鹰嘴豆异黄酮的分离纯化及其对人乳腺癌细胞抑制作用的转录组学研究

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乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤之一,寻找乳腺癌的新型天然化学预防剂和用于治疗的新型天然化学增强剂是当前预防和治疗乳腺癌研究的热点。国外流行病学研究表明,亚洲地区乳腺癌的发病率远低于其他地区,主要原因是人们食用含有大量植物雌激素的豆类食品。异黄酮类化合物是广泛存在于大豆、鹰嘴豆等豆科植物中的一类生物活性物质,具有广泛的生理活性,其分子结构与动物雌性激素比较相似,被称作植物雌激素。异黄酮的化学结构为双酚,与人体分泌的雌激素在结构上十分相似,能与雌激素受体结合、诱导产生弱雌激素样作用,能有效抑制癌细胞的增殖和诱导细胞调亡,是一种很有潜力的癌症化学预防剂。研究表明,豆类发芽后,异黄酮含量会明显增多,尤其鹰嘴豆,其发芽前后异黄酮含量可增加100倍,因此,发芽可作为富集鹰嘴豆总异黄酮的方法。鹰嘴豆豆芽中含有更高含量的总异黄酮成分,但其它化学成分复杂,简单的提取工艺达不到更高的质量标准,需纯化去除粗提物中含有的大量蛋白、多糖、脂肪酸、鞣质等杂质。本研究以鹰嘴豆短期发芽后摘取的芽部位干燥物为原料,确定鹰嘴豆异黄酮的最佳提取工艺为:提取温度70℃,提取时间1.5 h,液固比25∶1,乙醇体积分数60%;对粗提得到的鹰嘴豆异黄酮进行纯化,确定最佳纯化工艺条件为:以大孔树脂HPD-300为填料,取异黄酮含量为3.05 mg/m L豆芽提取水溶液,以每小时2倍体积的速率吸附,上样量为4.5倍体积,先用6倍体积纯化水、再用5倍体积20%乙醇洗脱除杂,最后用95%乙醇溶液以每小时2倍体积的速率用6倍体积洗脱,收集95%乙醇溶液洗脱部位,浓缩、干燥后即得;通过HPLC/QTOF-MS分析,从鹰嘴豆异黄酮中发现29种化学成分;在电喷雾正离子模式下,推测出鹰嘴豆异黄酮中可能存在的14种化学成分;经与标准品比对,确定了含量较高的4种成分为刺芒柄花苷、印度黄檀苷、芒柄花素、鹰嘴豆素A。本研究为鹰嘴豆异黄酮的研究提供技术参数和物质基础。从鹰嘴豆豆芽中提取的异黄酮能显著抑制细胞的生存、增殖和迁移,并诱导细胞凋亡,但其作用机制尚不清楚。本研究采用浓度为32.8μg/m L的鹰嘴豆异黄酮处理人乳腺癌MCF-7细胞48小时后,采用RNA-seq得到其m RNA和Lnc RNA表达谱,经stringdb进行蛋白质互作关系分析,采用皮尔逊相关分析进行基因与Lnc RNA共表达分析,以q RT-PCR技术、HPA数据进行核心基因表达的验证。转录组结果显示,总共1094个m RNA和378个Lnc RNA表达异常;KEGG通路富集结果揭示了细胞增殖的抑制主要来自上调通路中的细胞凋亡和下调通路中的m RNA拼接异常;表达下调前十的Lnc RNA中的共表达基因主要为HNRNP家族基因,它们通过UBC与凋亡相关基因互作。鹰嘴豆异黄酮对人乳腺癌MCF-7细胞的增殖抑制作用可能是通过诱导肿瘤细胞凋亡及减弱RNA的合成来实现的,同时上述过程可能有Lnc RNA参与协同调控。生存分析与q RT-RNA定量结果一致,然而并非每个核心基因都可作为乳腺癌预测的高危因素。上调核心基因中,只有FOS基因的表达上调可显著改善乳腺癌患者的5年生存期;下调核心基因中,DDX5、DHX9、CCT2基因的表达下调可显著改善乳腺癌患者的生存时间。鹰嘴豆异黄酮对人乳腺癌细胞的增殖抑制是通过对互作网络核心基因NME2、FOS、DDX5、TOP2B、CCT2的表达调控来实现的,提示这五个基因可作为作用靶点或临床治疗参考指标,为人类乳腺癌的防治提供理论支持。本研究以人雌激素依赖性乳腺癌细胞为研究对象,选用鹰嘴豆异黄酮为作用因子,建立异黄酮的提取分离工艺,并作用于人雌激素依赖性乳腺癌细胞,以RNA-seq法对经鹰嘴豆异黄酮作用的细胞进行转录组测序分析,探讨并揭示鹰嘴豆异黄酮对人雌激素依赖性乳腺癌细胞的抑制作用,为寻找乳腺癌的新型天然化学预防剂和用于治疗的新型天然化学增强剂提供分子理论依据,为以鹰嘴豆生物学优势作为保健食品或药用食品的开发提供理论支持,为新型乳腺癌药物的开发提供了参考。
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