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【目的】研究三氧化二砷(As203)对人类急性粒细胞性白血病细胞株NB4细胞生长、凋亡以及其周期的影响,筛选As203诱导NB4细胞凋亡相关的基因,探讨As203抗肿瘤可能作用机制。【方法】用含有不同浓度As203的培养基培养NB4细胞,采用MTT法检测不同时间点As203对NB4细胞增殖的抑制作用,利用流式细胞仪通过Annexin V FITC/PI法检测细胞凋亡,PI染色法检测细胞周期,分别用CELLQuest和MODIFit2.0软件进行数据收集和处理,实验结果经SPSS13.0进行统计学分析,观察As203对NB4细胞凋亡的及细胞周期的影响。为深入研究As203对NB4细胞诱导凋亡时所涉及到的凋亡相关基因,抽提4μmol/l As203作用24h的细胞及对照组细胞的mRNA,通过逆转录将细胞cDNA进行生物素标记,用美国Superarray公司的含269个目的基因的细胞凋亡和周期基因芯片进行杂交,GEArray软件对结果进行分析,筛选出As2O3诱导前后表达有差异的基因,用实时定量PCR验证了芯片结果的可靠性。对获得的基因进行生物信息学分析,探讨As2O3诱导细胞凋亡可能的机制。【结果】①1～8μmol/L As2O3能显著抑制NB4细胞增殖,且这些变化呈明显的时间和浓度依赖关系(时间-剂量效应);②2、4、8μmol/L As2O3作用于NB4细胞可以引起不同程度的细胞凋亡,与凋亡并行出现的是程度不等的G2/M期细胞周期阻滞。As2O3处理时间为12h和24h其早期凋亡率和总凋亡率均与剂量呈线性正相关;As2O3处理时间为36h和48h NB4细胞以中晚期凋亡为主。不同浓度的As2O3使NB4细胞周期阻滞在G2/M期;③用细胞凋亡和细胞周期基因芯片杂交筛选出4μmol/l As2O3作用24h后两组细胞中表达有差异的基因共100条(占芯片基因总数的37.2%),其中97条(97/100,97%)基因表达上调,3条(3/100,3%)基因表达下调。表达上调的基因主要包括肿瘤坏死因子配体和受体家族、半胱氨酸家族、Bcl-2家族、DNA损伤检测和P53途径和细胞分裂周期蛋白和激酶等;④实时定量PCR验证基因芯片结果,实时定量PCR结果与基因芯片结果基本相符,说明基因芯片结果可信度较高,实时定量PCR证实Bcl-2表达下调(在芯片结果中表达没有变化)。【结论】1) As2O3对NB4细胞生长抑制呈时间-剂量关系,这种效应与引起细胞凋亡和细胞周期阻滞(G2/M期)有关;2)通过对基因芯片上表达水平发生改变基因的分析推测,As2O3诱导NB4细胞凋亡是多种途径共同作用的结果,其中Fas和Caspase途径通路上的基因以及细胞周期调控相关的基因可能发挥了主要作用;3)发现了三条(BAI1、BAI2和VEGI)与抑制血管增生有关的基因表达上调,充实了As2O3通过抑制血管增生发挥抗肿瘤效应的分子机理;4) As2O3促进细胞凋亡的同时有部分促存活的基因表达上调可部分解释As2O3既可作为抗肿瘤药物又具有致癌性,也可为临床联合用药提供一定的理论支持。