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黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞免疫功能的影响

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现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2013,Vo1.29,No.9 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞免疫功能的影响 季宇彬,汲晨锋 (哈尔滨商业大学教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心,生命科学与环境科学研究中心,黑龙江哈尔滨150076) 摘要:本文研究了黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜结构组分和免疫功能的影响。黄芪多糖对S180小鼠腹腔注射给药7 d,聚 丙烯酰睦凝胺电泳测定小鼠红细胞膜带3蛋白及血型糖蛋白A的相对含量,采用试剂盒测定红细胞膜磷脂、胆固醇和唾液酸含量, 荧光偏振法测定红细胞膜流动性。应用流式细胞仪测定红细胞CR1数量;显微镜观察肿瘤红细胞花环率(DTER1和C3b受体花环率 (m3c C3bRR)。黄芪多糖可以使S180小鼠红细胞膜磷脂含量升高0.17 mmol/L、胆固醇含量降低O.06 mmol/L;可以显著增加¥180 小鼠红细胞膜带3蛋白及血型糖蛋白A的相对含量(2.88%、7.40%)和增加0.23 mmol/L红细胞膜唾液酸含量;提高¥180小鼠红细胞 膜流动性;还可以使S180小鼠红细胞CR1数量增加5.9%,S180小鼠红细胞DTER和RBC-C3bRR增加3.13%和3.26% 黄芪多糖 可以改善肿瘤机体红细胞膜组分及结构,从而维持细胞膜的流动性,恢复红细胞的功能;还可以增加肿瘤机体红细胞CR1的数量, 增强红细胞CR1天然免疫活性,改善肿瘤机体红细胞免疫功能。 关键词:黄芪;多糖;肿瘤;小鼠;红细胞;免疫功能 文章篇号:1673.9078(2013)9-2042.2046 Effect of Astragalus Polysaccharide 0n Immune Functi0n 0f Erythrocyte in Tumor Model Mice JI Yu-bin,JI Chen-feng (Engineering Research Center ofNatural Anticancer Drug,Ministry ofEdNcafion;Center ofResearch on Life Science and Environmental Science,Harbin University of Commerce,Harbin 1 50076 China) Abstract:The effect ofAstragalus polysaccharide on membrane structure and components oferythrocyte were studied nad its effect on erythrocyte immune function in tumor model mice was also studied.818o mice were made as tumor model mice,and administrated with Astragalus polysaccharide by i.p.for 7也andthenthe erythroeytes in mice venous blood were collected.Band 3 and glycophorin A content were determined by SDS-PAGE.Spectrophotometer wiht test kit was used to measure phospholipids.cholesterol and sialic acid.DPH dye and lfuorescence spectrophotometer were used to determine membrane fluidity.E ̄ethrocytes were labeled by rat anti-mouse CR1 monoclonal natibodyandFITC-conjugatedgoat anti—mouseantibody.Flow c ̄ometrywasusedto determinethenumber ofCR1,andthentheDTERand RBC-C3bRR were determined by microscope.The results showed that Astragalus polysaccharide mcreased phospholipids content by 0.17 mmol/L and decreased cholestreol content yb 0.06 mmol/L.In addition,the contents of Band 3,glycophorin A proteins nad silaic acid weer nicreasedby 2.88%,7.40%and0.23mmol/L,respectively.Erythrocytemembranefluiditywasalsoimprovedremarkably.TheuseofAsparagus polysaccharide also resulted in the incre ̄e of CR1 number,DTER and RBC—C3bRR in tumor model mice by 5.9%,3.13%and 3.26%, respectively.These re ts indicated that Astragalus polysaccharide can adjust the abnormality oferythrocyte in tumor model mice.improve membrane structureand components,and restoremembranefliudity andfunction.Asparaguspolysaccharide can alsoimprovethe erythrocyte inlmunefunctionbyaffectingCR1. Keywords:astragalsu;polysaccharide;tumor;mice;erythrocyte;imlTlutlefunction 黄芪,又名黄耆,为豆科草本植物蒙古黄芪、膜 由黄芪根部提取,是黄芪的主要活性成分之一,由己 荚黄芪的根,具有补气固表、利水退肿、托毒排脓、 糖醛酸、葡萄糖、果糖、鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖 生肌等功效。黄芪多糖(Astragalus polysaccharides,APS) 醛酸和葡萄糖醛酸等组成,可作为免疫促进剂或调节 收稿日期:2013--05-20 剂,同时:具有抗肿瘤、抗病毒、抗衰老、’抗辐射、抗 基金项目:黑龙江省青年科学基金项目(0C2011C100);国家自然科学基金 应激、抗氧化等作用【l吲。大量研究表明黄芪多糖不仅 资助项目(30672595) 能增强网:伏内皮系统的吞噬功能,使白细胞、巨噬细 作者简介:季宇彬(1956-),男,博士,教授,多糖抗肿瘤活性研究 胞吞噬指数显著升高,激活巨噬细胞、自然杀伤细胞 2042 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2013,Vo1.29,No.9 (NK)等免疫细胞,还能活化T淋巴细胞亚群,促 进细胞因子生成,在多条途径、多个层面对免疫系统 发挥作用 。 。 1981年Siegel提出红细胞免疫系统,并推测红细 胞可阻止癌细胞在血循环中播散。此后,红细胞免疫 与肿瘤发生的研究不断受到重视,红细胞作为一种免 疫细胞,在肿瘤发生发展中的主要作用有:免疫黏附 作用、促吞噬作用、效应细胞样作用、对淋巴细胞和 细胞因子的等【5J。现代研究表明,肿瘤机体红细 胞免疫功能表现为继发性缺陷,肿瘤细胞的繁殖可产 生对抗红细胞机体免疫功能的物质,使红细胞免疫功 能低下,粘附肿瘤细胞的能力降低。中医药对红细胞 免疫功能的影响是当前红细胞免疫研究的一个新领 域,现已发现许多中药多糖对红细胞免疫功能有促进 和调节作用,从而发挥抗肿瘤作用。 目前关于黄芪多糖对肿瘤机体细胞免疫功能影响 的研究报道较少,相关机制并不明确。本研究考察了 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜组分、结构和免疫 功能的影响,可以为黄芪多糖在抗肿瘤及增强免疫方 面更深入广泛的研究及应用提供参考。 1材料与方法 1.1 实验动物及肿瘤细胞株 昆明种小鼠,体重(20 ̄2.0)g,雌雄各半,由 黑龙江中医药大学动物室提供,动物质量合格证号: 黑动字第00101003号。肉瘤细胞S180,哈尔滨商业大 学药物研究所提供。 1.2药物与试剂 黄芪多糖(含量67.5%,哈尔滨商业大学生命科学 与环境科学研究中心提供);蛋白定量试剂盒、磷脂测 定试剂盒、胆固醇测定试剂盒、唾液酸测定试剂盒, 购自南京建成生物工程研究所;DPH荧光染料,购自 Sigma公司;大鼠抗小鼠CD35单抗,BD Biosciences 公司);FITC标记羊抗大鼠二抗,Santa Cruz公司;补 体致敏酵母多糖冻干试剂,Sigma公司;FITC标记大 鼠抗小鼠CD25,BD Biosciences公司;小鼠淋巴细胞 分离液;丙烯酰胺,甲叉双丙烯酰胺,三羧甲基氨基 甲烷,甘氨酸,十二烷基硫酸钠,甘油,B一巯基乙醇, 溴酚蓝,过硫酸铵,四甲基乙二胺,考马斯亮蓝R-250, 甲醇,冰醋酸,高碘酸,Schiff试剂。 l_3主要仪器设备 LD4—2A型离心机,北京医用离心机厂;Allegra 2043 64R低温高速离心机,美国Beckman.Coulter公司; 电泳仪,美国Bio.Rad公司;凝胶成像系统,美国 Bio—Rad公司;DKZ系列恒温水浴箱,上海一恒科技 有限公司;752紫外一可见分光光度计一卜海第三仪器 厂;RF一5301PC荧光分光光度计,同本SHIMADZU; EPICS—XL流式细胞仪,美国Beckman—Coulter公司。 l-4实验方法 1.4.1肿瘤模型小鼠造模 无菌条件下抽取接种第7 d的生长良好的S 小 鼠腹水(活癌细胞数>97%),无菌生理盐水稀释,调整 细胞浓度约2x10 +/mY,无菌操作小鼠右前肢腋部皮 下接种,0.2 mL/只。 1.4.2实验分组、给药 小鼠随机分成3组,每组l0只,分别为正常组、 肿瘤模型组、黄芪多糖组。正常组、肿瘤模型组给 生理盐水0.2 mL/只/d,黄芪多糖50 mg/(kg・d1。小鼠 于接种24 h后开始腹腔注射给药,1次/d,连续给药 7 d。 1.4-3红细胞膜的制备 停药24 h后眼球采血,肝素抗凝。新鲜血液2000 r/min离心5 min,加PBS 2000 r/arin离心5 arin,洗涤 3次。红细胞悬液加入5 mL 10 mmol/LpH 7.4 Tris—HCI 溶液,4℃溶血12 h,将所得红细胞溶血液以12000 ̄g, 4℃离心15 min,弃上清液,10 mmol/L pH 7.4 Tris—HC1 溶液洗涤3次,同上离心,吸取白色沉淀物,最后1:1 悬浮在pH 7.4 PBS缓冲液中。蛋白定量试剂盒测定蛋 白含量,检测波长595 Ilm。 1.4.4红细胞膜脂质提取 准确量取0.8 mL膜溶液,加3 mL氯仿:甲醇(1: 2,V/V)剧烈震荡2 min。3000 r/min离心5 min,在 离心管里分相,用细滴管穿过两相界面处变性蛋白的 薄层,吸出下相液,转移到一个小烧杯内,置真空干 燥器内蒸发至干。 1.4.5红细胞膜磷脂、胆固醇含量测定 采用试剂盒分别测定磷脂和胆固醇含量。检测波 长640 nl'rl,计算磷脂含量;检测波长500 n/I1,计算 胆固醇含量。 1.4.6红细胞膜带3蛋白、血型糖蛋白A相对 含量测定 缓冲液按1:l比例与蛋白质样品混匀,100℃保 温3-5 min,冷却至室温,用微量进样器分别吸取膜 样品20 uL。调节电流至20 mA,以恒电流方式电泳。 将凝胶浸入考马斯亮蓝染色0.5 h,弃去染色液。加入 脱色液脱色至背景透明清楚为止。将凝胶置于凝胶成 现代食品科技 Modern Food Science and Techncllogy 2013,Vo1.29,No.9 像系统中拍照,进行Band 3含量分析。另将凝胶浸入 Schif试剂染色1 h,弃去染色液。加入脱色液脱色至 背景透明清楚为止。将凝胶置于凝胶成像系统中拍照, 进行GPA含量分析。 (P<0.05),并且磷脂所占的比例增加,改善了肿瘤模 型小鼠红细胞膜脂质成分的含量。 表1黄芪多糖对小鼠红细胞膜磷脂、胆固醇含量的影晌 (n=10, ) 1.4.7红细胞膜唾液酸含量测定 采用试剂盒测定,检测波长560 nnl处,计算唾液 Table 1 Effects ofAstragalus polysaccharides on content ofPL and Ch on erythrocyte membrane 酸含量。 1.4.8红细胞膜流动性测定 1.4.8.1红细胞膜荧光标记 取新配制的2 mmol/L DPH标记液四氢呋喃液l0 分别加入10.0 mL红细胞膜缓冲液中,25℃水浴 30min,用PBS液洗涤1次,最后将细胞悬浮于4.0mL PBS液中,即得DPH标记的细胞膜。 1.4.8.2荧光偏振度的测定 细胞膜的流动性采用荧光偏振度(P)和微黏度 (11)来表示。用RF540荧光分光光度计采用氙灯光源, 荧光激发波长为362 nlTI,发射波长为432 nlTl。在25℃ 下分别测定与激发偏振光振动方向平行、垂直时的荧 光偏振光强度P,计算红细胞膜膜脂流动性LFU= (0.5-P)/p ; ̄=2P/(0.46.P)。 1.4.9红细胞CR1数量测定 测定 数量洲 参煮 彬 CR1 。 建立的实验方法,采用流式细胞仪 21.4.10红细胞CR1活性测定 依照郭峰【5J建立的RBC—C3bRR和DTER实验, 测定RBC—C3bRR和DTER。 1.5统计方法 运用SPSS 15.0 for windows进行数据统计分析, 数值采用 ±S表示,组间比较采用ANOVA分析, 以P<0.05和P<0.01为差异有统计学意义。 2结果与讨论 2.1 黄芪多糖对小鼠红细胞膜磷脂、胆固醇含 量的影响 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜磷脂、胆固醇 含量影响的结果如表1所示。表1表明,与正常小鼠 比较,肿瘤模型小鼠红细胞膜脂质含量异常,磷脂含 量减少、胆固醇含量增加,两组之间比较具有非常显 著性差异(P<0.01),并且磷脂与胆固醇的比例减小, 这说明肿瘤模型小鼠红细胞膜结构的稳定性降低。黄 芪多糖给药后可以升高肿瘤模型小鼠红细胞膜磷脂含 量、降低胆固醇含量,与模型组比较具有显著性差异 组别 剂量 磷脂 胆固醇 磷脂 /(mg/kg)/(ertool/L)/(mmol/L)/胆固醇 注:与模型对照组比较: P<0.05,料P<0.01水平差异有 统计学意义。 磷脂和胆固醇是细胞膜脂质双层最主要的两种膜 脂质成分,它们在细胞膜中含量的变化可直接影响细 胞膜的功能【7J。并且脂质中磷脂所占的比例较大,其 与胆固醇的比例是决定细胞膜流动性的主要因素,对 于维持脂质双分子层结构稳定起到一个至关重要的作 用。黄芪多糖可以通过升高肿瘤机体红细胞膜磷脂含 量、降低胆固醇含量,从而有助于维持细胞膜结构的 稳定性,改善肿瘤机体红细胞的生理功能。 …-2 黄芪多糖对小鼠红细胞膜带3蛋白、血型 肥肽r1 皿 、 土 糖蛋白A、唾液酸含量的影响 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜带3蛋白、血 型糖蛋白A含量影响的结果如表2所示。表2表明, 与正常小鼠比较,肿瘤模型小鼠红细胞膜带3蛋白、 血型糖蛋白A的含量明显降低,两组之间比较具有 显著性差异(P<0.01,P<0.05),这说明肿瘤模型小鼠 红细胞膜结构的稳定性降低。黄芪多糖给药后可以升 高肿瘤模型小鼠红细胞膜两种蛋白的相对含量,与模 型组比较具有显著性差异(P<0.05),调整并改善了肿 瘤模型小鼠红细胞膜脂质双层中膜蛋白成分的含量。 表2黄芪多糖对小鼠红细胞膜带3蛋白、血型糖蛋白A、唾液 酸含量的影响(n=10, ) Table 2 Effects of astragalus polysaccharides on relative content of Band 3,GPA and SA on erythrocyte membrane 组别 剂量 带3蛋白 血型糖蛋 唾液酸 /(mg/kg)/% 白A/% /(ertool/L) 注:与模型对照组比较: P<0.05,料P<0.01水平差异有统 计学意义。 2044 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2013,Vo1.29,No.9 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜唾液酸含量影 响的结果如表2所示。表2表明,与正常小鼠比较, 肿瘤模型小鼠红细胞膜唾液酸含量明显降低,两组之 间比较具有非常显著性差异(P<0.O 1)。黄芪多糖给药 后可以增加肿瘤模型小鼠红细胞膜唾液酸含量,与模 型组比较具有非常显著性差异fP<0.01),调整并改善 了肿瘤模型小鼠红细胞膜脂质双层中膜糖成分的含 量。 带3蛋白是红细胞膜上含量最丰富的蛋白质,约 占膜蛋白含量的25~30%,也是红细胞膜上重要的结 构蛋白和功能蛋白【8J。血型糖蛋白A是红细胞膜上含 量最丰富的涎糖蛋白,参与红细胞膜结构的调节,间 接影响红细胞形态、柔性和稳定性 。病理状态下, 这两种膜蛋白的含量和结构会发生变化,从而对红细 胞的生理功能和免疫效应产生影响。唾液酸是红细胞 膜上重要的膜糖成分,其含量对于红细胞功能的正常 发挥有重要作用。唾液酸减少可以引起糖脂、糖蛋白 结构和功能异常,促进红细胞老化,使红细胞凝集性 和脆性增加,从而影响红细胞的生理功能。黄芪多糖 可以通过增加肿瘤机体红细胞膜蛋白的相对含量和膜 糖成分的含量,调整肿瘤机体红细胞脂质双分子层的 形态结构,从而改善红细胞的生理功能。 2_3黄芪多糖对小鼠红细胞膜流动性的影响 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜流动性影响的 结果如表3所示。表3表明,与正常小鼠比较,肿瘤 模型小鼠红细胞膜微黏度增加,膜流动性明显降低, 两组之问比较都具有非常显著性差异(P<0.01),这说 明肿瘤模型小鼠红细胞膜结构的稳定性降低。黄芪多 糖给药后可以降低肿瘤模型小鼠红细胞膜荧光偏振度 和微黏度,提高肿瘤小鼠红细胞膜流动性,与模型组 比较具有显著性差异(P<0.05),这进一步证明黄芪多 糖有助于恢复肿瘤模型小鼠红细胞膜结构的稳定性。 表3黄芪多糖对小鼠红细胞膜流动性的影响(n=1 0,2-::ks) Table 3 Effects ofAstragalus polysaccharides on erythrocyte membranefluidity 组别 剂量 微黏度 膜流动性 /(mg/kg)振度 注:与模型对照组比较: P<0.05, P<0.01水平差异有 统计学意义。 细胞膜流动性是生物膜结构的一个基本特性,适 宜的膜脂流动性是维持细胞膜正常功能的必要条件 u oJ。当机体处于病理状态时,细胞膜的结构和功能发 生变化,膜脂质流动性的变化是其直观的体现。实验 在考察黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞膜脂质、膜蛋 白和膜糖含量影响的基础上,进一步考察了对红细胞 膜流动性的影响。实验证明,肿瘤黄芪多糖由于调整 肿瘤机体红细胞膜主要成分的含量和结构,提高了细 胞膜脂质流动性,恢复细胞膜结构的稳定性,从而有 助于改善红细胞生理功能。 2-4黄芪多糖对小鼠红细胞CR1数量和活性 的影响 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞CR1数量影响 的结果如表4所示。表4表明,肿瘤模型小鼠红细胞 免疫分子CR1数量显著低于正常小鼠,两组之间比较 具有非常显著性差异(P<0.0 1)。黄芪多糖给药后可以 增加肿瘤模型小鼠红细胞CR1数量,与模型组比较具 有显著性差异(P<0.05),有助于恢复肿瘤模型小鼠红 细胞的免疫功能。结果见图l。 表4黄芪多糖对小鼠红细胞OR1数量的影响(n=10,Y:ks) Table 4 Effect ofAstragalus polysaeeharides on the number of erythrocyte complement receptor 1 注:与模型对照组比较: P<0.05,} P<0.01水平差异有统 计学意义。 ‰ 图1红细胞CR1表达 FillHuorescenceintensityofCR1 泣A_正常纽B 组;C一模型+黄芪多糖组。 黄芪多糖对肿瘤模型小鼠红细胞CR1活性影响 的结果如表5所示。表5表明,肿瘤模型小鼠的肿痛 红细胞花环率(DTER)和红细胞C3b受体花环率 (RBC.C3bRR)显著低于正常小鼠,两组之间比较具 现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2013,Vo1.29,No.9 (上接第2046页) [6] 季宇彬,闵永萃,汲晨锋.芦笋多糖对S180小鼠红细胞补体 受体.1(CR1,CD35)数量及活性的影响[J1.中国药学杂 志2009.44(14):1066-1069 Ji Y B,Min Y C,Ji C F Effect ofasparagus polysaccharide on the number and activity of erythrocyte complement Bloc ̄Cells Mol Dis,2008,41(1):35-43  H H,Marina C R Abel L R et a1.Alterations in [1O】 Angelerya ̄cyte membrane protein composiiton in advanced non-small cell lung CanCer[J].Blod Cells,Molecules,and Diseases,2006,36(3):355-363 Liu D,Niu Z X.The structure,genetic polymorphisms, expression and biological functions of complement receptor receptor 1(CD35)of S180 mice[J].Chinese Pharmaceutical Journal,2009,44(14):1066・1069 [7】 汲晨锋,肖风.青龙衣多糖对S180小鼠红细胞膜组分的影 响【J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2008,24(4):391— 395 type 1(CR1/CD35)[J】.Immunopharmacol Immunotoxicol, 2009,3 1(4):524—535 n S S,AldhamenYA,AppldomDM,ete a1.CR1/2is [12】 Seregin iamportant suppressor of Adenovirns-induced innate Ji C E Xiao E Effect of Qinglongyi polysaccharide on membrane components andfluidiyofS1t80mice[J].Joumal of Harbin Universiyt of Commerce(Natural Scincees immune responses and is required for induction of neutralizing antibodies[J].Gene heTr,2009,16(10):1245- 1459 Ediiton),2008,24(4):391-395 [8】Brad S James D H,James R S,et a1.Changes in Band 3 oligomeric state precede cell membrane phospholipid loss 徐嘉静,何建梅.黄芪多糖对三黄鸡红细胞免疫功 [13] 赵翠燕,能的影响[J】.广东农业科学,2012,23,104.106 Zhao C Xu J J,He J M.Effects of astragalus duringbloodbank storage ofredblood cells[J].Transfusion, 2009,49(7):1435-1442 [9] Williamson R C,Toye A M.GlycophorinA:Band 3 aid【J]. polysaeeharides(APS)onimmuniyofetrythrocyteinbroilers [J].GuangdongAgricltuure Sciences,2012,23,104-106 2052 

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