫外分光光度仪(日本岛津公司) ,OLYMPUS倒置显微镜(日本奥林巴斯公司) ,RT-2100酶标仪(深圳雷杜公司) 。

1.2 实验方法 1.2.1 大豆异黄酮提取及分析

将大豆胚轴用 50%甲醇提取,上 C18层析柱,依次用不同浓度甲醇溶液梯度洗脱,收集大豆异黄酮丙二酰化糖苷,经酸解得大豆异黄酮苷元。通过薄层层析和高效液相色谱法分析产品组成和纯度[6]

1.2.2 细胞增殖抑制实验

肺癌细胞贴壁生长,培养于含 10%小牛血清、100 U /mL青霉素、链霉素的 RPMI 1640培养液(pH 7.2)中,置 37 ℃、相对湿度 90% 、5% CO2孵箱内培养。取对数生长期 A549细胞按每孔 1 × 105个细胞接种于 96孔板中,每孔体积 200 μL。待细胞贴壁后,ISF组加入 ISF使其终浓度分别为 20、40、80和 160 mg /L,NVB组加入 NVB使其终浓度分别为 2、4、8、16和 32 mg /L,同时设对照组。每孔加药量 20 μL,分别培养 24、48和 72 h。联合组先以 ISF作用 24 h后,再加入 NVB使其终末浓度同单独用药组,继续培养 44 h。2药合用时比例为 1∶ 1,即每种单药剂量浓缩 1倍,各加 10 μL。另设 ISF作用 68 h和 NVB作用 44 h组,计算预估抑制率。每个浓度每个时点均设 6个复孔。于终止前 4 h,每孔加入 5 g /L噻唑兰溶液 20 μL,继续孵育 4 h后弃上清液,加入 150 μL二甲基亚砜,轻轻振荡 10 min,使结晶物完全溶解,于 490 nm波长处测吸光度(A值) ,计算生长抑制率。抑制率(% ) = (对照组 A值 -给药组 A值) /对照组 A值 ×100%。

1.2.3 联合效应结果判定方法[5]

采用 Weeb系数判定联合用药相互作用,预估抑制率(%) = A + B ― A × B,其中 A、B分别为 ISF、NVB单药作用抑制率。当实际抑制率 >预估抑制率时,表明联合用药有协同作用;当实际抑制率 =预估抑制率时,表明联合用药有相加作用;当预估抑制率 >实际抑制率 > A和(或) B时,表明联合用药有次加作用。

1.2.4 A549细胞形态学观察

取对数生长期 A549细胞接种于 96孔细胞培养板中,24 h后换液,加入含 40 mg /L ISF或 /和 3 mg /L NVB的 10%新生小牛血清 RPMI 1640培养液 200 μL,另设不加药物对照组。置 5% CO2孵箱内培养 24 h。在倒置显微镜下观察细胞生长状态,并收集细胞用 4%戊二醛和 1%锇酸固定、脱水、包埋、切片、染色,观察 ISF及 NVB单独和联合作用后 A549细胞亚结构改变。

1.3统计分析

数据采用 x ± s表示,应用 SPSS 11.5统计软件进行 t检验和方差分析,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ISF组成分析大豆胚轴中异黄酮总含量达 3.5% ,含大豆苷元、大豆黄素和染料木黄酮糖苷、丙二酰化糖苷和乙酰化糖苷。薄层层析和高效液相色谱法分析结果表明,未水解提取粉中异黄酮主要形式为丙二酰化糖苷,占异黄酮总量 70% ,糖苷占 17% ,乙酰化糖苷和游离苷元仅为 1%和 11% 。水解产品收率为 28.9% ,纯度为 40.2% ,其中大豆苷元、黄豆苷元和染料木酮之比约为 10∶ 5∶ 3。

2.2 ISF与 NVB单独应用对 A549细胞增殖影响(表 1)
表 1 ISF 及 NVB 对 A549 细胞增殖抑制作用( x ± sn = 6)

ISF或 NVB干预 A549细胞后,二者对 A549细胞生长均有抑制作用。ISF和 NVB对肿瘤细胞生长抑制呈时间和浓度依赖性,随着时间延长和浓度增加抑制效果更明显(t = 3.2~6.8,P < 0.05) 。

2.3 ISF与 NVB联合效应分析(表 2)
表 2 ISF 联合 NVB 对 A549 细胞增殖抑制作用( x ± sn = 6)

采用 Weeb系数法计算预估抑制率,当 NVB浓度为 2和 4 mg /L时,2药联合对 A549细胞增殖抑制有次加作用,当 NVB浓度为 8、16和 32 mg /L时,2药联合对 A549细胞增殖抑制具有协同作用。

2.4 ISF与 NVB对 A549细胞亚结构影响(图 1)
图 1 A549 细胞透射电镜结构观察( Bar = 2 μm)

透射电镜观察结果显示,对照组细胞完整、核大,细胞表面有丰富微绒毛,可见凝集异染色质,细胞内有较多粗面内质网、线粒体、分泌颗粒。ISF组 A549细胞肿胀、空泡变性; NVB组 A549细胞胞质浓缩,胞体缩小,微绒毛减少,细胞内可见大量线粒体肿胀、嵴断裂和空化变性现象;联合用药组 A549细胞亚结构与 NVB组细胞相似,胞浆及核皱缩,可见细胞内线粒体肿胀和空化现象。

3 讨论

大豆异黄酮研究近年来不断受到重视,尤其在抗癌方面。已有研究证实 ISF可诱导肿瘤细胞周期改变和细胞凋亡,从而抑制多种肿瘤细胞增殖[7] 。本研究结果显示,在所用浓度范围内 ISF能有效抑制 A549细胞增殖,其细胞生长抑制率随着药物浓度升高和时间延长而增加,具有量效和时效关系。同时,NVB单独或与 ISF联合应用时,随着 NVB浓度增加,对肺腺癌 A549细胞生长抑制效应也增加;当 NVB浓度 > 8 mg /L时,与 ISF联合应用对肺腺癌 A549细胞生长抑制效应明显强于 ISF单独用药,表现有相加或协同作用。提示 ISF与 NVB联合用药时,只需小剂量 NVB就达到抗细胞增殖高效应,可减少高剂量 NVB所致药物不良反应。二者联合应用为肿瘤临床用药开拓了新思路,有望降低化疗药物不良反应。通常,两药呈现协同作用往往是因为二者具有不同作用机制。在与 NVB协同作用中,ISF通过何种机制发挥其主要作用,2种药物给药顺序对肿瘤细胞抑制率的影响还有待于进一步研究。

参考文献
[1] 周建芹.大豆异黄酮提取工艺优化及其活性研究[J].大豆科学,2007,26(2):276-279.
[2] Tophkhane C,Yang S,Bales W,et al.Bcl-2 overexpression sensitizes MCF-7 cells to genistein by multiple mechanisms[J].International Journal of Oncology,2007,31(4):867-874.
[3] Chodon D,Ramamurty N,Sakthisekaran D.Preliminary studies on induction of apoptosis by genistein on HepG2 cell line[J].Toxicology in Vitro:an International Journal Published in Association with BIBRA,2007,21(5):887-891.
[4] Dewell A,Weidner G,Sumner MD,et al.Relationship of dietary protein and soy isoflavones to serum IGF-1 and IGF binding proteins in the Prostate Cancer Lifestyle Trial[J].Nutrition and Cancer,2007,58(1):35-42.
[5] 钱晓萍,刘宝瑞,万莉,等.长春瑞滨联合西妥昔单抗抑制血管生成作用的实验研究[J].中华肿瘤杂志,2010,32(4): 253-257.
[6] 全吉淑,尹学哲,工藤重光.高效液相色谱法检测大豆异黄酮[J].中国公共卫生,2004,20(1):104.
[7] 金梅花,许惠仙,金花,等.大豆异黄酮和皂甙对结肠癌细胞增殖和凋亡的研究[J].大豆科学,2008,27(6):1028-1031.