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蚯蚓俗称地龙,是我国重要的中药材之一。目前对地龙组织抗微生物和抗肿瘤的研究成为中药研究的一个热点。随着对蚯蚓药用价值及药用活性成分的深入研究,发现蚯蚓体内含有丰富的药用蛋白质活性成分,但针对蚯蚓体腔液成分抗病毒活性及抗肿瘤的研究报道甚少。
目的:
1.研究蚯蚓体腔液(earthworm coelomic fluid,ECF)体外抗呼吸道合胞病毒(RSV)的作用。
2.探讨ECF对肿瘤细胞株Siha,SW480,Colo205和PC12的生长抑制作用及作用机制。
3.从ECF中分离纯化并制备核酸酶,对其部分酶学性质进行研究。
方法:
本研究以Hep-2细胞为宿主细胞,利巴韦林作为阳性对照药物,通过观察细胞病变效应(cytopathic effect,CPE)和MTT染色法来研究蚯蚓体腔液体外抗RSV的作用;通过MTT法、流式细胞仪检测及形态学观察分析蚯蚓体腔液粗提物对肿瘤细胞株及正常细胞株(Cos7)的增殖抑制作用;采用分段盐析沉淀法、丙酮沉淀法、SDS-PAGE、Western blotting、等电聚焦电泳、各种不同的层析技术等蛋白质分离纯化等技术系统对ECF中活性成分核酸酶进行了分离纯化,并对其部分酶学性质进行了研究。
结果:
1.ECF和利巴韦林对Hep-2细胞的CC50分别为3.11mg/ml和1.35mg/ml。在直接杀灭作用实验中,IC50为184.1μg/ml,SI值为16.87;在抑制病毒复制实验中,IC50为1555.8μg/ml,SI值为1.99;在阻断病毒侵入实验中,没有观察到抗病毒的作用。
结论:
蚯蚓体腔液具有直接杀灭和抑制RSV复制的作用,其中直接杀灭作用的抗病毒效果较明显,但不具有阻断RSV入侵的作用。
2.ECF对四种肿瘤细胞Siha,SW480,PC12,Colo205均有抑制作用,Siha细胞和SW480细胞在0.1-10mg/mL的范围内均保持较高的抑制作用;PC12和Colo205细胞在ECF浓度达0.25mg/mL,后,抑制作用有较大提高;且不同受试癌细胞对ECF的敏感程度也不同,达到50%生长抑制率作用浓度范围约为0.2~1.25mg/ml,ECF对肿瘤细胞的抑制作用在一定范围内具有量效和时效关系,且不同癌细胞对该成分细胞毒活性的敏感度有差异。
3.ECF作用于肿瘤细胞株后,呈现典型的凋亡形态学改变,DNA ladder验证了上述形态学改变;单细胞凝胶电泳实验则反应出凋亡不同阶段核内遗传物质的破坏程度,DNA损伤程度呈现时间依赖性变化;流式细胞术分析体腔液粗提物作用于Siha细胞株后,发现Siha细胞发生了较明显的凋亡,细胞停滞于S期,其凋亡率是29.6%,明显高于未处理组的2.23%,推测ECF可诱发肿瘤细胞凋亡,从而达到抗肿瘤作用。
4.建立了从ECF中一种23KD核酸酶分离纯化的制备工艺,核酸酶纯品经HPLC法鉴定纯度达95%以上,浓度经Bradford法测定为0.28mg/ml。经电泳及WesternBlotting鉴定,获得较高纯度的分子量为23KD的核酸酶,为进一步研究该核酸酶的理化性质及酶学等性质奠定了基础。
5.对核酸酶进行酶学性质研究,通过SDS-PAGE法测定其分子量为23KD,用等电聚焦测定其等电点为4.18,以质粒为底物时,最适反应pH为5.0,最适反应温度为25℃,Mg2+、Ca2+、Mn2+对其有激活作用,而Cu2+、Zn2+、Fd2+具有抑制作用,以小牛胸腺DNA为底物,测定其Km值为0.048mg/ml。
结论:
1.ECF具有直接杀灭和抑制RSV复制的作用,其中直接杀灭作用的抗病毒效果较明显,但不具有阻断RSV入侵的作用。
2.ECF对肿瘤细胞株Siha,SW480,PC12,Colo205均有抑制作用,在一定范围内具有量效和时效关系,且不同癌细胞对该成分细胞毒活性的敏感度有差异。
3.ECF可能通过诱发肿瘤细胞凋亡,从而达到抗肿瘤作用。
4.建立了ECF中活性成分核酸酶的纯化工艺(包括粗分离及精纯化)。
5.分离纯化得到一种高纯度、高活性的、小分子量的核酸酶。酶学性质提示这种酶是一种不同于其他的已发现的DNase,还需要其他的实验证据来进一步证明。该研究为蚯蚓组织中核酸酶多样性提供了可靠的实验证据,为探索新型的抗微生物、抗肿瘤制剂奠定实验基础。