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铜肽PLGA纳米粒子对黑素细胞黑色素合成作用的研究

来源:小侦探旅游网
辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷第1期Vol.42 No.1

          

019年3月2019Mar.) 2JournalofLiaoninNormalUniversitNaturalScienceEdition     gy( ()10007352019010885100  文章编号:---:/OI10.11679lsxblk2019010088  D

铜肽PLGA纳米粒子对黑素细胞黑色素合成作用的研究赵春晖, 张褚新

)(辽宁师范大学生命科学学院,辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室,辽宁大连 116081

)摘 要:铜肽(是甘氨酰组氨酰赖氨酸三肽与铜的络合物,具有多种生物活性.CGHK-u以乳酸-乙醇酸共聚物(为载药材料制备铜肽P并研究其对黑素PLGA)LGA纳米粒子,细胞酪氨酸酶活性和黑色素合成的作用.实验结果表明:铜肽对蘑菇酪氨酸酶具有激活作用;粒径大小为1在透射电PLGA纳米粒子中铜肽的包封率为40.12%,00~200nm,镜下为大小均匀的圆形粒子.铜肽PLGA纳米粒子可以将铜肽成功导入黑色素细胞内,激活酪氨酸酶的活性并增加黑色素的含量.研究结果为研究铜肽PLGA纳米粒子对色素减退或色素脱失性皮肤病的治疗作用提供了初步的实验依据.关键词:铜肽;黑素细胞;黑色素合成PLGA纳米粒子;中图分类号:Q599   文献标识码:A

,铜肽是甘氨酰组氨酰赖氨酸三肽与铜结合的化合物,英文缩写为GHK-其水溶液呈蓝色,所Cu

[]以又称为“蓝铜”.GHK是1973年由Pickart等首先从人血浆中分离得到的一种三肽1.GHK和二

()价铜离子有很强的亲和力,能自发地与其形成络合物GHK-图1其功能主Cu.根据目前的研究结果,要包括:有效促进胶原蛋白的产生,增加血管生长和抗氧化能力,并刺激葡糖胺聚糖产生,帮助皮肤恢复自我修补的能力;促使上皮细胞的生长和分化,从而加快创面的愈合;作为组织重塑的激活剂,还可促使神经细胞、免疫相关细胞和肾小球细胞的生长、分裂和分化,刺激表皮干细胞增殖标记物、整合素、63的产生2-4.p

,)乳酸-乙醇酸共聚物[是一种由欧美药监局批准的合成高分子PlccollactideoolideLGA]--gypy(),医药用辅料(图2纳米粒子具有延长药物作作为缓释给药系统的基体材料被广泛研究.PLGA微球、用时间、降低药物毒性和刺激性等特点,这主要基于其优异的生物相容性、可调控的生物降解性等优

5]点.纳米粒子作为蛋白质、酶类药物、基因、疫苗等的载体是研究的热点[.PLGA微球、

广泛存在于微生物、动植物及人体中.在植物中,酪氨酸酶是一种75kD的含铜金属氧化还原酶,酪氨酸酶一般称为多酚氧化酶;在昆虫中,一般称为酚氧化酶;在微生物和人体中,称为酪氨酸酶.酪氨酸酶是黑色素代谢过程中的关键酶,具有单酚酶活性和二酚酶的活性,能将酪氨酸羟化成L-3,4-二(,,二酚酶活性)羟基苯甲酸(单酚酶活性)然后将L-多巴醌L-多巴)3,4-二羟基苯甲酸氧化成多巴醌(

6]经一系列反应后,形成黑色素[广泛分.黑色素主要由人体皮肤表皮基底层的黑色素细胞制造产生,

布在人的眼睛、头发和皮肤等组织中,具有保护皮肤免受紫外线照射伤害和清除有毒药物和化学残留

7]的作用,在人体中发挥着重要的作用[可能会诱发色素减退或色素脱失性皮肤病,.如人黑色素异常,

20001889  收稿日期:--,:女,辽宁大连人,赵春晖(辽宁师范大学副教授,博士.作者简介:974E-mailzchlnnu.edu.cn1@-)

第1期赵春晖等:LGA纳米粒子对黑素细胞黑色素合成作用的研究 铜肽P89 

8]

如黄褐斑、白癜风等[并研究其对黑素细胞黑色素合.本研究拟将GHK-Cu制备成PLGA纳米粒子,

成的作用.

图1 铜肽GHK-Cu的化学结构

图2 PLGA结构式

i.1 StructureofGHK-CuF  g

i.2 StructureofPLGAF  g

1 材料与方法

1.1 材料

,主要仪器设备:激光粒度仪(全自动酶标仪(英国MMMastersizer2000,alvin公司)ultiscanAs-  ,,,透射电子显微镜(日本H超声细胞破碎仪(美国TScenthermoScientific公司)itachi公司)cinetz- 宁波新芝生物科技股份有限公司)IID,.

主要试剂:人皮肤恶性黑色素瘤细胞系A酪氨酸、酪氨酸酶、左旋多巴(L375为本实验室保存,-、)二甲基亚砜(购自美国s铜肽购自成都川抗派德生物医药科技有限公司,聚doaDMSO)ima公司,pg乳酸-乙醇酸(和聚乙烯醇(购自长春圣博玛生物材料有限公司,其他试剂均为购于商业PLGA)PVA)渠道的分析纯试剂.1.2 方法

]/的方法,取9每孔分别添加81.2.1 蘑菇酪氨酸酶活性测定 参考文献[96孔板,0μL0.067molL 

,,//磷酸缓冲液(溶于0.4H6.8)0μL2.5mmL的酪氨酸溶液(067molL磷酸缓冲液,H6.8)   pgp//每孔的终体积为2含040μL不同浓度的铜肽溶液,40μL96UmL蘑菇酪氨酸酶溶液.00μL,.5mmL g

/底物,以及各种不同浓度的铜肽.未加铜肽的孔作为阴性对照.混匀后,在319.2UmL酶,7℃保温于4以空白孔调0,每一实验重复3次.2h,75nm波长处比色,

按以下公式计算酶激活率:

(]/[酪氨酸酶激活率=[C-D)A-B)A-B]-(×100%.

()1

其中,A为未加铜肽的加酶混合液所测的吸光度,B为未加铜肽也未加酶的混合液所测的吸光度,C为

加铜肽样品和酶的混合液所测的吸光度,D为加铜肽但未加酶的混合液所测的吸光度.

再称取0.1.2.2 铜肽PLGA纳米粒子的制备 称取50mL水中,1gPLGA溶于g铜肽溶于5m 

迅速抽取铜肽溶液和P用封口膜将注5mL二氯甲烷中,LGA溶液于未加针头的一次性无菌注射器中,射器细口处封住,水浴加热至5然后放在振荡器上震荡摇匀5m可得初乳.5℃,in,

称取0.浸泡1h,适当搅拌使其充分溶胀、分散.然后,逐步提高温5gPVA溶于100mL水中, 度,并不停地搅拌,速度为6然后加入搅拌子,放在磁0000mLPVA水溶液预热到55℃, g~1g.取3力搅拌器上.将装有初乳的无菌注射器装上细口针头,缓慢地将初乳注射到P待搅拌混VA水溶液中,、将其放入超声细胞破碎仪中.在功率2超声1暂停1超声6匀3min后,00W、0s0s的条件下,0~70次左右,即得到复乳.

在水浴4用磁力搅拌器在通风橱中匀速搅拌复乳1h,使二氯甲烷挥发完全.将溶液0℃条件下,

90 

辽宁师范大学学报(自然科学版)第42卷

均匀分装于2个离心管中,取上清,得P5000in,LGA微球初提液.将PLGA微球初提液均 g离心5m匀分装于离心管中,再1分别回收沉淀和上清.沉淀为包裹GHK-C20000min,u的PL- g高速离心1游离的铜肽在上清中.GA纳米粒子,

/得到1m配制质1.2.3 铜肽包封率测定 称取15m5mL蒸馏水中,mL铜肽标准液,g铜肽溶于1g

/量浓度为0并与不同质量.2、0.4、0.6、0.8mmL的铜肽溶液.然后取含有游离铜肽的离心上清液,g浓度的铜肽溶液一起加入9放入酶标仪中,在56孔板,89nm测其吸光度.根据数据结果画出铜肽标准曲线,将离心上清液的吸光度带入曲线,求出游离铜肽的质量浓度,并按(1-游离铜肽的量/加入铜肽总量)×100%的计算公式求出包封率.

用蒸馏水反复洗涤3次,然后加入1.2.4 纳米粒子的粒径测定与形态观察 纳米粒子高速离心后,

充分分散纳米粒子,取11mL蒸馏水涡旋振荡,00μL测粒子平均直径.用于电镜观察的粒子样品用质量分数)磷钨酸负染2m然后利用透射电镜观察粒子的形态.2%(in,

待细胞生长至融合状态,375为本实验保存,1.2.5 细胞系及其培养 人皮肤恶性黑色素瘤细胞系A

经0.质量分数)胰蛋白酶消化传代,接种于2用R培养瓶中,25%(5cmPMI1640培养液置于37℃ 

体积分数)每一次实验取自同一传代细胞,初始接种细CO5%(CO2培养箱,2饱和湿度环境进行培养.

5胞浓度为0.个/5×10L左右.m

,在9加入5个A1.2.6 铜肽纳米粒子转染 转染前1d6孔板内铺上0.5×10375细胞,00μL无抗

,生素培养基培养1d使其在转染时达到8分别加0%~90%的融合.用无血清培养基冲洗细胞2遍后,

入0~2用无血清培养基补足4对照组加入新鲜培养液,轻轻00μL不同体积的铜肽纳米粒子,00μL,混匀,在3体积分数)7℃,5%(CO~6h.2饱和湿度环境中保温5

吸去培养液,收获细胞,用血细胞计1.2.7 酪氨酸酶活性测定和黑素含量测定 转染12、24、48h后,/孔的量加入1%(数器进行细胞计数,重新将细胞铺入9体积分数)PBS液洗3次,6孔板.按45μL/孔的量加入0./,震荡1溶解细胞,按1ritonX00溶液,0min,00μL01molL的L-oa37℃孵育T1d-p以空白孔调0,酶联免疫检测仪检测4实验重复4次.酪氨酸酶活性以(转60min,75nm处吸光度值,/细胞数)/细胞数)/(染组A空白对照组A475475×100来表示.实验重复4次.

转染1吸去培养液,收获细胞,用血细胞计数器进行细胞计数,重新2、24、48h后,PBS液洗3次,/孔1m/,将细胞铺入9含1体积分数)于66孔板.加入100μLolLNaOH溶液(0%(DMSO)5℃水浴 中保温1h,完全溶解黑色素颗粒.以空白孔调0,酶联免疫检测仪检测4黑色素含75nm处吸光度值,/(/细胞数)/细胞数)量以(转染组A空白对照组A475475×100来表示.实验重复4次.

1.2.8 统计学方法 应用SPSS14.0统计软件进行统计学处理.数据分析采用t检验和方差分析,

P<0.P<0.05表示差异有统计学意义,01表示差异显著.

2 结果

1 铜肽对酪氨酸酶活性的影响2.

实验结果显示,铜肽对蘑菇酪氨酸酶有激活作用,与对照组相比具有显著差异.随铜肽质量浓度的/增加,酪氨酸酶的活性逐渐增强,但当铜肽的质量浓度大于0.继续增加铜肽的浓度,酶的1mmL时,g)活性不再增强(表1.

2.2 铜肽PLGA纳米粒子的表征采用铜肽包封率测定方法,测得P通过激光粒度仪对LGA纳米粒子中铜肽的包封率为40.12%.铜肽P其粒径大小为1平均直径为1呈狭LGA纳米粒子的粒径测量结果显示,00~200nm,42.6nm,窄正态分布,说明制备的铜肽P纳米粒子为大小LGA纳米粒子大小均一.150000倍透射电镜下观察, )均一的圆球形,分散度较好(图3.

第1期赵春晖等:LGA纳米粒子对黑素细胞黑色素合成作用的研究 铜肽P91 

表1 不同质量浓度铜肽作用下酪氨酸酶的激活率

able1 ActivationrateoftrosinaseeffectedbtreatmentT      yy 

withGHK-Cuatdifferentconcentrations    测试样品空白对照

(·m质量浓度/mL-1)激活率/%g

21±0.261.

0010. 010. 10. 01. 

22.78±2.11*112.57±3.54*133.21±4.32*135.87±4.28

铜肽

图3 铜肽PLGA纳米粒子的透射电镜观察

与空白对照组比较,05,01**P<0.*P<0.

Fi.3 Transmissionelectronmicroscoimaeof   gpyg )uLGAnanoarticles(manification×150000GHK-C  -Ppg

3 铜肽PLGA纳米粒子对黑素细胞酪氨酸酶活性和黑色素合成的作用2.

与对照相比,不同质量浓度的铜肽PLGA纳米粒子对黑素细胞酪氨酸酶的活性均有不同程度的激活作用,黑素细胞中的黑素含量也呈不同程度的上调.而且,这种对酪氨酸酶的激活作用与黑素含)量上调作用随着铜肽P表2LGA纳米粒子转染时间的延长而有不同程度的增强(.

表2 铜肽PLGA纳米粒子对黑素细胞酪氨酸酶活性和黑色素合成的作用

uLGAnanoarticlesontrosinaseandmelanoenesisactivitinmelanoctesTable2 TheeffectsofGHK-C-P           pygyy 铜肽含量/·m(L-1)gμ

25 05 001 002 

12h

)酪氨酸酶(n=4

)黑色素含量(n=4

48h

12h

24h

48h

24h

*******

112.31±15.8874.62±12.3552.41±17.5120.21±22.3752.18±42.141122133.31±15.13* **********125.74±13.841212376.44±17.6922.75±20.1171.57±23.4765.34±35.6027.62±38.65**********138.25±14.6287.96±15.2453.21±34.6893.21±34.1290.95±37.8233.19±31.2212123***********

12133155.17±14.8195.92±18.1875.62±27.4196.88±32.5615.66±42.5835.18±52.33

与空白对照组比较,空白对照组相应值设定为100%;05,01*P<0.**P<0.

3 讨 论

酪氨酸酶活性的高低直接影响黑色素的合成.酪氨酸酶的活酪氨酸酶是黑色素合成中的关键酶,

性又与铜离子密切相关,铜离子不足将导致酪氨酸酶活性降低.铜肽中的铜离子是酪氨酸酶的激活剂.本研究发现铜肽PLGA纳米粒子对体外培养的正常黑素细胞黑素合成具有明显的增强作用.铜肽P其中,是铜肽的载LGA纳米粒子是PLGA-VA双层微球包载水溶性的铜肽,PLGA作为内核,P体,而另一种生物相容性较好的聚合物P改变两层的厚度等条VA作为外层.通过调节两者的比例,件,可以达到控制铜肽释放的效果.关于纳米粒子的降解特征、载药量、释药速率等还需要进一步研究.另外,铜肽P如何刺激表皮黑素细胞的黑素合成有待进一步的LGA纳米粒子通过哪些信号通路、

[0]1]11

深入研究.目前报道的酪氨酸激活剂有8十二烷基磺酸钠[等,其中,8-甲氧补骨脂素、-甲氧补骨脂

素结合长波紫外线照射是临床常用的治疗白癜风和银屑病的方法.本研究为人黑色素异常而诱发的色素减退或色素脱失性皮肤病,如黄褐斑、白癜风、银屑病等的治疗提供了新的候选药物.

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参考文献:

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Studontheeffectsofmelanoenesisinmelanocteinducedb        ygyy 

GHK-CPuLGAnanoarticles- p

HAO hunhui,HANG huxinZCC Z,(iaoninProvincialKeLaboratorofBiotechnoloandDruDiscoverL   gyygygy     ,,)ColleeofLifeScienceLiaoninNormalUniversitDalian116081,China     ggy 

:,bstractGlclistidline(GHK)uhasvariousbioloicalactivities.InthisstudollacAhlsC      ----yyygypyy

tcCClcideoolide(PLGA)hasbeenusedascarrierforencasulatinGHK-utoreareGHK-u         --g-pgppy 

PLGAnanoarticlesandtheeffectsoftrosinaseandmelanoenesisinmelanoctewereanalzed.            pygyyTheresultsshowedthatGHK-Cucouldactivatemushroomtrosinase.Theentramentefficiencof          ypy GHK-CPuLGAnanoarticleswas40.12%,andarticlesizewas100~200nm.Roundwithuniform-         ppsizearticleswereobservedundertransmissionelectronmicroscoe.GHK-CPuLGAnanoarticles       - ppp,uintomelanoctestimulatedtrosinaseandincreasedmelanoweresuccessfulldeliveredGHK-C        -yyy nesis.OurresultsrovidetheevidencethatGHK-uLGAnanoarticlescouldbeutilizedasaeCP            -ppg

treatmentforhomelanosisordeimentationdisorder.     yppg

:;;;Kewordslclistidline(GHK)LGAnanoarticlesmelanoctemelanoenesishlsP --gyyypygyy 

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