|  端粒酶是维持端粒长度、确保肿瘤细胞不退出细胞周期而得 以永生化的关键之一。85% 的肿瘤细胞表达端粒酶活性,端粒 酶的激活与肿瘤增殖密切相关,因此端粒酶成为治疗恶性肿瘤的 一个理想的靶点。近年来寻找和研究端粒酶抑制剂是国内外研 究的一个热点。本课题组前期研究汉黄芩素表明在体外它具有 诱导卵巢癌细胞凋亡作用,能抑制端粒酶活性的表达u 。本研 究通过动物实验,观察汉黄芩素对肿瘤生长的抑制作用,并研究 其对移植人卵巢癌SKOV3细胞裸鼠组织端粒酶蛋白hTERT影 响与凋亡的相关性。
1 材料
1.1 细胞人卵巢癌SKOV3细胞由广西肿瘤防治研究所提供。 培养于含10%的小牛血清,100 u/m1青霉素和100 ml链霉素的RPMI一1640培养液中,37% ,5%CO 培养箱中孵育培养、传代。
1.2 药物汉黄芩素是从黄芩根中分离出的一种单体,分子量为 284 kDa,黄色晶体,其化学性质、理化性质、光谱数据参见文 献 J。注射用顺铂(冻干型),齐鲁制药有限公司生产。
1.3 裸鼠裸鼠由上海斯莱克实验动物有限公司提供,4周龄, 约20 g左右,雌性,生产许可证SCXK(沪)2004—0005。
2 方法
2.1 动物分组及给药将对数生长期的人卵巢癌细胞SKOV3经 胰酶消化后,制备成10 /ml的细胞悬液,每只裸鼠腋部皮下接种 0.2 ml,约2周后接种原位出现肿瘤,成功率为27/30。选取其中 25只裸鼠随机分为5组即:汉黄芩素高剂量A组600 mg·kg · d ;低剂量B组300 mg·kg~ ·d ;常规治疗C组腹腔注射 顺铂3 mg·kg~ ·d~;联合用药D组同时用腹腔注射顺铂3 mg · ~ · d 和灌胃给药600 mg·kg~ ·d~;空白对照E组灌生 理盐水10 m1.kg~ ·d ;采用灌胃给药开始治疗,共用药10 d。 停药7 d后处死所有裸鼠,取瘤块并分成约0.1 份,福尔马林 固定,石蜡包埋。常规HE染色。
2.2 检测裸鼠组织中hTERT,Bcl一2,Bax蛋白的表达方法采用抗生素一生物素过氧化酶复合物(S—P)免疫组化法。
组织切片0.4 m,55% 烤片过夜,常规脱蜡,高压修复抗 原,PBS洗涤3次。3%H202孵育,室温5~lOmin,H 02要覆盖 组织,PBS洗涤3次,滴加1:100的1抗,孵育1 h。PBS洗涤3 次。滴加生物素标记的第2抗体,37% ,10~15rain,PBS洗涤3 次。DAB显色,用中性树脂封片。
对照设置:阳性对照片染色步骤同上述;阴性对照片用PBS 代替一抗;其余步骤同上。
2.3 检测裸鼠组织中凋亡指数表达(TUNEL法)组织切片,常 规脱蜡,20~g/ml的蛋白酶K室温下消化20 rain,PBS洗5 rain x 3次。3%H 0 甲醇液阻断内源性过氧化物酶20 rain。PBS洗5 min×3次。3%牛血清白蛋白阻断20 min,PBS洗涤,TUNEL反 应液,60 min,PBS洗3次,加入转换液,37℃ ,30 rain。PBS洗涤3 次。DAB显色,3~5 min,苏木素染l0~20 rain,电吹风吹干,中 性树脂封片。
对照设置:阳性照片为加TUNEL反应液前用DNA酶I消化 30rain,阴性对照片不加TUNEL反应液中的TdT,其余步骤同上。
2.4 免疫组化判断
2.4.1 对照染色每批染色的阳性对照片应显示为阳性,阴性对 照片应显示为阴性,否则整批片重染。
2.4.2 免疫组化染色阳性判断标准hTERT蛋白阳性反应位于 胞浆和胞核中表达;Bcl一2,Bax蛋白阳性反应位于胞浆内表达, 呈棕褐色或棕黄色。
2.4.3 免疫组化染色分级在全片上、下、左、右、中各随机选取 一个400倍视野,观察每个视野中阳性细胞的染色强度及该强度 细胞占视野中所有癌细胞的百分率。
分级:按阳性细胞占总细胞数的百分率分4级,I级:5% ~ 25% ;II级:26% ~50% ;III级:51% ~75% ;IV级:>75% 。≥ 5%作为阳性标准,<5%作为阴性标准。
阳性细胞的染色强度分为4级:1级:(±);2级:(+);3级:(+ +);4级:(+++)。各阳性对照片的染色强度定为4级作为参照。
一个视野的免疫组化染色得分 =该视野中的各种染色强 度与该强度阳性细胞的百分率级别的乘积之和,即染色强度为1 级的阳性细胞百分率级别×1+染色强度为2级的阳性细胞百分 率级别X2+染色强度为3级的阳性细胞百分率级别X 3+染色 强度为4级的阳性细胞百分率级别X 4。该组织的免疫组化染色 综合得分=5个视野的免疫组化染色得分之总和÷5。
2.4.4 细胞凋亡判断及记数凋亡细胞核固缩呈圆形或椭圆形、 蓝黑色,染色体沿核膜形成半月状或新月状,部分核凝固成致密 小圆球形。光镜下随机选取5个以上高倍视野,每个视野不少于 1000个细胞,按阳性细胞占细胞总数的百分率作为凋亡指数。
2.5 统计学分析用SPSS13.0统计软件,数据以均数±标准差 表示,两样本均数的比较用t检验。多个样本均数的比较,方差 齐用q检验法,方差不齐用秩和检验;率的比较用确切概率法;相 互依存关系的检验用方差分析F检验。
3 结果
3.1 肿瘤组织病理学观察各组裸鼠解剖时均未见胸水、腹水; 联合组瘤体最小,易剥离,血供较差,切面灰白,并有液化坏死区 域。显微镜下见对照组癌细胞生长旺盛,形成癌巢,细胞形态不 规则,大小不等,核大呈圆形或卵圆形,核膜增厚,核分裂相较多。 药物作用后联合用药D组癌细胞呈大片坏死,结构不清,大部分 癌细胞崩解,偶见残余的癌细胞,间质纤维化,角质物质增多癌组 织发生退行性变化,高剂量A组、低剂量B组及常规治疗C组癌 细胞变性坏死,偶见核分裂相,部分癌细胞核固缩,肿瘤退行性变 较对照E组明显。各组HE染色见图1。
3.2 裸鼠肿瘤组织hTERT蛋白表达hTERT蛋白阳性表达大部 分在胞浆,少部分在胞核,(见图2)。染色综合得分比较(见表 1)。各用药组与对照组比较,有统计学差异(P <0.05);用药组 问两两比较,有统计学差异(P <0.05)
3.3 裸鼠肿瘤组织Bcl一2蛋白表达Bcl一2蛋白阳性表达在胞 浆,(见图3)。染色综合得分比较(见表2)。各用药组与对照组 比较,有统计学差异(P<0.05);用药组问两两比较,有统计学差 异(P <0.05)。
3.4 裸鼠肿瘤组织Bax蛋白表达Bax蛋白阳性表达在胞浆, (见图4)。染色综合得分比较(见表3)。各用药组综合得分高 于对照组,有统计学差异(P<0.05);用药组间两两比较。有统计 学差异(P <0.05)。
3.5 裸鼠肿瘤组织凋亡指数的变化表达凋亡细胞核固缩呈圆 形或椭圆形、蓝黑色,染色体沿核膜形成半月状或新月状。部分 核凝固成致密小圆球形,(见图5)。凋亡指数的变化(见表4), 其直方图,(见图6)。各用药组与对照组比较,有统计学差异(P <0.05),A组与B组、A组与C组、B组与D组、C组与D组相 比,有统计学差异(P <0.01)
凋亡指数:联合用药D组>高剂量A组>顺铂常规化疗C 组>低剂量B组>对照E组。
3.6 裸鼠组织不同组hTERT,BC1—2及Bax染色综合得分比较 根据表1—3,将测定各蛋白表达的结果汇总,获得直方图。见 图7。
从图7结果可知,hTERT与Bcl一2表达:联合用药D组< 高剂量A组<顺铂常规化疗C组<低剂量B组<对照E组;Bax 表达:联合用药D组>高剂量A组>顺铂常规化疗C组>低剂 量B组>对照E组。
4 结论
细胞凋亡(apoptosis)是细胞在一定生理或病理条件下,遵循 自身的程序,自我结束生命的过程。它是一个主动的、高度有序 的、多基因控制的、一系列酶参与的过程,BC1—2,Bax是与凋亡 最相关的调控基因。
Bel一2最初是从人的滤泡性B细胞淋巴瘤中分离出来的, 它定位于人第18号染色体,在淋巴瘤中极易发生染色体易位t (14;18),使Bcl一2与14号染色体上IgH基因并列导致过度表 达,是至今为止研究最深入、最广泛的凋亡调控基因之一。Bcl一 2基因表达产物是一种细胞内膜蛋白,主要位于线粒体内膜、内 质网和核膜 j。通过抵抗多种形式的细胞死亡,延长细胞寿命, 使细胞数目累积增多而促进肿瘤的形成。本实验结果显示,裸鼠 肿瘤组织空白对照组Bcl一2染色综合得分最高,随着汉黄芩素 和顺铂作用后抑瘤率的增强,Bcl一2染色综合得分下降,表明 Bcl一2与肿瘤形成有关。Bcl一2的抗凋亡机制有以下几种可 能:①Bcl一2具有膜转运功能,能抑制细胞内质网Ca 的释放, 而细胞凋亡中DNA消化需要ca 依赖性核酸内切酶参与,推测 Bcl一2可通过改变细胞器的ca“来抑制凋亡_4 J。②Bcl一2能够 抑制线粒体膜通透性转运孔开放和维持线粒体跨膜电位,进而阻 止线粒体内细胞色素C和凋亡诱导因子的释放,从而抑制凋 亡 ;③Bcl一2通过其BH 结构与Ced一4/Apaf一1结合,扣押 Apaf一1/capase一9复合物或抑制其形成,进而抑制凋亡 。本 实验发现裸鼠组织经药物作用后,随着药物抑制肿瘤作用的提 高,Bcl一2蛋白表达逐渐下调,与凋亡指数变化的表达呈相反变 化趋势,可能与汉黄芩素抑制Bcl一2基因表达有关。
Bax是1993年克隆成功的一种基因,其翻译产物与Bcl一2 蛋白大约有2l%的氨基酸序列同源,也被称为Bcl一2家族成员 之一,其作用与Bcl一2相反,能促进细胞凋亡 7 3。Bax蛋白广泛 分布于人体许多细胞和组织中,而在多数肿瘤组织及细胞系中表 达下降 ,在肿瘤形成过程,Bax大量激活或表达,通过促进细胞 凋亡,抑制肿瘤形成。有研究发现转染Bax基因不仅可使多种细 胞发生凋亡,而且可使放射线和化疗药物等许多因素诱导细胞凋 亡 。本实验发现,随着药物抑制肿瘤作用的增强,Bax蛋白染色综合得分增加了,裸鼠组织Bax蛋白表达与凋亡指数变化的表 达呈同向变化趋势,可能与汉黄芩素促进Bax基因表达,从而诱 导了细胞凋亡有关。
肿瘤的发生,一方面源于肿瘤细胞过度增殖,另一方面与细胞 凋亡相对不足有关。端粒酶与凋亡的关系引起了人们极大的兴 趣 。Fu争” 通过对嗜铬细胞瘤细胞PC12中的观察发现端粒 酶活性随Bcl一2表达增强而升高,Bcl一2的抑制剂可使端粒酶活 性迅速下降。张百红 等研究证明苦参碱能显著抑制SGC一 7901胃癌细胞的Bcl一2的表达;凋亡抑制基因Bcl一2能够调节端 粒酶的活性,当Bcl一2过量表达时,端粒酶活性增强;当Bcl一2表 达量下降后,端粒酶活性也下降。Mahitosh等 研究表明,抗凋亡 基因Bcl一2过度表达和凋亡基因Bax表达下降可导致端粒酶活 性显著增加。本实验也发现,经汉黄芩素作用后随着浓度增加,抑 瘤率的提高,凋亡现象逐渐明显,端粒酶hTERT蛋白、Bax蛋白表 达逐渐下调,而Bcl一2蛋白表达逐渐增强。端粒酶活性、hTERT 蛋白的下调伴随Bax蛋白表达的增强、Bcl一2蛋白表达的减弱,说 明端粒酶与凋亡密切相关。无限增殖是肿瘤细胞的生物学特征, 增殖失控关键在于端粒酶的激活;同样凋亡调控功能失调也与肿 瘤的形成有关,可以推测凋亡相关基因Bcl一2,Bax直接或间接参 与端粒酶活性的调控。下调端粒酶活性,同时也伴随细胞的凋亡, 可能是药物对端粒活性的抑制和对端粒结构的破坏,启动了凋亡 基因。然而端粒酶的活性调节是一个复杂的系统,汉黄芩素如何 抑制端粒酶活性、怎样调节凋亡相关基因如Bcl一2,Bax而发挥作 用机制仍不明确,需要我们进一步通过信号传导通路来证实。 |