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目的:研究线粒体移植对人神经胶质瘤细胞U87辐射敏感性的影响及其机理。方法:提取人星形胶质细胞(Human Astrocytes,HA)的线粒体与U87细胞共培养,并给予X射线辐照。然后通过Western Blot检测U87细胞中的线粒体凋亡通路关键蛋白质Cyto-C、Bax和Bcl-2的表达量;使用Annexin V/PI双染法检测U87细胞的凋亡情况;采用RT-CES系统对U87细胞的活力进行评价;通过细胞克隆实验比较各组细胞的增殖状况;采用鬼笔环肽染色法观察丝状伪足在细胞表面的分布量;通过Western Blot检测U87细胞中Fascin、MMP-2的表达量,通过划痕实验和体外侵袭实验检验U87细胞的体外转移能力。结果:第一,线粒体被提取出HA细胞后仍具有活力,Mito-Tracker Red标记的游离线粒体可以通过共培养的方式进入U87细胞,mtDNA全基因组测序进一步验证了线粒体移植结果;通过聚合酶链式反应(PCR)扩增ND1基因,并通过Western Blot检测Fis1和Drp1蛋白的结果表明游离线粒体能够在U87细胞内存活并大量复制mtDNA。第二,对进入细胞内荧光强度进行定量分析,游离线粒体和U87细胞共培养12 h时,单细胞内荧光强度由本底值0.08上升至1.83,表明游离线粒体可以通过共培养方式进入U87细胞内。随后给予U87细胞X射线辐照,Western Blot印迹结果显示,联合组与单独辐照组相比,Cyto-C和Bax的表达量分别由179.5%和198.5%升高至251.72%和256.10%,Bcl-2的表达量由57.17%降低至22.23%;使用Annexin V/PI双染法检测到联合组U87细胞凋亡量相比单独辐照组的3.1%和23.5%上升至19.2%和43.8%;RT-CES检测结果表明,96 h内联合组U87细胞生长曲线被抑制;联合组克隆形成率相对单独辐照组的53%下降至29.3%。第三,构建mtDNA缺失的ρ~0细胞。单细胞电泳实验发现经过4Gy X射线照射后,ρ~0+Mito组彗星拖尾率明显高于ρ~0组;γ-H2AX免疫荧光实验结果发现ρ~0+Mito组细胞核DNA双键大量断裂;同时,ρ~0+Mito组与ρ0组相比辐照后克隆形成率大幅降低。第四,Western Blot检测结果显示,4 Gy X射线辐照引起细胞中00Fascin和MMP-2蛋白质含量分别下降至53.39%和55.17%;而当线粒体移植12 h时再给予U87细胞辐照,细胞中Fascin和MMP-2蛋白含量分别下降至48.19%和44.23%。鬼笔环肽染色后发现,线粒体移植组细胞表面丝状伪足相比对照组明显减少。划痕实验观察发现联合组可以进一步抑制U87细胞的迁移功能。体外侵袭实验结果发现,线粒体单独处理组侵袭数量下降至对照组的57.2%,X射线单独处理组侵袭数量为30.8%,联合组侵袭数量大幅下降为14%。结论:本研究发现,游离线粒体可以通过共培养方式进入神经胶质瘤U87细胞,并对U87细胞具有辐射增敏作用,在共培养12h后进行4Gy X射线辐照,可以对U87细胞起到诱导凋亡、抑制增殖以及抗肿瘤转移等作用。其作用机制与X射线辐照激活线粒体凋亡通路、降低肿瘤细胞恶性程度有关。