Peking Union Medical College, Beijing 100050)

ABSTRACTAIM: In search of antitumor biochemical modulators from traditional Chinese herbal medicines, emodin has been found to be active. The goal of present study is to investigate the effects of emodin on the nucleoside transport and multidrug resistance in cancer cells.METHODS: Nucleoside transport inhibition was determined by ［³H］-thymidine incorporation assay. The cytotoxicity to cancer cells was determined by MTT assay. The pump-efflux activity and the expression of P-glycoprotein were examined by flow cytometric assay.RESULTS: Emodin was active in the inhibition of nucleoside transport, with an IC₅₀ value of 9.9 μmol·L^-1. Emodin markedly enhanced the cytotoxicity of 5-FU, MMC and MTX against human hepatoma BEL-7402 cells and partly reversed the multidrug resistance in human breast cancer MCF-7/Adr cells. Emodin inhibited P-gp pump-efflux activity and reduced the expression of P-gp in MCF-7/Adr cells.CONCLUSION: These findings provide a biological basis for the application of emodin as a biochemical modulator to potentiate the effects of antitumor drugs and reverse the multidrug resistance in cancer cells.

KEY WORDSemodin; multidrug resistance; nucleoside transport inhibitor

摘要目的：研究中药成分大黄素的核苷转运抑制活性和对肿瘤细胞多药抗药性的逆转作用。方法：采用［³H］-胸苷掺入法测定核苷转运抑制作用, 采用MTT法检测细胞毒作用, 采用流式细胞术测定P-糖蛋白的功能和表达。结果：大黄素能抑制小鼠艾氏腹水癌细胞对［³H］-胸苷的跨膜转运，其IC₅₀为9.9μmol·L^-1。大黄素能增强抗癌药物5-氟尿嘧啶、丝裂霉素和氨甲蝶呤对人肝癌BEL-7402细胞的细胞毒作用并能部分逆转人乳腺癌细胞MCF-7/Adr对阿霉素的抗药性。大黄素增加罗丹明123在MCF-7/Adr细胞中的蓄积并减少其外排，长时间作用降低了P-糖蛋白的表达。结论：大黄素逆转抗药性的作用与抑制核苷转运、降低P-糖蛋白的功能和表达相关。大黄素作为抗肿瘤生化调节剂用于逆转肿瘤细胞多药抗药性的作用值得进一步研究。

关键词大黄素； 多药抗药性； 核苷转运抑制剂

肿瘤细胞产生的多药抗药性(multidrug resistance, MDR)是肿瘤化疗的主要障碍，它可促使肿瘤细胞对多种结构类型和作用机理不同的药物同时产生抗药性，从而大大降低抗肿瘤药物的疗效^［1］。在我们进行天然来源核苷转运抑制剂的研究中^［2］发现茶多酚,丹酚酸A等核苷转运抑制剂能够抑制肿瘤细胞的核苷酸合成补救途径，体外能增强抗肿瘤药物对肿瘤细胞的杀伤，体内能协同抗肿瘤药物抑制肿瘤生长并延长荷瘤动物的存活期，从而显示用核苷转运抑制剂作为生化调节剂用于肿瘤联合化疗的前景。本研究发现中药成分大黄素有核苷转运抑制活性, 它能增强抗癌药物的细胞毒作用, 对肿瘤细胞的抗药性也有逆转作用。

材料与方法

药品和试剂大黄素购自中国药品生物制品检定所，蓝四唑(MTT)和罗丹明123(Rh123)为Sigma产品，丝裂霉素C(MMC)为日本协和公司产品，氨甲蝶呤(MTX)、5-氟尿嘧啶(5-FU)及阿霉素(ADR)均系国产。ZM-0424鼠抗人Pgp单抗和ZF-0309 FITC标记羊抗鼠IgG抗体购自中山生物工程公司。

细胞和细胞培养艾氏腹水癌细胞(EAC)在小鼠腹腔中传代，每周一次。 人肝癌BEL-7402细胞，人乳腺癌MCF-7细胞及其抗阿霉素的多药抗药性细胞MCF-7/Adr 均用含10%小牛血清的RPMI 1640培养液，在37℃，5% CO₂ 中培养。

核苷转运测定^［3］取小鼠腹腔中生长6 d的EAC细胞，用生理盐水洗一次，加入试管(细胞数7×10^6.ml^-1)，与药物作用5 min，加入0.1 ml含3.7×10⁴ Bq的［³H］-胸苷，30 s后立即将细胞抽滤在玻璃纤维膜上，加0.2 mol*L^-1 NaOH 0.1 ml，烘干后加闪烁液在Beckman液闪仪上检测。

MTT法^［4］按Scudiero报道的方法测定药物对肿瘤细胞的细胞增殖抑制作用。

药物联合作用评价^［3］两药相互作用指数CDI计算公式为CDI＝AB/(A×B), 根据吸光度计算，AB为两药联用组与对照组的比值，A，B是药物单独作用组与对照组的比值，当CDI＜1时两药有协同作用。

细胞对Rh123的蓄积和外排测定^［5］取对数生长期细胞消化制成细胞浓度为1×10^6.ml^-1的悬液。在蓄积实验中加入1.5μg·ml^-1的Rh123和药物，37℃培养45min后待测。在外排实验中加入6μg·ml^-1 的Rh123在37℃培养45min后，用冰冷无血清RPMI1640培养液洗3次，加入药物培养45min以后待测。各样品在λ_ex=488 nm，λ_em=530 nm处测定荧光强度。

细胞中Pgp表达的测定^［5］对数生长期细胞与药物作用72 h后消化制成细胞浓度为3×10^5.ml^-1的悬液，加入一抗ZM-0424(1∶400)，4℃避光反应30 min，用加1%小牛血清的PBS洗3次后加入二抗ZF-0309(1∶1000)，4℃避光反应30 min，PBS洗3次后测定细胞荧光强度。

结果

1大黄素的抑制核苷转运作用

大黄素能抑制［³H］-胸苷在EAC细胞中的跨膜转运，IC₅₀＝9.9μmol·L^-1。

2大黄素增强抗癌药物的细胞毒作用

MTT法测试大黄素对BEL-7402细胞的细胞毒作用，IC₅₀＝73.6μmol·L^-1。大黄素在20μmol·L^-1浓度时对细胞无明显杀伤作用，但与抗癌药物5-FU，MMC和MTX合用时，合并用药组的细胞毒作用与相应单独用抗癌药物的相比有显著差异，P＜0.01,CDI均小于0.85(图1)，表明大黄素与抗癌药物有协同作用。

Fig 1Emodin potentiates the inhibitory effect of 5-FU, MMC and MTX on hepatoma BEL-7402 cells (emodin20 μmol·L^-1; 5-FU 32 μmol·L^-1; MMC 1 μmol·L^-1; MTX 20 μmol·L^-1). ^*CDI＜0.85, P＜0.01 compared with antitumor drug alone.

3大黄素逆转MCF-7/Adr细胞的抗药性

用MTT法测定，大黄素对敏感性MCF-7细胞和抗药性MCF-7/Adr细胞的细胞毒作用IC₅₀分别为66.9 μmol·L^-1和64.6 μmol·L^-1。15 μmol·L^-1大黄素与阿霉素合用，在MCF-7细胞对阿霉素的IC₅₀影响不大，而在MCF-7/Adr细胞则使阿霉素的IC₅₀由24.6 μmol·L^-1降至9.5 μmol·L^-1(图2)，表明大黄素部分逆转了MCF-7/Adr细胞的抗药性。

fig 2Effects of emodin on the inhibition of proliferation by ADR in MCF-7 (A) and MCF-7/Adr cells (B). MTT assay; Emodin 15 μmol·L^-1.

4大黄素对Rh123在MCF-7/Adr细胞中蓄积和外排的影响

如图3所示，在蓄积和外排实验中，对照组的Rh123荧光强度都很低。与15 μmol·L^-1大黄素合用后波峰明显右移，荧光强度增加。表明大黄素增加了Rh123在MCF-7/Adr细胞中的蓄积并减少其外排。

fig 3Effects of emodin on the intracellular Rh123 accumulation and efflux from MCF-7/Adr cells. (A) accumulation experiment; (B) efflux experiment. ●- - -● Control; ●—● Emodin.

5大黄素对MCF-7/Adr细胞中Pgp表达的影响MCF-7/Adr细胞经15 μmol·L^-1的大黄素作用72 h后，细胞的荧光强度降低，波峰左移(图4)，表明大黄素降低了Pgp的表达。

Fig 4Effect of emodin on the expression of Pgp in MCF-7/Adr cells. ●- - -● Control; ●—● Emodin.

讨论

肿瘤细胞的多药抗药性是肿瘤化疗的一大障碍，因此研制能逆转多药抗药性的化疗增效剂是肿瘤研究的一大<