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目的:慢性髓系白血病细胞株(K562)的细胞遗传学特征主要表现为Ph染色体异常,导致bcr/abl融合基因形成。bcr/abl融合基因,可编码分子量为210kd的bcr/abl融合蛋白(P210),该蛋白具有明显增强酪氨酸激酶活性,通过多种信号途径,使K562细胞过度增殖。
三氧化二砷为一种砷剂,对恶性肿瘤,尤其是血液系统恶性肿瘤,如急性早幼粒细胞白血病有极佳的治疗效果。三氧化二砷主要是通过抑制肿瘤细胞生长、诱导肿瘤细胞凋亡和诱导肿瘤细胞部分分化而达到抗肿瘤作用,也可以通过抑制肿瘤血管生成而起到抗肿瘤效果。
足叶乙甙是细胞周期特异性抗肿瘤药物,具有杀伤肿瘤细胞的细胞毒作用。但足叶乙甙作为一个细胞调亡诱导剂,也具有诱导细胞凋亡作用。
本研究通过三氧化二砷联合足叶乙甙对慢性髓系白血病细胞(K562)生长的影响,探讨三氧化二砷和足叶乙甙的联合作用对K562细胞生长抑制的作用。从而为三氧化二砷和足叶乙甙联合治疗慢性髓系白血病提供理论依据。
方法:应用细胞培养技术培养慢性髓系白血病细胞(K562),观察三氧化二砷和足叶乙甙对K562细胞生长的影响。采用台盼蓝拒染法和MTT比色法检测K562细胞生长增殖率和生长抑制率;应用AO/EBr荧光染色和流式细胞术测定细胞凋亡率和细胞周期。
结果:
1 K562细胞形态的观察:As2O3和VP-16作用后细胞趋于凋亡及坏死。另外,VP-16作用后,细胞体积较对照明显增大,随时间延长更加明显。
2 台盼蓝拒染法检测K562细胞生长增殖率:坏死细胞着色变蓝。
2.1As2O3作用K562细胞:同一浓度As2O3,随作用时间延长,细胞增殖率显著降低;相同作用时间,随As2O3浓度增加,细胞增殖率明显降低。各组与对照比较均差异,有统计学意义。
2.2VP-16作用K562细胞:同一浓度VP-16,随作用时间延长,细胞增殖率降低;相同作用时间,随浓度增加,细胞增殖率降低,浓度越高越显著。各组与对照比较均差异,有统计学意义。
2.3As2O3和VP-16联合作用K562细胞72h:同一浓度As2O3联合不同浓度VP-16,随VP-16浓度增加,细胞增殖率降低;相同浓度VP-16联合不同浓度As2O3,随As2O3浓度增加,细胞增殖率降低。各组与对照比较均差异,有统计学意义。
3 MTT比色法测定K562细胞生长抑制率:
3.1As2O3作用K562细胞:各浓度As2O3,24h有细胞生长抑制;48h细胞生长抑制明显增强;72h细胞生长抑制最明显,其中1.25μmol/L浓度的细胞生长抑制率为51.62±7.03%(p<0.01)各组与对照比较均差异,有统计学意义。根据结果判断较佳效应时间72h,IC50为1.00μmol/L。
3.2VP-16作用K562细胞:24h细胞生长抑制不明显;48h细胞生长抑制明显;72h细胞生长抑制显著。72hIC50为0.95μg/ml,在0.63-1.25μg/ml之间。各组与对照比较均差异,有统计学意义。
3.3As2O3和VP-16联合作用K562细胞72h:同一浓度As2O3联合VP-16,随VP-16浓度增加,细胞生长抑制率升高;相同浓度VP-16联合As2O3,随As2O3浓度增加,细胞生长抑制率也升高。各组与对照比较均差异,有统计学意义。
4 荧光染色检测K562细胞作用72h凋亡率:活细胞核呈黄绿色均匀荧光;凋亡细胞核呈黄绿色致密浓聚在核膜内侧、胞膜呈泡状膨出;坏死细胞呈橙红色荧光。
4.1As2O3作用72h,K562细胞凋亡率随浓度增加而增加,然后下降。与对照比较(p<0.01)各组与对照比较均差异,有统计学意义。
4.2VP-16作用72h,K562细胞凋亡率随浓度加大而增加。与对照比较(p<0.05)各组与对照比较均差异,有统计学意义。
4.3As2O3和VP-16联合作用K562细胞72h:同一浓度As2O3,随VP-16浓度增加,细胞凋亡率增加;相同浓度VP-16,细胞凋亡率随As2O3浓度加大而升高。如0.25μmol/LAs2O3联合0.16、0.31、0.63、1.25μg/mlVP-16,细胞凋亡率为26.51士3.62%、28.75士4.31%、55.76±8.67%、65.53士6.38%(p<0.05);1.25μg/mlVP-16联合2.50、5.00、10.00μmol/LAs2O3,细胞凋亡率为65.53士6.38%、69.59士7.46%、78.52士8.23%(p<0.05)各组与对照比较均差异,有统计学意义。
5 流式细胞仪检测K562细胞作用72h细胞周期:
5.1As2O3作用后,随As2O3浓度增加,K562细胞G0/G1期比例逐步增高,S期细胞逐渐减少。
5.2VP-16作用后,K562细胞出现异倍体,随VP-16浓度增加,异倍体比例明显增加,异倍体中G0/G1期比例显著升高(>90%);二倍体比例明显减少,二倍体中G0/G1期比例逐步增高,S期细胞逐渐减少。
5.3As2O3和VP-16联合作用K562细胞后,细胞出现异倍体,同一浓度As2O3随VP-16浓度增加,异倍体比例增加,异倍体中G0/G1期比例显著升高(>90%):二倍体比例减少,二倍体中G0/G1期比例逐步增高,S期细胞逐渐减少。相同浓度VP-16随As2O3浓度增加,异倍体比例增加,异倍体中G0/G1期比例显著升高(>90%);二倍体比例减少,二倍体中G0/G1期比例逐步增高,S期细胞逐渐减少。
结论:
1 在一定的浓度和时间范围内,三氧化二砷显著抑制K562细胞株生长,其抑制作用与剂量、时间呈依赖性。
2 在一定的浓度和时间范围内,足叶乙甙明显抑制K562细胞株生长,其抑制作用与剂量、时间呈依赖性。
3 三氧化二砷和足叶乙甙联合应用对K562细胞株的生长抑制作用具有协同作用。
4 三氧化二砷联合足叶乙甙在彼此皆使用超低剂量的情况下抑制K562细胞株生长,使用超低剂量是治疗慢性髓系白血病的新策略。