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【摘要】目的研究納米羟基磷灰石（nHAP）对卵巢癌细胞株SKOV3生长的影响及其作用机制。方法培养卵巢癌SKOV3细胞，分别计算出nHAP对卵巢癌SKOV3细胞的30%、50%、70%抑制浓度（IC30、IC50、IC70），绘制量效曲线和时效曲线。选用IC50的nHAP作用卵巢癌SKOV3细胞48 h，与无nHAP的对照组卵巢癌SKOV3细胞对比，分别进行透射电镜观察、流式细胞仪检测。结果 nHAP作用48 h后，不同浓度nHAP对卵巢癌SKOV3细胞均表现出抑制作用，nHAP对卵巢癌SKOV3细胞的IC30、IC50、IC70分别为946、2883、6080 mg/L。IC30、IC50、IC70的nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞 48 h期间，抑制率随时间延长而升高，48 h后抑制率增速变缓。形态学观察和定量分析显示IC50的nHAP作用卵巢癌SKOV3细胞48 h可诱导其凋亡，其凋亡率为（4332±1253）%，对照组为（1088±548）%，组间比较差异有统计学意义（P<005），且与对照组比较，IC50的nHAP作用下的卵巢癌SKOV3细胞G0/G1期百分比高、S期细胞百分比低（P均<005）。结论nHAP对卵巢癌细胞株SKOV3的生长具有明显的抑制作用，其机制可能是nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的S期，诱导肿瘤细胞凋亡。
【关键词】纳米羟基磷灰石；卵巢癌；细胞株
Effect of nanoscale hydroxyapatite on ovarian cancer cell lineHan Lili， Zhang Huihui， Ma Huifang， Fu Li Department of Obstetrics and Gynecology， the Second Hospital of Jilin University， Changchun 130041， China
Corresponding author， Fu Li， Email：doctorfuli@sinacom
【Abstract】ObjectiveTo investigate the effect and mechanism of nanoscale hydroxyapatite （nHAP） upon the growth of ovarian cancer cell line SKOV3 MethodsThe ovarian cancer cell line SKOV3 was cultured The 30%， 50% and 70%inhibitory concentrations （IC30， IC50 and IC70） of nHAP upon the ovarian cancer cell line SKOV3 were calculated， and the doseeffect and timeeffect curves were delineated The SKOV3 cells treated with IC50 of nHAP and those untreated with nHAP were prepared for transmission electron microscopic observation and flow cytometry detection ResultsAfter nHAP treatment for 48 h， different concentrations of nHAP could inhibit the growth of ovarian cancer SKOV3 cells The IC30， IC50 and IC70 of ovarian cancer SKOV3 cells were calculated as 946， 2883 and 6080 mg/L， respectively During the 48h period of different concentrations of nHAP treatment， the inhibitory rate was elevated over time and remained slow and stable after 48 h Morphological observation and quantitative analysis demonstrated that 48h treatment with IC50 of nHAP could induce the apoptosis of ovarian cancer SKOV3 cells with a apoptosis rate of （4332±1253）%， significantly higher compared with （1088±548）% in the control group（P<005） Compared with the control group， the percentage of SKOV3 cells at G0/G1 phase was significantly higher， whereas the proportion of SKOV3 cells at S phase was considerably lower after treatment with IC50 of nHAP（both P<005） ConclusionsnHAP exerts significant effect upon suppressing the growth of ovarian cancer cell line SKOV3 The underlying mechanism is probably that nHAP affects the ovarian cancer SKOV3 cells during the S phase and induces the apoptosis of cancer cells 【Key words】Nanoscale hydroxyapatite； Ovarian cancer； Cell line
羟基磷灰石（HAP）的主要成分为钙和磷，因其生物相容性作用，常被用作骨修复生物材料[1]。近年研究报道，纳米HAP（nHAP）本身也具有抑制结肠癌、肝癌细胞的作用[27]。目前笔者尚未见nHAP对卵巢癌细胞的作用及相关机制研究，为此本研究观察了nHAP对卵巢癌细胞株SKOV3的生长抑制作用，并进一步深入探讨其机制，现报告如下。
材料与方法
一、材料
卵巢癌细胞株SKOV3由吉林大学第二医院妇科实验室提供。RPMI 1640培养基、小牛血清、碘化丙啶（PI）、胰酶、MTT选自美国Sigma公司，其余试剂均选自国产分析纯。nHAP长约60～80 nm，半径约5～10 nm。
二、方法
1卵巢癌SKOV3细胞的培养
适宜条件下于含小牛血清的RPMI 1640培养基中培养卵巢癌SKOV3细胞，隔日换液，按1∶3的比例传代。
2卵巢癌SKOV3细胞在nHAP中的生长情况检测
将nHAP用培养液配成 10种梯度浓度（10、20、50、100、150、200、250、300、350、400 mg/L），选对数期生长的卵巢癌SKOV3细胞进行试验。接种于96孔板，孵箱培养24 h后弃培养液，分别加入调配好的10种梯度浓度nHAP液，对照组为等量卵巢癌SKOV3细胞加等量培养液，每浓度设8复孔，48 h后每孔再加5 g/L的MTT 20 μl，继续培养4 h。吸净液体后每孔加入150 μl二甲亚砜。均匀摇动10 min，酶标仪测OD450值（OD值）。计算nHAP作用下的细胞抑制率，绘制量效曲线，并分别计算出nHAP 对卵巢癌SKOV3细胞的30%、50%、70%抑制浓度（IC30、IC50、IC70）。同法接种96孔板，24 h后弃培养液，此时分别加入IC30、IC50和IC70的nHAP，培养24、48、72、96、120、144 h时，MTT法检测细胞抑制情况，试验重复3次，结果取平均值。绘制这3种浓度nHAP下卵巢癌SKOV3細胞生长的时效曲线。细胞存活率（%）=（试验组OD值-空白组OD值）/（对照组OD值-空白组OD值）×100%；细胞抑制率（%）=1-（试验组OD值-空白组OD值）/（对照组OD值-空白组OD值）×100%[4]。
3nHAP作用后卵巢癌SKOV3细胞的形态观察
48 h后收集对照组和IC50的nHAP作用下的卵巢癌SKOV3细胞（试验组），戊二醛固定，磷酸盐缓冲液（PBS）清洗，1%OsO4再固定，PBS再清洗。脱水后以Epon812树脂包埋3 h，切片、双重染色后用透射电子显微镜观察。
4细胞周期分析
流式细胞仪检测各组细胞周期的比例，用Sub G1峰法分析各组细胞的凋亡率。
三、统计学处理
采用SPSS 190处理数据，计量资料以±s表示，组间比较采用t检验；计数资料以百分率表示。P<005为差异有统计学意义。
结果
一、nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的量效曲线
nHAP作用48 h后，10种不同浓度nHAP对卵巢癌SKOV3细胞均表现抑制作用，见图1。当nHAP浓度≤100 mg/L时，抑制率随浓度增高而增高。当HAP浓度>100 mg/L后，抑制率增加速度变缓。nHAP对SKOV3的IC30、IC50、IC70分别为946、2883、6080 mg/L。
图1nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞48 h的量效曲线
二、nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的时效曲线
IC30、IC50、IC70的nHAP作用卵巢癌SKOV3细胞48 h期间，抑制率随时间延长而升高，48 h后抑制率增速变缓，见图2。
三、nHAP对卵巢癌SKOV3细胞形态学影响
1光镜下细胞形态
光镜下，对照组卵巢癌SKOV3细胞呈贴壁生长，呈略圆形或多角形，核较大，多为单核，可见较多核分裂相。与对照组相比，经IC50 nHAP作用48 h的试验组SKOV3细胞密度降低，细胞间隙增宽，且形态不规则，核分裂相减少，见图3。
与无nHAP的对照组卵巢癌SKOV3细胞对比，试验组G0/G1期百分比高，S期细胞百分比低，2组间比较差异有统计学意义（P均<005），2组G2/M期细胞百分比比较差异无统计学意义（P>005）。试验组凋亡率高于对照组（P<005），见表1。
讨论
1992年Hideki等采用液相沉淀法合成纳米羟基磷灰石微晶体，并意外发现HAP微晶体对Ca9表1IC50的nHAP对卵巢癌SKOV3细胞周期和凋亡率的影响（±s）%组别例数细胞周期G0/G1期S期G2/M期凋亡率对照组106065±5722598±4541337±6551088± 548试验组106833±4001893±2711273±3484332±1253t值3479421702737501P值000300010789<0001肿瘤细胞的增殖也有明显的抑制作用。在随后的研究中发现HAP纳米粒子对多种肿瘤细胞的生长均有抑制作用[27]。
本研究显示，nHAP能抑制卵巢癌SKOV3细胞生长，当nHAP≤100 mg/L时，nHAP对卵巢癌SKOV3细胞的抑制率随浓度增高而增高，而IC30、IC50、IC70的nHAP在48 h内对卵巢癌SKOV3细胞的抑制率随时间延长而升高，表明48 h内为其敏感期。
目前尚未明确nHAP对肿瘤细胞的抑制机制，本研究为了探讨nHAP抑制卵巢癌SKOV3细胞生长的机制，首先对SKOV3 细胞进行了形态学观察，发现试验组细胞呈凋亡形态学改变，胞核和胞浆内有大量的nHAP，因此考虑为nHAP体积小，可通过胞膜、核膜引起DNA损伤，导致细胞凋亡。有学者认为，nHAP非特异性的吞噬能力与黏附能力密切相关。纳米级材料具有较大的表面能，与非nHAP相比更容易被肿瘤细胞所吞噬[89]。 本研究還通过流式细胞仪定量分析了对照组与试验组的细胞周期所占比例和凋亡率。在细胞周期中，正常情况下细胞一旦进入S期、开始合成DNA，就会不间断地、有顺序地通过细胞的各个周期，完成细胞分裂，直至G1期，因此细胞的增殖通常是由DNA合成开始所控制的。本研究显示，用药组的S期细胞明显少于对照组，而G0/G1期细胞多于对照组，因此我们认为nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的S期，使其凋亡，不能达到G2期，最终不能完成细胞分裂和增殖。
综上所述，nHAP有抑制卵巢癌细胞株SKOV3生长的作用，其机制可能是nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的S期，诱导肿瘤细胞凋亡。参考文献
[1]Matsumoto T， Okazaki M， Inoue M， Yamaguchi S， Kusunose T， Toyonaga T， Hamada Y， Takahashi J Hydroxyapatite particles as a controlled release carrier of proteinBiomaterials，2004，25（17）：38073812
[2]王雄飞，刘春庆，刘志苏，唐胜利羟基磷灰石纳米粒子瘤内注射对兔肝VX2肿瘤生长的影响 武汉大学学报（医学版） 2011，32（1）：1215
[3]刘志苏，唐胜利，艾中立，胡军 羟基磷灰石纳米粒子对人肝癌和结肠癌细胞生长的抑制作用 中华实验外科杂志，2006，23（3）：266268
[4]高瑞萍，葛秀君， 蒋立艳，谢谦，王晓红人卵巢腺癌多药耐药细胞株OVCAR/DDP的建立及生物学特性评价 新医学，2012，43（1）：2225
[5]Kulal R， Jayanti I， Sambashivaiah S， Bilchodmath SAn invitro comparison of nano hydroxyapatite， novamin and proargin desensitizing toothpastes——a SEM study J Clin Diagn Res，2016，10（10）：ZC51ZC54
[6]宋杨，王晓飞，王宇光，董凡，吕培军 纳米羟基磷灰石对人脂肪干细胞共混物三维生物打印影响的初步研究，北京大学学报（医学版），2016，48（5）：894899
[7]杨敏，赵颜忠，王国慧，谭娟，朱晒红 功能性纳米羟基磷灰石与细胞相互作用及其机制中南大学学报（医学版），2016，41（9）：937945
[8]Checinska A， Hoogeland BS， Rodriguez JA， Giaccone G， Kruyt FARole of XIAP in inhibiting cisplatininduced caspase activation in nonsmall cell lung cancer cells： a small molecule Smac mimic sensitizes for chemotherapyinduced apoptosis by enhancing caspase3 activationExp Cell Res，2007，313（6）：12151224
[9]Chen MH， Hanagata N， Ikoma T， Huang JY， Li KY， Lin CP， Lin FHHafniumdoped hydroxyapatite nanoparticles with ionizing radiation for lung cancer treatmentActa Biomater，2016，37：165173
（收稿日期：20170605）
（本文编辑：林燕薇）
【关键词】纳米羟基磷灰石；卵巢癌；细胞株
Effect of nanoscale hydroxyapatite on ovarian cancer cell lineHan Lili， Zhang Huihui， Ma Huifang， Fu Li Department of Obstetrics and Gynecology， the Second Hospital of Jilin University， Changchun 130041， China
Corresponding author， Fu Li， Email：doctorfuli@sinacom
【Abstract】ObjectiveTo investigate the effect and mechanism of nanoscale hydroxyapatite （nHAP） upon the growth of ovarian cancer cell line SKOV3 MethodsThe ovarian cancer cell line SKOV3 was cultured The 30%， 50% and 70%inhibitory concentrations （IC30， IC50 and IC70） of nHAP upon the ovarian cancer cell line SKOV3 were calculated， and the doseeffect and timeeffect curves were delineated The SKOV3 cells treated with IC50 of nHAP and those untreated with nHAP were prepared for transmission electron microscopic observation and flow cytometry detection ResultsAfter nHAP treatment for 48 h， different concentrations of nHAP could inhibit the growth of ovarian cancer SKOV3 cells The IC30， IC50 and IC70 of ovarian cancer SKOV3 cells were calculated as 946， 2883 and 6080 mg/L， respectively During the 48h period of different concentrations of nHAP treatment， the inhibitory rate was elevated over time and remained slow and stable after 48 h Morphological observation and quantitative analysis demonstrated that 48h treatment with IC50 of nHAP could induce the apoptosis of ovarian cancer SKOV3 cells with a apoptosis rate of （4332±1253）%， significantly higher compared with （1088±548）% in the control group（P<005） Compared with the control group， the percentage of SKOV3 cells at G0/G1 phase was significantly higher， whereas the proportion of SKOV3 cells at S phase was considerably lower after treatment with IC50 of nHAP（both P<005） ConclusionsnHAP exerts significant effect upon suppressing the growth of ovarian cancer cell line SKOV3 The underlying mechanism is probably that nHAP affects the ovarian cancer SKOV3 cells during the S phase and induces the apoptosis of cancer cells 【Key words】Nanoscale hydroxyapatite； Ovarian cancer； Cell line
羟基磷灰石（HAP）的主要成分为钙和磷，因其生物相容性作用，常被用作骨修复生物材料[1]。近年研究报道，纳米HAP（nHAP）本身也具有抑制结肠癌、肝癌细胞的作用[27]。目前笔者尚未见nHAP对卵巢癌细胞的作用及相关机制研究，为此本研究观察了nHAP对卵巢癌细胞株SKOV3的生长抑制作用，并进一步深入探讨其机制，现报告如下。
材料与方法
一、材料
卵巢癌细胞株SKOV3由吉林大学第二医院妇科实验室提供。RPMI 1640培养基、小牛血清、碘化丙啶（PI）、胰酶、MTT选自美国Sigma公司，其余试剂均选自国产分析纯。nHAP长约60～80 nm，半径约5～10 nm。
二、方法
1卵巢癌SKOV3细胞的培养
适宜条件下于含小牛血清的RPMI 1640培养基中培养卵巢癌SKOV3细胞，隔日换液，按1∶3的比例传代。
2卵巢癌SKOV3细胞在nHAP中的生长情况检测
将nHAP用培养液配成 10种梯度浓度（10、20、50、100、150、200、250、300、350、400 mg/L），选对数期生长的卵巢癌SKOV3细胞进行试验。接种于96孔板，孵箱培养24 h后弃培养液，分别加入调配好的10种梯度浓度nHAP液，对照组为等量卵巢癌SKOV3细胞加等量培养液，每浓度设8复孔，48 h后每孔再加5 g/L的MTT 20 μl，继续培养4 h。吸净液体后每孔加入150 μl二甲亚砜。均匀摇动10 min，酶标仪测OD450值（OD值）。计算nHAP作用下的细胞抑制率，绘制量效曲线，并分别计算出nHAP 对卵巢癌SKOV3细胞的30%、50%、70%抑制浓度（IC30、IC50、IC70）。同法接种96孔板，24 h后弃培养液，此时分别加入IC30、IC50和IC70的nHAP，培养24、48、72、96、120、144 h时，MTT法检测细胞抑制情况，试验重复3次，结果取平均值。绘制这3种浓度nHAP下卵巢癌SKOV3細胞生长的时效曲线。细胞存活率（%）=（试验组OD值-空白组OD值）/（对照组OD值-空白组OD值）×100%；细胞抑制率（%）=1-（试验组OD值-空白组OD值）/（对照组OD值-空白组OD值）×100%[4]。
3nHAP作用后卵巢癌SKOV3细胞的形态观察
48 h后收集对照组和IC50的nHAP作用下的卵巢癌SKOV3细胞（试验组），戊二醛固定，磷酸盐缓冲液（PBS）清洗，1%OsO4再固定，PBS再清洗。脱水后以Epon812树脂包埋3 h，切片、双重染色后用透射电子显微镜观察。
4细胞周期分析
流式细胞仪检测各组细胞周期的比例，用Sub G1峰法分析各组细胞的凋亡率。
三、统计学处理
采用SPSS 190处理数据，计量资料以±s表示，组间比较采用t检验；计数资料以百分率表示。P<005为差异有统计学意义。
结果
一、nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的量效曲线
nHAP作用48 h后，10种不同浓度nHAP对卵巢癌SKOV3细胞均表现抑制作用，见图1。当nHAP浓度≤100 mg/L时，抑制率随浓度增高而增高。当HAP浓度>100 mg/L后，抑制率增加速度变缓。nHAP对SKOV3的IC30、IC50、IC70分别为946、2883、6080 mg/L。
图1nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞48 h的量效曲线
二、nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的时效曲线
IC30、IC50、IC70的nHAP作用卵巢癌SKOV3细胞48 h期间，抑制率随时间延长而升高，48 h后抑制率增速变缓，见图2。
三、nHAP对卵巢癌SKOV3细胞形态学影响
1光镜下细胞形态
光镜下，对照组卵巢癌SKOV3细胞呈贴壁生长，呈略圆形或多角形，核较大，多为单核，可见较多核分裂相。与对照组相比，经IC50 nHAP作用48 h的试验组SKOV3细胞密度降低，细胞间隙增宽，且形态不规则，核分裂相减少，见图3。
与无nHAP的对照组卵巢癌SKOV3细胞对比，试验组G0/G1期百分比高，S期细胞百分比低，2组间比较差异有统计学意义（P均<005），2组G2/M期细胞百分比比较差异无统计学意义（P>005）。试验组凋亡率高于对照组（P<005），见表1。
讨论
1992年Hideki等采用液相沉淀法合成纳米羟基磷灰石微晶体，并意外发现HAP微晶体对Ca9表1IC50的nHAP对卵巢癌SKOV3细胞周期和凋亡率的影响（±s）%组别例数细胞周期G0/G1期S期G2/M期凋亡率对照组106065±5722598±4541337±6551088± 548试验组106833±4001893±2711273±3484332±1253t值3479421702737501P值000300010789<0001肿瘤细胞的增殖也有明显的抑制作用。在随后的研究中发现HAP纳米粒子对多种肿瘤细胞的生长均有抑制作用[27]。
本研究显示，nHAP能抑制卵巢癌SKOV3细胞生长，当nHAP≤100 mg/L时，nHAP对卵巢癌SKOV3细胞的抑制率随浓度增高而增高，而IC30、IC50、IC70的nHAP在48 h内对卵巢癌SKOV3细胞的抑制率随时间延长而升高，表明48 h内为其敏感期。
目前尚未明确nHAP对肿瘤细胞的抑制机制，本研究为了探讨nHAP抑制卵巢癌SKOV3细胞生长的机制，首先对SKOV3 细胞进行了形态学观察，发现试验组细胞呈凋亡形态学改变，胞核和胞浆内有大量的nHAP，因此考虑为nHAP体积小，可通过胞膜、核膜引起DNA损伤，导致细胞凋亡。有学者认为，nHAP非特异性的吞噬能力与黏附能力密切相关。纳米级材料具有较大的表面能，与非nHAP相比更容易被肿瘤细胞所吞噬[89]。 本研究還通过流式细胞仪定量分析了对照组与试验组的细胞周期所占比例和凋亡率。在细胞周期中，正常情况下细胞一旦进入S期、开始合成DNA，就会不间断地、有顺序地通过细胞的各个周期，完成细胞分裂，直至G1期，因此细胞的增殖通常是由DNA合成开始所控制的。本研究显示，用药组的S期细胞明显少于对照组，而G0/G1期细胞多于对照组，因此我们认为nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的S期，使其凋亡，不能达到G2期，最终不能完成细胞分裂和增殖。
综上所述，nHAP有抑制卵巢癌细胞株SKOV3生长的作用，其机制可能是nHAP作用于卵巢癌SKOV3细胞的S期，诱导肿瘤细胞凋亡。参考文献
[1]Matsumoto T， Okazaki M， Inoue M， Yamaguchi S， Kusunose T， Toyonaga T， Hamada Y， Takahashi J Hydroxyapatite particles as a controlled release carrier of proteinBiomaterials，2004，25（17）：38073812
[2]王雄飞，刘春庆，刘志苏，唐胜利羟基磷灰石纳米粒子瘤内注射对兔肝VX2肿瘤生长的影响 武汉大学学报（医学版） 2011，32（1）：1215
[3]刘志苏，唐胜利，艾中立，胡军 羟基磷灰石纳米粒子对人肝癌和结肠癌细胞生长的抑制作用 中华实验外科杂志，2006，23（3）：266268
[4]高瑞萍，葛秀君， 蒋立艳，谢谦，王晓红人卵巢腺癌多药耐药细胞株OVCAR/DDP的建立及生物学特性评价 新医学，2012，43（1）：2225
[5]Kulal R， Jayanti I， Sambashivaiah S， Bilchodmath SAn invitro comparison of nano hydroxyapatite， novamin and proargin desensitizing toothpastes——a SEM study J Clin Diagn Res，2016，10（10）：ZC51ZC54
[6]宋杨，王晓飞，王宇光，董凡，吕培军 纳米羟基磷灰石对人脂肪干细胞共混物三维生物打印影响的初步研究，北京大学学报（医学版），2016，48（5）：894899
[7]杨敏，赵颜忠，王国慧，谭娟，朱晒红 功能性纳米羟基磷灰石与细胞相互作用及其机制中南大学学报（医学版），2016，41（9）：937945
[8]Checinska A， Hoogeland BS， Rodriguez JA， Giaccone G， Kruyt FARole of XIAP in inhibiting cisplatininduced caspase activation in nonsmall cell lung cancer cells： a small molecule Smac mimic sensitizes for chemotherapyinduced apoptosis by enhancing caspase3 activationExp Cell Res，2007，313（6）：12151224
[9]Chen MH， Hanagata N， Ikoma T， Huang JY， Li KY， Lin CP， Lin FHHafniumdoped hydroxyapatite nanoparticles with ionizing radiation for lung cancer treatmentActa Biomater，2016，37：165173
（收稿日期：20170605）
（本文编辑：林燕薇）