中国公共卫生  2013, Vol. 29 Issue (11): 1630-1632   PDF    
鞣花酸对HEK-293细胞DNA损伤作用
王东, 姜丽萍, 刘晓芳, 耿成燕, 仲来福, 陈敏     
大连医科大学卫生学教研室, 辽宁 大连 116044
摘要目的 探讨鞣花酸诱导HEK-293细胞DNA损伤与氧化应激的关系。方法 鞣花酸处理HEK-293细胞后,运用彗星试验检测细胞DNA损伤情况;免疫组化方法检测细胞内8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)表达水平;紫外分光光度计测定细胞内活性氧(ROS)及还原性谷胱甘肽(GSH)水平。结果 120 μmol/L鞣花酸作用1 h能够引起细胞彗星样拖尾,彗星尾部DNA%、尾长、尾矩分别为(12.34±4.21)%、(20.76±3.59) μm和(3.16±0.74),均高于对照组;细胞内ROS含量明显增加(P<0.01),GSH水平下降(P<0.05),60、120 μmol/L鞣花酸作用3 h后均引起细胞内8-OHdG表达水平升高(P<0.01)。结论 鞣花酸处理HEK-293细胞后使细胞氧化与抗氧化系统失衡,氧化应激引起的氧化性损伤可能是鞣花酸致细胞DNA损伤的重要原因之一。
关键词鞣花酸     DNA损伤     氧化应激    
Ellagic acid provokes DNA damage in human HEK-293 cells
WANG Dong, JIANG Li-ping, LIU Xiao-fang, et al    
Department of Hygiene, Dalian Medical University, Dalian, Liaoning Province 116044, China
Abstract: Objective To investigate ellagic acid(EA)-induced DNA damage and the roles of oxidative stress in the damage in HEK-293 cells.Methods The single cell gel electrophoresis assay(SCGE) was used to detect DNA damage.To elucidate the possible mechanism of DNA damage caused by EA in HEK-293 cells,we used fluorescence spectrophotometer to monitor the levels of reactive oxygen species(ROS) and glutathione(GSH).8-hydroxyderoxy-guanosine(8-OHdG) was also measured with immunocytochemistry staining analysis.Results The EA at 120 μmol/L,for one hour caused DNA migration in the SCGE with significant increases in tail DNA%(12.34±4.21μm),tail length(20.76±3.59 μm),and tail moment(3.16±0.74).The increased level of intracellular ROS(P<0.01) and the decreased level of intracellular GSH(P<0.05) were observed.EA at dose of 60 μmol/L-120 μmol/L for 3 hours caused a significant oxidative damage through increased 8-OHdG formation in HEK-293 cells.Conclusion EA could break the balance of oxidative system and anti-oxidative system and the oxidative stress may be an important mechanism in EA-induced DNA damage in human HEK-239 cells.
Key words: ellagic acid     DNA damage     oxidative stress    

鞣花酸是一种在日常饮食中常见的多酚类植物化学物,主要存在于多种植物中,包括浆果、水果、坚果和蔬菜等[1]。鞣花酸具有抗癌、抗氧化、抗炎、促进凝血、抑菌、抗疟原虫、保肝等生物学活性[2]。作为日常饮食中常见的植物化学物质,鞣花酸通常被认为无毒,然而随着摄入量加大,鞣花酸潜在的毒性作用也随之显现。细胞毒性试验显示,鞣花酸对中国仓鼠B14细胞具有细胞毒性,浓度在60 μmol/L时使细胞存活率降到50%,同时,彗星试验显示鞣花酸处理中国仓鼠细胞细胞株B14及河蚌消化腺细胞后细胞DNA尾矩明显增加[3, 4],表明鞣花酸具有DNA损伤毒性作用,但毒性机制尚不清楚。本研究拟观察鞣花酸对HEK-293细胞DNA损伤作用及其氧化应激机制,为评估鞣花酸对人类健康潜在危害提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 主要试剂

鞣花酸(美国Sigma-Aldrich公司),纯度≥95%;抗8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxyderoxyguanosine,8-OHdG)单克隆抗体(日本JaICA公司);Ultrasensitive TM S-P超敏试剂盒、辣根过氧化物酶显色试剂盒(福州迈新生物技术开发有限公司);其他试剂均为国产或进口分析纯。 1.2 细胞分组与处理

HEK-293细胞用含10%胎牛血清及双抗的达尔伯克改良伊格尔(Dulbeccos modified eagle medium,DMEM)高糖培养液在37 ℃、5% CO2培养箱中培养,选用对数生长期的HEK-293细胞,用0.25%胰酶进行消化,收集细胞,分别加入终浓度为30、60、120 μmol/L鞣花酸,同时设二甲基亚砜(dissolved in dimethyl sulfoxide,DMSO)溶剂对照组,37 ℃孵育1 h,细胞存活率经台盼蓝染色检测达>90%,Hoechst33342检测无凋亡现象发生,离心去上清,用磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)将细胞洗涤2次,重悬于PBS中,使细胞浓度最终达到1×106个/mL。 1.3 指标与检测 1.3.1 DNA损伤检测

采用彗星试验,参照Singh等[5]方法,略加改动。在激发波长549 nm,发射波长590 nm的荧光显微镜下阅片。每组随机选择50个细胞样本进行分析。利用CASP 1.2.2版软件测定彗星尾长(μm)、尾部DNA%、尾矩。 1.3.2 细胞内8-OHdG含量检测

采用免疫组化法,鞣花酸处理HEK-293细胞3 h后,收集细胞,用冷丙酮固定,依次滴加100 μg/mL RNAse A、0.1%Triton X-100、DNA 变性液,然后按照试剂盒步骤操作。反应结束后,滴加显色液,显微镜下观察,经梯度酒精脱水干燥后固定。显微镜下阅片,利用 Image-pro plus 4.5.1 图象分析系统进行定量图象分析,观察50个随机选择的细胞,用测得的吸光度值表示8-OHdG阳性表达的相对强弱。 1.3.3 细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)测定

按照苏莉等[6]方法略加改动,选用荧光探针DCFH-DA(2′,7′-dichlorofluorescin diacetate)检测HEK-293细胞内ROS水平。鞣花酸处理细胞1 h后,加入5 μmol/L DCFH-DA,37 ℃作用40 min后,用荧光分光光度计测定荧光强度。每次3个平行样,3次独立重复试验。 1.3.4 细胞内还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量测定

在5×105个/mL细胞悬液中加入不同浓度鞣花酸作用1 h,然后加入0.4 mL 5%三氯乙酸,4 ℃下作用30 min,取离心后上清液50 μL,加PBS 0.8 mL和荧光剂邻苯二醛50 μL,37 ℃避光作用15 min。用荧光分光光度计测定荧光强度。每次3个平行样,3次独立重复试验。 1.4 统计分析

数据以x±s表示,采用SPSS 11.5进行统计分析,各组间均数比较采用单因素方差分析,两两比较采用t检验,P<0.05为差异有统计学意义。 2 结 果 2.1 鞣花酸对HEK-293细胞DNA损伤影响(表 1)

彗星试验结果显示较低浓度(30~60 μmol/L)鞣花酸未引起细胞拖尾,而较高浓度(120 μmol/L)鞣花酸作用1 h后,HEK-293 细胞彗星样拖尾明显增长;120 μmol/L鞣花酸组细胞尾DNA%、尾长、尾矩均大于溶剂对照组,差异有统计学意义(P<0.01)。 2.2 鞣花酸对细胞内8-OHdG表达水平影响 免疫组化结果显示,HEK-293细胞核的平均光密度值随着鞣花酸浓度增大而明显增强。溶剂对照组、30、60、120 μmol/L鞣花酸组细胞内8-OHdG表达水平分别为(74.6±3.16)、(77.47±1.29)、(114.62±3.20)和(121.69±4.36);与溶剂对照组比较,60、120 μmol/L鞣花酸组8-OHdG表达水平明显上升,差异有统计学意义(P<0.01)。

表 1 鞣花酸对HEK-293细胞DNA损伤影响(x±s,n=50)
2.3 鞣花酸对HEK-293细胞内ROS、GSH水平影响(表 2)

与溶剂对照组比较,30、60 μmol/L鞣花酸细胞内ROS及GSH水平无明显变化,120 μmol/L鞣花酸组细胞内ROS水平增高(P<0.01),GSH水平降低(P<0.05)。

表 2 鞣花酸对HEK-293细胞内ROS、GSH水平影响(x±s,n=9)
3 讨 论

植物化学物质具有广泛生物活性和促进健康及防治疾病作用,因此,植物化学物对人体健康的影响逐渐成为营养学研究热点。随着认识加深,逐渐发现一些植物化学物表现出双刃剑作用:低剂量具有促进健康作用,而高剂量表现出毒性作用。鞣花酸作为一种常见的植物化学物已被广泛应用于药品、食品及化妆品等领域。本研究结果显示,鞣花酸作用于HEK-293细胞1 h后,较低浓度(30、60 μmol/L)组未产生明显DNA拖尾现象,而120 μmol/L鞣花酸组细胞DNA迁移距离明显增加,引起细胞DNA损伤。提示低剂量鞣花酸未引起HEK-293细胞DNA损伤,而高剂量鞣花酸对HEK-293细胞具有DNA损伤毒性作用。

氧化损伤可由体内ROS产生过多和(或)抗氧化物质如GSH水平下降而产生。本研究结果显示,120 μmol/L鞣花酸作用于HEK-293细胞后引起细胞内ROS水平升高,同时细胞内GSH水平降低,氧化性损伤标志性产物8-OHdG增多。提示鞣花酸可破坏HEK-293细胞内氧化-抗氧化平衡,使细胞处于氧化应激状态,造成细胞DNA的损伤。

参考文献
[1] Koponen JM,Happonen AM,Mattila PH,et al.Contents of anthocyanins and ellagitannins in selected foods consumed in Finland[J].J Agric Food Chem,2007,55(4):1612-1619.
[2] 郭增军,谭林,徐颖,等.鞣花酸类化合物在植物界的分布及其生物活性[J].天然产物研究与开发,2010,22(3):519-524,540.
[3] Labieniec M,Gabryelak T,Falcioni G.Antioxidant and pro-oxidant effects of tannins in digestive cells of the freshwater mussel Unio tumidus[J].Mutat Res,2003,539(1-2):19-28.
[4] Labieniec M,Gabryelak T.Effects of tannins on Chinese hamster cell line B14[J].Mutat Res,2003,539(1-2):127-135.
[5] Singh NP,Stephens RE.Microgel electrophoresis:sensitivity,mechanisms,and DNA electrostretching[J].Mutat Res,1997,383:167-175.
[6] 苏莉,邓渊韬,张瑞,等.硫酸镍对大鼠睾丸细胞损伤作用[J].中国公共卫生,2011,27(12):1597-1598.