PP2A在ATRA、ATO诱导APL细胞分化与凋亡过程中作用的实验研究及ATRA、ATO治疗APL的临床观察

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蛋白激酶(protein kinase,PK)和蛋白磷酸酶(protein phosphatase,PP)是生物体内一对作用相反的酶,蛋白激酶的功能是催化蛋白质的含羟基氨基酸(丝/苏和酪,Set/Thr and Tyr)与磷酸形成磷酸酯,而蛋白磷酸酶可以水解磷酸蛋白的磷酸酯键,从而去磷酸化,细胞内任何一种蛋白质的磷酸化状态是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶活性强弱决定的.细胞中三分之一蛋白的功能是通过磷酸化与去磷酸化互变来实现的,蛋白质的这种可逆性磷酸化是细胞生命活动的调控中心,参与了细胞的生长、分化、移行及癌变等全部生命活动.真核细胞内蛋白磷酸化酶主要包括丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸化酶(Ser/Thr protein phosphatase)和酪氨酸蛋白磷酸化酶(Tyrprotein phosphatase)。丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸化酶主要包括PP1、PP2A、PP2B和PP2C,其中PP2A起主要作用。   PP2A可以通过水解磷酸蛋白中Ser/Thr残基上的磷酯键,使蛋白去磷酸化,从而参与众多的信号转导途径,包括有丝分裂、转录和翻译、DNA复制及细胞周期的调控等.许多研究表明PP2A具有抗肿瘤作用.在神经胶质瘤、肺癌等不同实体瘤中,PP2A活性受抑.在恶性血液病中,研究发现慢性粒细胞白血病(Chronic myeloidleukemia,CML)发生急变时,PP2A活性下降,通过PP2A激活剂可使其活性恢复,促使致病因子BCR/ABL去磷酸化而失活,进而CML急变被抑制;在干扰素(IFN)诱导K562细胞凋亡过程中,PP2A活性逐渐增加.而另有一些研究认为抑制PP2A活性有助于肿瘤细胞分化与凋亡.研究发现全反式维甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)诱导HL-60细胞向粒系分化过程中,PP2A蛋白表达下降,活性被抑制,加入蛋白磷酸酶抑制剂后,细胞分化明显增加;ATRA诱导的乳腺癌细胞凋亡过程中,PP2A活性也下降。   急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)是急性髓细胞白血病(AML)的一种亚型,FAB分类为M3型。APL约占全部AML的7%-25%。APL在PP2A在ATRA、ATO诱导APL细胞分化与凋亡过程中作用的实验研究及ATRA、ATO治疗APL的临床观察细胞形态学,细胞遗传学和分子水平都有其特点。95%的APL具有特异的染色体易位t(15;17)(q22;q21),形成特有的PML/RARα融合基因。ATRA和ATO是目前治疗APL最有效的药物。   NB4细胞株是来源于急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)的细胞株,它对ATRA治疗敏感,而MR2细胞是来源于对ATRA耐药的NB4细胞株。研究显示,PP2A的抑制剂OKA可加强ATRA诱导的早幼粒细胞白血病HL-60细胞株分化,因此PP2A可能也参予了ATRA诱导的NB4细胞分化.MR2细胞对ATRA是耐药的,PP2A是否参予其信号传导需进一步研究。三氧化二砷(arsenic trioxide,ATO)是天然存在的一种剧毒物质,为中药砒霜的主要成分。对于APL细胞,它具有剂量依赖的双重活性,低浓度时诱导APL细胞分化,高浓度时诱导细胞凋亡。实验及临床均表明APL细胞对ATO敏感,包括ATRA耐药的APL细胞,因此其作用机制与ATRA不同。因此是否PP2A在两种药物作用中的参与机制具有不同点呢?   本研究中,我们以NB4和MR2细胞为研究对象,观察在ATRA、ATO诱导其分化和/或凋亡过程中,及在PP2A抑制剂存在的情况下,两细胞株PP2A活性及其亚基表达的变化,并探讨PP2A与MR2细胞对ATRA耐药的关系.本研究主要内容包括三个方面:①研究ATRA诱导NB4细胞、MR2细胞分化过程中PP2A活性与表达的变化,探讨PP2A活性与MR2细胞株发生耐药的关系;②研究AT0诱导的NB4、MR2细胞凋亡过程中PP2A活性与表达的变化;③观察ATRA联合ATO双诱导缓解方案与单用ATRA诱导缓解方案治疗APL疗效及副作用的差异,并探讨缓解后采用联合ATRA,ATO和化疗的序贯疗法对患者长期生存的影响。   第一部分:PP2A在ATRA诱导NB4、MR2细胞株分化过程中的变化及与耐药的关系   目的:研究ATRA诱导NB4细胞、MR2细胞分化过程中PP2A活性与表达的变化,探讨PP2A活性与MR2细胞株发生耐药的关系.方法:选用ATRA、冈田酸(Okadaic acid,OKA)、ATRA+OKA分别作用于NB4和MR2细胞,采用MTT法测定细胞增殖率,瑞特染色法和NBT还原实验观察细胞形态变化,流式细胞仪分析细胞表面CD11b表达,丝/苏氨酸蛋白磷酸化酶试剂盒检测细胞内PP2A活性,Western blot检测细胞内PP2A各亚基表达。   结果:①MTT结果显示,ATRA、OKA,ATRA+OKA作用7天,对NB4细胞的增殖抑制率分别为25.1%、3.34%,38.4%,对MR2细胞的增殖抑制率分别为4.8%,3.23%和19.3%,ATRA+OKA组与其他两组相比差异均具有显著性(p<0.05)。②细胞形态学、NBT及流式细胞仪结果均显示,加入OKA抑制蛋白磷酸酶活性能促进ATRA诱导的NB4细胞分化,并且协同ATRA能诱导其耐药株MR2细胞发生部分分化。③酶活性分析显示,ATRA诱导NB4细胞分化过程中,PP2A活性明显下降,ATRA+OKA组PP2A活性下降更加明显;单用ATR埘MR2细胞PP2A活性无明显影响,而ATRA+OKA诱导MR2细胞分化中,PP2A活性下降。④Western blot显示,ATRA作用5d的NB4细胞中PP2A/C表达墩对照组明显减少,而A和B亚基表达与对照组比较变化不明显;在MR2细胞中,A、B和C亚基表达在处理组与对照组之间无明显差别。   结论:ATRA诱导的NB4细胞分化过程中NB4细胞内PP2A/C表达减少,PP2A活性降低。ATRA不能有效抑制MR2细胞内PP2A活性可能是MR2细胞对ATRA耐药的机理之一。   第二部分:蛋白磷酸酶2A在氧化砷诱导的NB4、MR2细胞株凋亡过程中的变化   目的:研究ATO诱导的NB4、MR2细胞凋亡过程中PP2A活性与表达的变化。   方法:不同浓度ATO单独或与OKA联合作用于NB4、MR2细胞,采用MTT法测定药物对细胞增殖的影响,瑞氏染色观察细胞形态学变化,流式细胞仪测定细胞凋亡率,丝/苏氨酸磷酸化酶检测试剂盒分析药物对细胞内PP2A活性的影响,Western blot细胞内PP2A各亚基表达。   结果:①MTT分析显示,加入蛋白磷酸酶抑制剂OKA后能明显增加ATO对NB4、MR2细胞的增殖抑制;②细胞形态学及流式细胞仪结果显示,加入OKA后能促进ATO诱导的NB4、MR2细胞凋亡;③酶活性分析显示,ATO诱导NB4、MR2细胞凋亡过程中,PP2A活性均下降,且随ATO浓度增加,PP2A活性下降越明显:与OKA连用后PP2A活性下降更加明显;④Western blot显示,在ATO诱导NB4、MR2细胞凋亡过程中,PP2A/A表达较对照组均明显减少,而B和C亚基表达与对照组比较变化不明显。   结论:在ATO诱导的NB4、MR2细胞凋亡过程中,细胞内PP2A/A表达减少,PP2A活性降低,且随ATO浓度增加PP2A活性下降越明显,抑制PP2A活性有助于ATO诱导的NB4、MR2细胞凋亡。   第三部分:维甲酸联合三氧化二砷并化疗的序贯疗法治疗APL的临床观察   目的:研究ATRA联合ATO双诱导缓解方案与单用ATRA诱导缓解方案治疗APL疗效及副作用的差异,并探讨缓解后采用联合ATRA,ATO和化疗的序贯疗法对患者长期生存的影响。   方法:回顾性分析2000~2003年采用ATRA单诱导方案和缓解后ATRA/4g疗的APL患者和2003~2006年采用双诱导和缓解后序贯治疗的APL患者,统计分析各方案的疗效及副作用。   结果:ATO和ATRA双诱导与ATRA单诱导方案相比,二者完全缓解(complete remission,CR)率相似,但双诱导方案明显缩短达到CR所需时间,并缩短患者血小板及凝血参数恢复所需时间,而副作用无增加。CR后采用序贯治疗较ATRA/化疗可明显延长患者无病生存期。   结论:ATO与ATRA双诱导缓解及缓解后序贯治疗方案较ATRA单诱导及缓解后ATRA/化疗方案治疗APL更为有效。
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