X射线辐射A549诱发旁效应对BMSCs周期和多向分化潜能的影响及黄芪多糖的干预作用研究

来源 :甘肃中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:UsherChen2431
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目的:通过转条件培养基的方法研究辐射人肺腺癌A549时诱发的旁效应对人骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖、DNA损伤的影响,建立辐射A549细胞诱发BMSCs的旁效应模型,同时观察直接辐射BMSCs和辐射A549细胞产生的旁效应对BMSCs的细胞周期及诱导向神经细胞、骨细胞分化潜能的影响;探讨黄芪多糖(Astragalus polysaccharides,APS)对辐射A549诱发的旁效应引起BMSCs增殖、DNA损伤的防护作用以及APS对直接辐射BMSCs和辐射A549细胞时诱发的旁效应引起BMSCs周期、多向分化潜能影响的调节作用,为电离辐射治癌的安全性及辐射防护提供科学依据。  方法:  1.采用CCK-8法于辐射后24h、48h、72h、96h、120h分别检测不同浓度的APS提前干预三天后进行X射线2Gy辐射的BMSCs增殖水平的变化,筛选APS最佳有效浓度;  2.通过转条件培养基的方法建立辐射A549细胞诱发BMSCs旁效应模型,以细胞克隆存活率、微核率、DNA损伤水平为生物学终点,确定模型的建立;  3.用50μg/mL的APS对BMSCs提前干预3天后,观察辐射A549细胞诱发旁效应对BMSCs克隆存活率、微核率、DNA损伤水平的影响;  4.采用流式细胞术检测直接辐射和转辐射A549细胞培养基后继续培养18hBMSCs的细胞周期变化,Western blot检测CyclinD1、p21、p53以及p27这四个与G1期阻滞相关的蛋白表达变化,实验分为空白对照组(CTRL)、单纯黄芪多糖组(APS)、辐射模型组(IR)和药物干预组(APS+IR)以及转移未辐射A549细胞培养基的空白对照组(CTRL)、转移未辐射A549细胞培养基的单纯加药组(APS)、转移辐射A549细胞培养基的旁效应组(A549 Medium)和转移辐射A549细胞培养基的加药旁效应组(APS+A549 Medium);  5.采用经典的BMSCs诱导剂1mmoL/L的β-巯基乙醇诱导各组细胞向神经细胞分化,直接辐射组细胞在 X射线辐射后,旁效应组细胞在转移条件培养基之后,加入β-巯基乙醇(1mmoL/L)进行诱导,连续诱导5h后,倒置显微镜下观察各组细胞形态、计数成神经细胞数量以及各组成神经细胞突触长度的变化;甲苯胺蓝染色观察各组细胞尼氏体表达量的变化;Western blot检测成神经相关标记蛋白神经巢蛋白(Nestin)及神经元特异性烯醇化酶(NSE)表达量的变化;  6.采用BMSCs成骨分化专用诱导剂诱导各组细胞向成骨细胞分化。茜素红染色观察各组成骨细胞钙结节形成面积变化;Western blot检测成骨细胞标记相关蛋白骨桥蛋白(OPN)和骨钙蛋白(OCN)表达量的变化。  结果:  1.与对照组相比较,辐射后各组BMSCs增殖水平明显降低(P<0.05),与辐射组相比较,12.5μg/mL的黄芪多糖在辐射后第四天和第五天可以明显促进BMSCs的增殖(P<0.05);25μg/mL的黄芪多糖在辐射后第三、第四和第五天时可以明显促进BMSCs的增殖(P<0.05),50μg/mL和100μg/mL的黄芪多糖提前干预3天后具有明显的促进辐射后BMSCs的增殖(P<0.05),而50μg/mL的黄芪多糖干预组与其它浓度在同一时间点相比OD值最大,故选50μg/mL黄芪多糖作为最佳药物浓度;  2.与对照组相比,辐射旁效应组细胞的克隆增殖率降低(P<0.05),微核率升高(P<0.05),转移辐射 A549细胞培养基后0.5h就出现了免疫荧光焦点,差异具有统计学意义(P<0.05),2h免疫荧光焦点数目最多,并随着时间的推移,免疫荧光焦点逐渐减少(P<0.05);  3.当提前给予50μg/mL的黄芪多糖干预BMSCs3天后,辐射旁效应组细胞的克隆增殖率增高(P<0.05),微核率降低(P<0.05),0.5h、2h和6h出现的免疫荧光焦点数目减少,(P<0.05),12h和24h免疫荧光焦点数目减少,差异没有统计学意义(P>0.05);  4.直接辐射组和辐射旁效应组细胞出现明显的G1期阻滞(P<0.05);而当给予50μg/mL的黄芪多糖提前干预后,直接辐射组和辐射旁效应组细胞G1期的比例降低(P<0.05);蛋白印迹结果表明直接辐射组细胞p21、p53、p27蛋白水平增加(P<0.05),CyclinD1蛋白水平降低(P<0.05),而当给予50μg/mL的黄芪多糖提前干预后,p21、p53、p27蛋白水平降低(P<0.05),CyclinD1蛋白水平升高(P<0.05);  5.倒置显微镜观察,诱导后各组细胞中均出现了折光性增强,胞体变小、变圆,并伸出突触的神经细胞;直接辐射组和辐射旁效应组中分化为神经细胞的数量减少(P<0.05),突触长度变短(P<0.05),当给予黄芪多糖提前干预后,分化为神经细胞的数量增多(P<0.05),突触长度变长(P<0.05);甲苯胺蓝结果显示:直接辐射组和辐射旁效应组分化为神经细胞中尼氏体的表达量降低(P<0.05),当给予黄芪多糖提前干预后,分化为神经细胞中尼氏体的表达量增加(P<0.05);Western blot条带显示:直接辐射组和辐射旁效应组中神经细胞标记蛋白NSE和Nestin的蛋白表达降低(P<0.05),当给予黄芪多糖提前干预后,NSE和Nestin的蛋白表达升高(P<0.05);  6.茜素红染色结果显示:直接辐射组和辐射旁效应组细胞分化为成骨细胞分泌的钙结节面积减少(P<0.05),当给予黄芪多糖提前干预后,钙结节面积增加(P<0.05);Western blot条带显示:直接辐射组和辐射旁效应组中成骨细胞标记蛋白OPN和OCN的蛋白表达降低(P<0.05),当给予黄芪多糖提前干预后,OPN和OCN的蛋白表达升高(P<0.05)。  结论:通过转移条件培养基可以诱导BMSCs增殖异常、微核和Foci点的形成;直接辐射和辐射诱发的旁效应可以引起BMSCs的G1周期阻滞、成神经、成骨分化潜能的降低,其G1期阻滞可能与CyclinD1、p21、p53、p27蛋白的异常表达有关;APS对辐射A549细胞诱发BMSCs的基因组不稳定性具有保护作用,可以通过调节CyclinD1、p21、p53、p27蛋白的异常表达来调节周期紊乱,同时对辐射和辐射诱发的旁效应引起 BMSCs的成神经、成骨分化潜能的影响具有保护作用。
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