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细胞间交流是维持多细胞机体生长、发育和分化的先决条件,在正常细胞之间存在着广泛的细胞交流,至今为止,已报道了多种不同的细胞间信息交流的方式,包括化学突触(Chemical synapses)、缝隙连接(gapjunctions)、胞问连丝(plasmodesmata)、隧道毫微小管或隧道纳米管(Tunneling nanotubes,TNTs)等。既往的一些研究表明大多数肿瘤细胞的细胞间隙连接通讯功能(GJIC),微弱或缺失,细胞发生恶性转化后其细胞间隙连接通讯功能降低或抑制。细胞间隙连接通讯功能的抑制或破坏被认为是促癌变阶段的重要机制,因此长期以来人们认为在肿瘤细胞和正常细胞之间的细胞交流缺失或甚微。然而,在临床实践中,我们发现许多浸润性生长的恶性肿瘤良恶性组织的界限并不明显,这在部分原发性肝癌的病理标本中表现得尤为突出,即沿着肝索呈现出从高度异型-中度异型-低度异型-正常表型的渐变过程,这种现象难以用肿瘤基因突变等理论来解释,唯有用细胞交流的理论才能得以解释。同时,亦有不少研究证实血液中的间充质干细胞受到肿瘤细胞发出的信号的诱导可以定向游移至肿瘤病灶局部,因此可以做为肿瘤靶向治疗的细胞载体,这一现象促使我们思考:间充质干细胞为什么会靶向游移至肿瘤局部,而它们集中至癌灶处有何意义,它们同癌细胞是否存在细胞交流,而倘若发生了细胞交流又有什么意义。对以上诸多问题的好奇和探究,促使我们设计了本课题来观察在肝癌细胞、正常细胞间是否存在细胞交流及交流方式,并探讨其可能的意义。材料和方法:
通过用荧光染料PKH26、PKH67、Mitotracker、Vvbrant blue及Hoechst33342对肝癌细胞株Hep3B、HepGII、SMMC-7721及正常肝细胞LO2、正常人胎肝细胞WRL-68、正常人成纤维细胞株BJ及人骨髓来源间充质干细胞(hBMSC)进行荧光染色标记,并将标记后的的肝癌细胞及正常细胞进行不同的配组后共培养。利用激光共聚焦扫描显微镜动态观察共培养细胞问交流的方式,并在选定的时间点(共培养后6h、18h、24h、48h、72h)用流式细胞仪筛选出双阳性的细胞以观察细胞间的交流率。
结果:
1.在肝癌细胞、正常细胞间存在广泛的细胞交流;
通过在激光共聚焦显微镜下观察荧光标记后的肝癌细胞、正常细胞间的细胞交流,我们发现在细胞问存在广泛的交流,这其中包括肝癌细胞同正常细胞、肝癌细胞和肝癌细胞之问、正常细胞和正常细胞之间皆存在不同程度的细胞交流和胞浆物质互换。
2.在肝癌细胞间、正常细胞间的细胞交流率不一,同细胞类型有关;
利用流式细胞仪筛选测定共培养细胞中双阳性的细胞比率来评估细胞问的交流率,我们发现在肝癌细胞同正常细胞、肝癌细胞间及正常细胞间存在频繁的细胞交流,交换率从20﹪/至90﹪不一,远高于国外的相关报道。
其中间充质干细胞(BMSC)同肝癌细胞问的交流率: BMSC同Hep3B为28.2﹪,BMSC同}tepGII是41.2﹪,而BMSC同正常肝细胞LO2之间的交流率可高达83.7﹪。
正常人成纤维细胞BJ细胞同肝癌细胞Hep3B的交流率为85.5﹪,同ItepGII的交流率为67.8﹪。
正常胎肝细胞wRL-68同肝癌细胞HepGII之间的交流率高达84.5﹪,而同正常细胞BMSC之间交流率仅36.8﹪。
正常人肝细胞LO2同肝癌细胞Htep3B间的交流率为55.5﹪,同HepGII间的交流率为62.95﹪。
肝癌细胞间自身也存在的细胞交流,SMMC-772l之问自身的交流率为77.1﹪,SMMC-772l同HepGII的交流率为83.2﹪,同Hep3B的交流率为79.8﹪。
3.通过激光共聚焦显微镜实时摄像观察到三种常见的细胞交流方式:隧道纳米管、囊泡融合及细胞部分/全部融合,与国外研究所报道的TNTs细胞单向交流不一致的,我们观测到TNTS的细胞物质交流具有双向性,可能同我们选择的荧光标记方法敏感性更高相关。
与既往国际上所公认肿瘤细胞同正常细胞之间细胞交流缺失或甚微的传统观点迥然不同,我们通过体外共培养实验,发现在肝癌细胞同正常细胞、肝癌细胞同肝癌细胞、正常细胞同正常细胞均存在广泛、频繁的细胞交流,并观察到常见的三种细胞交流模式:隧道纳米管、囊泡融合及细胞部分/全部融合,这是国际上首次证明单个肿瘤细胞并不是一个孤立的细胞,它与周围细胞进行频繁的物质交换,这种细胞交流与肝癌浸润性生长、肝癌干细胞的发生、发展的关系尚需进一步深入研究,同时也需要在体内进一步实验的证实。