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目的:本课题旨在观察磁性纳米四氧化三铁颗粒[magnetic nanoparticle of Fe3O4,MNP(Fe3O4)]对藤黄酸(gambogic acid,GA)诱导的K562和U937白血病细胞凋亡效应的影响,并通过测定Bcl-2,Bax,Caspase-3,NF-κB和Survivin的转录与表达情况探讨可能的机制,为临床白血病的治疗提供一定的理论依据。
方法(1)应用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法分析单独及联合应用MNP(Fe3O4)和GA对K562和U937细胞的细胞毒作用。(2)应用流式细胞术(flow cytometry,FCM)分别检测单独及联合应用MNP(Fe3O4)和GA后K562和U937细胞的凋亡率。(3)采用普通光学显微镜和荧光显微镜观察药物作用前后K562和U937细胞的形态特征。(4)采用实时定量逆转录聚合酶链反应(real time reverse transcript polymerase chain reaction,Real time RT-PCR)和蛋白免疫印迹法(western blot,WB)检测药物作用前后Bcl-2,Bax,Caspase-3,NF-κB和Survivin的mRNA和蛋白水平。
结果(1)MTT结果显示:①GA对K562和U937细胞的抑制作用有浓度和时间依赖性,作用48h的IC50值分别为1.13mg/L和0.41mg/L;②20mg/L浓度以下的MNP(Fe3O4)对U937细胞无明显生长抑制作用,与空白对照组相比差异无统计学意义(p>0.05);③GA与5~20mg/L MNP(Fe3O4)联合应用后,K562和U937细胞的生长较单用GA不同程度受抑,差异有统计学意义(p<0.05),其中GA与10mg/L MNP(Fe3O4)联合应用使K562和U937细胞48h的IC50值分别降为0.72mg/L和0.23mg/L。(2)流式结果表明:①单用MNP(Fe3O4)时K562和U937细胞凋亡率分别为7.1%±3.23%和6.2%±1.7%,较空白对照组(6.1%±1.67%和5.03%±0.13%)差异无统计学意义(p>0.05);②GA单用及联合MNP(Fe3O4)应用时K562细胞的凋亡率分别为35.2%±3.37%及48.7%±1.47%,两组间差异有统计学意义(p<0.05);③GA单用及联合MNP(Fe3O4)应用时U937细胞的凋亡率分别为35.05%±3.25%及54.25%±2.45%,两组间差异有统计学意义(p<0.05)。(3)小剂量GA(0.6mg/L、0.2mg/L)分别联合10mg/L MNP(Fe3O4)作用于K562和U937细胞48h后,光镜下均可见细胞胞体固缩、核固缩、核碎裂及凋亡小体形成等典型的凋亡形态改变,荧光显微镜下均可见大量细胞染色质高度浓聚并边缘化、核碎裂、碎片状非均质荧光增强等凋亡细胞核荧光改变;而大剂量GA(6mg/L)单独作用于K562和U937细胞48h后细胞呈现胞体高度肿胀、胞膜破裂、内容物溶解并释放等坏死改变。(3)MNP(Fe3O4)与GA联合作用于K562和U937细胞48h后,Bcl-2、NF-κB和Survivin mRNA和蛋白水平明显下调,Bax和Caspase-3 mRNA和蛋白水平明显上调,与单用GA相比差异有统计学意义(p<0.05)。
结论(1)MNP(Fe3O4)单独处理K562和U937细胞对细胞正常生长、明显影响,且不能有效促进K562和U937细胞凋亡;(2)GA与MNP(Fe3O4)联合应用后可发挥更大的细胞毒作用;(3)MNP(Fe3O4)能增强GA诱导K562和U937细胞凋亡的效应;(4)MNP(Fe3O4)与GA联合处理K562和U937细胞48h后,细胞出现典型的凋亡特征,不同于大剂量化疗导致的肿瘤细胞坏死;(5)GA联合MNP(Fe3O4)诱导K562和U937凋亡可能与Bax和Caspase-3转录与表达上调,Bcl-2、NF-κB和Survivin转录与表达下调有关。