咖啡酸、丁香酸和原儿茶酸都是酚酸,它们直接来自食物摄入或来自肠道代谢的多酚。在本研究中,这些化合物的抗氧化活性首先在膜模型中进行了评估,其中咖啡酸作为一种非常有效的断链抗氧化剂,而丁香酸和原儿茶酸只是脂质过氧化的缓凝剂。然而,这三种化合物在培养细胞受到低水平的H产生的外源性氧化应激时,都能很好地清除活性物种2O2.许多肿瘤细胞的特点是增加ROS水平与他们的非癌同行相比。因此,我们调查是否酚酸,在低浓度时,可媲美那些存在于人类血浆,能够降低基础的活性物质。结果表明酚酸在白血病细胞系(HEL)降低ROS,而在正常细胞中,诸如HUVEC没有观察到效果。化合物显示出无毒性对正常细胞,而他们在白血病细胞中减少的增殖,诱导细胞凋亡。在关于癌症治疗中最佳ros操纵策略的辩论中,我们在白血病细胞中的工作支持抗氧化剂ros消耗方法。
在科学文献中,术语多酚也指酚酸,尽管从严格的结构角度纯粹基于化学定义,它们是单酚化合物,Quideau等人广泛声明[
当在细胞培养中测试膳食酚化合物作为模型时,必须考虑两个方面:游离形式,即苷元,很少是真正到达血液和组织的分子;使用的浓度应与循环系统中的浓度相似,即nmol/L至低mmol/L [
十几年前,我们开始研究的酚酸从多酚的肠道代谢获得,或直接从食物中,代表两大类酚酸,即,羟基和羟基苯甲酸来的抗氧化活性。我们关注的这些酚酸的抗氧化性能,在低微摩尔浓度下进行测试,在均相溶液中进行实验和膜模型开始。特别是,我们已经研究了咖啡酸(CAF),肉桂酸的带有两个羟基基团的衍生物
CAF的直接来源有枣、浆果、水果(如杏子、苹果和猕猴桃)、香料、香草、蔬菜、饮料(如咖啡、葡萄酒),以及少量啤酒[
已经研究了这些化合物,主要用于抗氧化损伤的性质,导致各种退化疾病,如心血管疾病,炎症和癌症。实际上,肿瘤细胞包括白血病细胞,通常具有比正常细胞更高水平的反应性氧物质(ROS),使得它们对氧化应激特别敏感。正常和癌细胞之间ROS水平的差异是由于在肿瘤细胞中的氧化还原平衡的失调,例如,在例如ROS的细胞内产生,或当抗氧化防御耗尽时[
ROS的通过使用抗氧化剂的抑制减小了由在癌细胞中ROS [激活抗凋亡途径
我们以前的研究调查IL-3对M07E人急性髓性白血病(AML)细胞系的影响指出,该细胞因子的耐受效应由NAD(P)H氧化酶同种型NOx2-衍生的ROS产生介导,并被抑制抗氧化剂,NAD(P)H氧化酶(NOx)抑制剂或NOx2表达的特异性敲低[
从我们在模型系统中研究的抗氧化特性的经验以及ROS和抑制剂在白血病细胞增殖中的作用中,这项工作的目的是探讨膜模型和白血病细胞系中三种膳食酚醛酸的抗氧化活性,Hel,以及研究反应性物种,细胞增殖和凋亡之间的关系。
蛋黄卵磷脂(磷脂酰胆碱,PC)是由脂质产品(红山,UK)购买。不耐热的偶氮化合物的2,2'-偶氮二(2-甲基丙)二盐酸盐(AAPH),咖啡酸(CAF),丁香酸(SYR),原儿茶酸(PRO),6-羟基 - 2,5,7,8-tetramethylchromane -2-羧酸(水溶性维生素E,TRO),
在圆底管中加入适量的磷脂酰胆碱制备囊泡。用氮气流小心地去除溶剂,获得薄膜,然后加入0.6 mL的磷酸盐缓冲盐水(PBS), pH 7.2,含1mm Na2EDTA是补充道。旋涡搅拌7分钟,获得的乳白色悬浮液转移到LiposoFast (Avestin, Ottawa, Canada)中,通过两个聚碳酸酯过滤器(孔径100 nm, Nucleopore Corp., Pleasenton, CA)来回挤压21次,获得大的单瓣囊泡(LUVET)。然后调整总体积,使最终浓度为15mm PC。酚酸的乙醇溶液加入到LUVET中,最终浓度在1.3 ~ 10之间
通过用克拉克型电极(黄泉仪器有限公司,哦)通过监测氧浓度来进行抗氧化剂存在或不存在抗氧化剂的自动氧化实验。在37℃的Luvet热平衡后,向悬浮液中加入适量的APH浓度,以获得17mm的最终AaPH浓度,适用于由水溶性偶氮化合物引发的Luvet过氧化[
人类erythromegakaryocytic白血病细胞系(HEL)建立外周血从急性骨髓性白血病患者获得生长在RPMI补充10% (v / v) heat-inactivate胎牛血清补充与100 U /毫升青霉素和100 g / mL硫酸链霉素在37°C在湿润的气氛中保持在5%有限公司2.用不同浓度(5,10,20,50或100处理细胞
细胞(
通过台盼蓝排除试验评估可活细胞。MTT测定还测定细胞活力,因为四唑鎓盐的还原被广泛接受作为检查细胞活力/增殖的可靠方法[
Ac-DEVD-AMC作为caspase 3的荧光底物,Ac-IETD-AMC作为caspase 8的荧光底物,Ac-LEHD-AFC作为caspase 9的荧光底物。不同处理后,细胞裂解液与特定底物在37°C下孵育15分钟。caspase 3和caspase 8的活性是在荧光底物水解后释放的荧光AMC;激发波长为370 nm,发射波长为455 nm。用AFC荧光法测定caspase 9活性;AFC的激发波长和发射波长分别为400和505 nm。使用Jasco FP-777荧光光谱仪进行测量。
Western blot检测procaspase 3、cleaved caspase 3、Bax、Bcl-2、p-Akt和微管蛋白。用裂解缓冲液(1% Igepal, 150 mM NaCl, 50 mM Tris-HCl, 5 mM EDTA, 0.1 mM PMSF, 0.1 mM TLCK, 0.1 mM TPCK, 1 mM原钒酸钠和蛋白酶抑制剂鸡尾酒,pH 8.0)在冰中裂解15分钟。将样品加入含有2-巯基乙醇的Laemmli样品缓冲液中,在95℃下保存5 min,使蛋白溶解。然后用Mini-Protean III仪器(Bio-Rad Laboratories)在10% sds -聚丙烯酰胺凝胶上分离。蛋白在100 V下电泳转移到硝化纤维素膜上60分钟。用tris缓冲盐水(TBS)/Tween (pH 8.0,含5%脱脂奶粉)在室温下孵育1小时,阻断非特异性结合。硝化棉膜与一抗在4°C孵育过夜,用TBS/Tween洗涤3次,二抗在含5%脱脂奶粉的TBS/Tween中室温孵育60 min。膜用Amersham ECL Plus Western Blotting检测试剂冲洗和显像。使用CCD成像仪(Bio-Rad Laboratories Fluor-S Max MultiImager System, Bio-Rad Laboratories)获取印迹图像,使用Bio-Rad Quantity One分析软件获取条带并进行分析。将Cleaved caspase 3免疫反应条带定量表达为各条带密度与对照条带密度的比值。 Bax and Bcl-2 immunoreactive bands were quantitated and expressed as the ratio of Bax band density to Bcl-2 band density for each sample.
结果用至少三个独立实验的标准偏差表示。平均值之间的差异由双尾学生确定
起初,CAF,SYR和Pro的抗氧化活性(见图
研究酚酸的化学结构。
以水溶性偶氮化合物AAPH为自由基过氧化引发剂,Trolox为参比抗氧化剂,采用小型Clark-type电极监测氧耗,进行自氧化实验。AAPH由于其亲水性,在水相中根据明确的路径以恒定的速率引发自由基链[
在1-10的范围内以几种浓度进行抗氧化剂测试
AAPH (17 mM)诱导PC (15 mM)单片囊泡在37°C和pH 7.2条件下的过氧化过程中的摄氧痕迹,在没有抑制剂(对照)和存在一种不同的酚类抗氧化剂的情况下,每一种浓度相同(5
当SYR和PRO浓度相近时,氧耗率较对照有所降低,但抑制时间不明显。与添加相同量的CAF或Trolox时观察到的还原量相比,这种还原量要小得多(图)
许多因素负责化合物的自由基清除活性
因此,我们评估了CAF,SYR和PRO在低于外源性H的低致病水平产生的氧化应激后降低细胞内ROS含量的能力2O2在人造血细胞系HER(人灌水血症)和初级培养的HUVEC(人脐静脉内皮细胞)中。
HUVEC和造血细胞(如HEL)有一个共同的祖细胞,称为成血管细胞,这是一种多能细胞,能够分化为内皮细胞和造血细胞。尽管许多细胞途径仍不清楚,但近百岁的血管成细胞假说现在已被证实[
用细胞渗透探针H测定ROS水平2DCFDA,由于细胞内转化为高度绿色荧光的DCF,通常用于检测细胞中自由基/ROS的产生[
如图所示
酚类化合物在50℃氧化应激下HEL细胞和HUVEC中的抗氧化作用
与非肿瘤细胞相比,许多肿瘤细胞的特征是ROS生成增加。检测HEL细胞的基础细胞内ROS水平,并与HUVEC细胞内ROS水平进行比较。数字
HEL细胞和HUVEC中基底ROS水平的比较。通过H测量ROS水平2DCFDA测定方法如本节所述
随后,我们研究了低浓度的酚酸是否可能与人血浆中存在的酚酸相媲美[
酚类化合物对HEL细胞和HUVEC基础ROS水平的影响。用不同的化合物(5或10
体大的文献报道,ROS可促进细胞增殖,并有助于癌症的发展。在过去的十年中,我们证明了ROS在两个不同(赤)巨核细胞白血病细胞系,类似于HEL对细胞生存所必需的;NOX家族是ROS(的Nox4和/或NOX2)的主要来源;ROS产生可以作为保护白血病细胞凋亡促存活因子起作用,抵消效果通过抗氧化剂[
为了验证ROS在肿瘤细胞增殖中的作用,我们检查了CAF,SYR和Pro对细胞活力的影响,由台盼蓝排除试验和MTT测定评估(图
酚类化合物对细胞活力/增殖的影响。用不同的化合物(5到100种)处理细胞
排除MTT测定中的人为因素或干扰[
考虑到缺少对HUVEC生存能力测试的化合物的效果,进行了进一步的研究以表征白血病HEL细胞诱导酚酸的细胞死亡,着眼于典型的细胞凋亡的特征。半胱氨酸蛋白酶在调节各种细胞凋亡反应中发挥核心作用,并在分裂的连续级联被激活。效应胱天蛋白酶的活化,例如胱天蛋白酶3,由引发剂胱天蛋白酶,例如特定的内部天冬氨酸残基后的胱天蛋白酶8和9,通过蛋白水解裂解执行,以分离成熟Caspase的大,小亚单位。为了检测胱天蛋白酶的酶活性,三个荧光底物被使用:AC-DEVD-AMC被用作底物胱天蛋白酶3;的Ac-IETD-AMC用于胱天蛋白酶8;的Ac-LEHD-AFC为胱天蛋白酶9 HEL细胞与抗氧化剂的治疗刺激以剂量依赖性方式所有测试胱天蛋白酶的活性,如图
酚类化合物处理后HEL细胞Caspase活性的变化。HEL细胞用不同的化合物(5、10、50或100)孵育
随后,我们研究了酚类化合物在HEL细胞中的促凋亡作用,通过SDS-PAGE和Western blot检测细胞裂解液中caspase 3、Bax和Bcl-2蛋白(图)
酚类化合物对细胞凋亡的影响。HEL细胞用不同的化合物(5、10、50或100)孵育
在哺乳动物中,最有效的抗凋亡存活途径之一是PI3K/Akt [
在这项研究中,我们评估了一些酚酸的抗氧化活性,这些酚酸来源于食物的直接吸收和肠道微生物对类黄酮的裂解。这些化合物作为断链抗氧化剂,在膜模型中具有不同的效果,并能够对比白血病和正常细胞中由于外源性氧化应激而引起的细胞内ROS的升高。此外,我们观察到酚酸能够清除HEL细胞中的活性氧,其特点是细胞内ROS水平非常高。它们对正常细胞没有毒性,而在白血病细胞中却减少增殖,诱导细胞凋亡。事实上,它们提高了caspase 3、8和9的活性,增加了凋亡相关蛋白Bax/Bcl-2的比例,并降低了Akt的激活。
在关于癌症治疗中最佳ros操纵策略的辩论中,我们在白血病细胞中的工作支持抗氧化剂ros消耗方法。
咖啡酸
Syringic酸
原儿茶酸
Trolox
活性氧
急性髓系白血病
NAD (P) H氧化酶
血管内皮细胞生长因子
2,
磷脂酰胆碱
人红细胞巨核细胞白血病细胞系
2》,
二氯荧光素
3-(4,5-二甲基 - 噻唑-2-基)-2,5-二苯基溴化四
人脐静脉内皮细胞
n -乙酰Asp-Glu-Val-Asp-7-amido-4-methylcoumarin
N-Acetyl-Ile-Glu-Thr-Asp-7-amido-4-methylcoumarin
N-Acetyl-Leu-Glu-His-Asp-7-amido-4-trifluoromethylcoumarin
7-酰氨基-4-甲基香豆素
7-amido-4-trifluoromethylcoumarin。
L. Zambonin和C. Caliceti对这项工作做出了同样的贡献。
作者非常感谢Chiara Gamberini博士和Francesca Bonafè博士为本研究提供了培养的HUVEC,并感谢Gabriele Hakim教授提供科学建议和指导。他们感谢意大利博洛尼亚大学国际生物技术中心(Centro interpartimentale di Ricerche biotechnology iche)使用Bio-Rad fluo - s Max多成像系统。这项工作得到了MIUR和意大利博洛尼亚拉文纳蒙特基金会的资助。资助方在研究设计、数据收集和分析、决定发表或手稿准备方面没有作用。