復方芪參提取物調控TGF-β-Smad信號及miR-145、miR-21表達發(fā)揮抗肝纖維化-肝細胞癌作用.pdf

1、背景：
　　肝細胞肝癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）死亡率高，是威脅人類健康的重大疾病之一。多數HCC均由慢性肝臟炎癥和肝纖維化發(fā)展而來，深入研究HCC的發(fā)病機制，尋求特異的藥物作用靶點，開發(fā)新的藥物，阻斷慢性肝炎-肝纖維化-HCC的發(fā)展過程是防治HCC的重要途徑。
　　TGF-β信號通路是迄今研究最為深入、與肝臟慢性炎癥-纖維化-HCC轉化關系最為緊密的信號通路之一，在抗肝纖維化-HCC藥物的

2、機制研究中受到特別關注。TGF-β1通過Ⅰ型TGF-β受體（TGF-βtypeⅠreceptor，TβRⅠ）磷酸化Smad2、Smad3的C末端(C-terminal region，C)，另一方面活化促分裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activatedprotein kinase，MAPK)通路，包括細胞外信號調節(jié)激酶（Extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路、c-Jun氨基端激酶（c

3、-Jun N-terminal kinase，JNK）通路和p38通路，磷酸化Smad2、Smad3的連接區(qū)（Linker region，L），形成多種Smad2/3磷酸化亞型。其中pSmad3C傳遞生長抑制信號，pSmad2L/C傳遞促纖維化信號，pSmad3L傳遞促癌信號。上述 Smad信號的傳遞均需與Smad4共同構成Smad2/3/4復合物，并借助于核質轉運受體importin家族中的 Imp7和Imp8，轉運進入細胞核內調控靶

4、基因如纖維蛋白溶酶原激活物抑制劑（Plasminogen activator inhibitor，PAI-1)的轉錄。而Smad7則對TGF-β/Smad信號通路產生反饋抑制作用。此外，TGF-β/Smad信號通路還通過與microRNA之間的相互作用調控HCC發(fā)生發(fā)展，以具有抑癌作用的miR-145和促癌作用的miR-21尤為重要。
　　復方芪參提取物(Compound Astragalus and Salvia miltior

5、rhiza extract，CASE)是對黃芪與丹參的有效成分黃芪總苷、黃芪多糖、丹酚酸進行配伍組方而成。本課題組前期研究顯示CASE在體內、外均能發(fā)揮抗肝纖維化-HCC效應，并通過體外研究證實了 CASE對 TGF-β/Smad信號通路的調控作用；在二乙基亞硝胺(Diethylinitrosamine，DEN)誘導的大鼠肝纖維化-HCC模型中發(fā)現CASE可阻止肝纖維化-HCC發(fā)展過程中pSmad3C的生長抑制信號向pSmad2L/C的

6、促纖維化信號和pSmad3L的促癌信號轉化。但CASE對Smad4、Smad7、PAI-1以及負責Smad轉運入核的 Imp7/8表達的影響仍缺乏體內研究證據，而 CASE是否對與TGF-β/Smad信號通路關聯密切的miR-145和miR-21表達產生調控作用也尚不明確。為此，我們擬通過體內、體外實驗進一步明確CASE的抗肝纖維化-HCC機制。
　　目的：
　　1.在DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC動態(tài)模型中，明確CASE

7、對Smad4、Smad7及下游PAI-1和Imp7、Imp8表達的影響；
　　2.在DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC動態(tài)模型和HepG2細胞中，明確CASE對miR-21、miR-145表達的影響。
　　方法：
　　1.實驗動物分組、模型構建及處理
　　180只清潔級健康雄性SD大鼠，隨機分為正常對照組，DEN模型組，CASE低、中、高劑量（60、120、240mg/kg）治療組，陽性藥物對照組（即護肝片組，92

8、1mg/kg），每組30只。DEN模型組、CASE低、中、高三個劑量治療組以及陽性藥物對照組的大鼠給予0.2％DEN溶液灌胃至14周，構建肝纖維化-HCC動態(tài)模型；正常對照組給予等量溶媒灌胃。從造模之日開始至第16周實驗結束，CASE三個劑量治療組大鼠分別給予不同劑量的 CASE溶液灌胃，陽性藥物對照組給予護肝片溶液灌胃；正常對照組和DEN模型組給予相應溶媒灌胃。在實驗第12周和第16周結束時，分2批處死大鼠。
　　2.細胞培養(yǎng)分

9、組及處理
　　HepG2細胞體外培養(yǎng)，更換無血清的 DMEM同步化細胞。同步化后分別加入TGF-β1（終濃度為9pmmol﹒L-1）活化細胞，時間分別為3h、6h、12h和24h，以未活化的細胞為對照，提取總RNA待測；
　　HepG2細胞體外培養(yǎng)，分為對照組、模型組和CASE20、40、80mg﹒L-1濃度處理組。更換無血清的DMEM同步化細胞，CASE20、40、80mg﹒L-1濃度處理組分別加入相應濃度的藥物，繼續(xù)培養(yǎng)

10、24h。為檢測CASE對miR-145和miR-21的影響，分別在培養(yǎng)結束前3h或藥物處理的同時加入 TGF-β1活化細胞，對照組加入相應溶媒。提取總RNA待測。
　　3.免疫組化法檢測肝臟組織中Smad4、PAI-1蛋白
　　制作組織芯片，分別用鼠抗Smad4多克隆抗體、兔抗PAI-1多克隆抗體孵育切片，加入二抗后，DAB顯色，蘇木精復染，在光學倒置顯微鏡下拍攝照片，胞漿出現棕黃色認定為陽性反應，采用Image J軟件測定

11、平均光密度值（Mean density），計算其平均值，反映蛋白表達的水平，進行定量比較。
　　4. Western blot法檢測肝臟組織中Smad4、Smad7、PAI-1、Imp7、Imp8
　　從液氮凍存的肝臟組織中提取總蛋白，分別采用鼠抗Smad4多克隆抗體、羊抗Smad7多克隆抗體、兔抗PAI-1多克隆抗體、兔抗Imp7多克隆抗體、兔抗Imp8多克隆抗體，檢測 Smad4、Smad7、PAI-1、Imp7和Imp

12、8蛋白表達，以GAPDH為參照。
　　5.qRT-PCR檢測miR-145和miR-21
　　從液氮凍存的肝臟組織和HepG2細胞中提取總 RNA，反轉錄后，分別采用miR-145、miR-21、內參U6的鼠源或人源引物，SYBR GreenⅠ實時定量PCR反應檢測miR-145和miR-21相對表達量，根據融解曲線確定擴增反應特異性。
　　結果：
　　1. CASE對DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC模型中Sma

13、d4表達的影響
　　在第12周肝纖維化期，免疫組化檢測顯示，DEN模型組肝組織內Smad4表達較正常對照組顯著增加，低、中、高三個劑量CASE均可抑制DEN誘導的肝纖維化過程中Smad4表達；western blot檢測結果與免疫組化檢測結果基本一致，中、高劑量的CASE可顯著抑制DEN誘導的肝纖維化過程中的Smad4的表達。
　　在第16周肝癌期，免疫組化檢測顯示：與對照組比較，DEN模型組癌旁組織內Smad4表達顯著增加

14、，而肝癌組織內Smad4幾乎未見表達。低、中、高三個劑量CASE治療組肝組織Smad4蛋白表達與DEN模型組癌旁組織相比顯著降低，并呈劑量依賴性。western blot檢測結果與免疫組化檢測結果基本一致，顯示CASE可抑制DEN誘導肝癌過程中的Smad4蛋白的表達。
　　2. CASE對DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC模型中PAI-1表達的影響
　　在第12周肝纖維化期和16周肝癌期，免疫組化和western blot均顯

15、示：DEN模型組PAI-1表達較正常對照組顯著增加，低、中、高三個劑量組CASE可明顯抑制DEN誘導的PAI-1表達。
　　3. CASE對DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC模型中Smad7表達的影響
　　在第12周肝纖維化期和16周肝癌期，western blot顯示：DEN模型組Smad7表達較正常對照組顯著減少，低、中、高三個劑量組CASE可明顯上調Smad7表達。
　　4. CASE對DEN誘導的大鼠肝纖維化-H

16、CC模型中Imp7和Imp8表達的影響
　　在第12周肝纖維化期，western blot顯示：DEN模型組Imp7和Imp8表達均較正常對照組顯著增加，低、中、高三個劑量組CASE可明顯抑制Imp7和Imp8表達。
　　在第16周肝癌期，western blot顯示：DEN模型組Imp7和Imp8表達均較正常對照組顯著增加，高劑量CASE可明顯抑制Imp7和Imp8表達，而低、中劑量CASE對Imp7和Imp8表達則無明顯

17、抑制作用。
　　5. CASE對DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC模型中miR-145表達的影響
　　在第12周肝纖維化期，DEN模型組miR-145表達較正常對照組顯著增加。低、中、高三個劑量CASE治療組肝組織中miR-145表達較DEN模型組進一步明顯增加。
　　在第16周肝癌期，DEN模型組miR-145表達較正常對照組顯著降低。中、高劑量CASE治療組miR-145表達較DEN模型組顯著上調，但仍顯著低于正常對

18、照組，而低劑量組miR-145表達未見明顯恢復。
　　6. CASE對DEN誘導的大鼠肝纖維化-HCC模型中miR-21表達的影響
　　在第12周肝纖維化期，DEN模型組miR-21表達較正常對照組略低。低、中、高三個劑量CASE治療后，各劑量組miR-21表達均較DEN模型組顯著上調。
　　在第16周肝癌期，DEN模型組miR-21表達顯著低于正常對照組。低、中、高三個劑量CASE治療組肝組織中miR-21表達較DE

19、N模型組進一步下調。
　　7. HepG2細胞中CASE對TGF-β1誘導的miR-145表達的影響
　　在HepG2細胞中，TGF-β1作用3h、6h和12h后miR-145表達顯著下調。20、40、80μg/ml CASE預處理24h，可恢復miR-145表達，較非CASE處理組顯著升高，以高劑量組效果最為明顯。
　　8. HepG2細胞中CASE對TGF-β1誘導的miR-21表達的影響
　　在HepG2細

20、胞中，TGF-β1作用3h、6h、12h和24h后miR-21表達顯著上調。20、40、80μg/ml CASE預處理24h，可抑制TGF-β1誘導的miR-21表達，miR-21表達水平較非CASE處理組顯著下降。
　　結論：
　　1.抑制PAI-1表達可能是CASE抗肝纖維化-HCC作用的重要機制，PAI-1或可成為藥物治療肝纖維化-HCC療效的判定指標之一。
　　2.抑制Smad4蛋白表達，可能是CASE抗肝纖維