丙戊酸对乳腺癌细胞放射敏感性的影响

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丙戊酸对乳腺癌细胞放射敏感性的影响赵锡鹏,罗月,董超,张凤梅,凤志慧(山东大学公共卫生学院环境与健康系,山东济南250012)

摘要:目的探讨丙戊酸(VPA)对乳腺癌细胞MCF7放射敏感性的影响。方法MCF7细胞用VPA临床安全剂量0.5mmol·L-1和临界剂量1mmol·L-1分别预处理0,24,48和72h,8Gy电离辐射后6h,免疫荧光染色法观察磷酸化组蛋白H2AX(γ-H2AX)焦点形成。对数生长期的MCF7细胞分别以VPA0.5

1mmol·L-1预处理72h,4Gy电离辐射后48h,MTT法检测细胞存活率。MCF7细胞用VPA0.5mmol·L-1

处理24h后,按照每皿接种细胞数分别给予电离辐射2Gy(每皿500和1000),4Gy(每皿2000和4000)和6Gy(每皿8000和16000),计算克隆形成率。MCF7细胞分别用VPA0.5和1mmol·L-1预处理0,24,48和72h,流式细胞仪检测细胞周期。结果与正常对照组相比,单独VPA0.5mmol·L-1

处理0,24,48

和72h后,γ-H2AX焦点阳性率分别为(5.3±0.6)%,(10.8±1.0)%,(12.6±0.9)%和(17.8±1.1)%(r

=

0.985,P<0.05);VPA1mmol·L-1对γ-H2AX焦点形成有相同的影响趋势。单独照射组细胞核内γ-H2AX焦点阳性率为100%,其中表示DNA损伤较重的焦点较大且明亮的B类细胞所占比例为(16.5±1.8)%;与单独照射组相比,VPA0.5mmol·L-1预处理0,24,48和72h后,B类细胞所占比例分别为(16.5±1.8)%,(28.9±1.0)%,(58.0±2.0)%和(70.8±0.9)%(r=0.986,P<0.05);VPA1mmol·L-1对辐射诱导的γ-H2AX

焦点形成的影响有相同趋势。MTT和细胞克隆形成实验结果显示,与正常对照组相比,单独给予VPA0.5mmol·L-1

可显著降低细胞克隆形成率(P<0.05);与单独照射组相比,VPA预处理后接受电离辐射能显

著降低细胞存活率(P<0.05)和细胞克隆形成率(P<0.05);VPA0.5和1mmol·L-1对细胞周期影响均无统计学差异。结论临床安全剂量和临界剂量VPA对肿瘤细胞具有放射增敏作用,且对肿瘤细胞生长具有抑制作用,其机制与增加电离辐射所致的DNA双链断裂损伤的蓄积有关。关键词:丙戊酸;乳腺癌;DNA损伤;放射增敏;细胞周期中图分类号:R979.1文献标志码:A文章编号:1000-3002(2015)02-0247-06DOI:10.3867/j.issn.1000-3002.2015.02.010

丙戊酸(valproicacid,VPA)在临床上被广泛应用于治疗癫痫病和其他痉挛性疾病,是具代表性的组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase,HDAC)抑制剂之一[1]。近年来研究发现,VPA、伏立诺他、曲古抑菌素A和苯异羟肟酸-24781等新型HDAC抑制剂均可以造成DNA双链断裂增加[2],例如苯异羟肟酸-24781能显著增加HCT116,NCI-H460和A549细胞对电离辐射(ionizingradiation,IR)的敏感性,使其细胞克隆形成率明显下降[3];伏立诺他可抑制人卵巢癌紫杉醇耐药细胞OC3/P的基金项目:国家自然科学基金(81172527);国家自然科学基金项目(81472800);山东省科技发展计划(2013GGE27052)作者简介:赵锡鹏(1988-),男,硕士研究生,主要从事DNA损伤修复的分子机制与放射毒理研究。通讯作者:凤志慧,E-mail:fengzhihui@sdu.edu.cn,Tel:(0531)88382137存活,对肝癌细胞具有杀伤作用[4-5]。已有研究报

道,VPA1mmol·L-1可增强乳腺癌细胞对IR的敏感性[6],但VPA治疗癫痫病的正常血药浓度为50~120mg·L-1(相当于0.3~0.8mmol·L-1

)。VPA在

治疗癫痫病的安全血药剂量或临界剂量内对乳腺癌细胞放射敏感性的影响尚未见报道。故本研究选择VPA在癫痫治疗的临床安全剂量0.5mmol·L-1

和临界

剂量1mmol·L-1,探讨其对乳腺癌细胞放射敏感性的影响,为应用于肿瘤放射治疗提供实验依据。

1材料与方法

1.1细胞和主要试剂

MCF7细胞购自美国ATCC公司;胎牛血清购

自美国Hyclone公司;高糖DMEM购自上海立菲生物技术有限公司;胰蛋白酶购自北京索莱宝生物科技有限公司;VPA,MTT和DAPI均购自美国Sigma公司;抗磷酸化的组蛋白H2AX(γ-H2AX)

抗体购自

·742·中国药理学与毒理学杂志2015年4月第29卷第2期ChinJPharmacolToxicol,Vol29,No2,Apr2015美国Millipore公司;荧光标记羊抗鼠二抗购自美国Invitrogen公司。1.2仪器设备CO2细胞培养箱,北京博奥恒信生物科技有限公司;超净工作台,济南杰康净化设备厂;8孔细胞培养板,美国BD公司;普通光学倒置显微镜、荧光显微镜,日本Olympus公司;PrimusS型医用直线加速器,德国西门子公司;电泳仪,美国Bio-Rad公司;高速离心机,美国Thermo公司;M200PRO酶标仪,瑞士Tecan公司。1.3细胞培养MCF7细胞培养于含10%胎牛血清的DMEM培养基中,置于37℃,5%CO2饱和湿度培养箱中,培养至80%~90%融合度时,用0.25%含EDTA胰酶消化传代。取对数生长期的细胞进行实验。1.4电离辐射将受试细胞置于医用直线加速器上接受IR处理。细胞照射的条件:6MVX射线,吸收剂量率2.33Gy·min-1;射野为40cm×40cm。根据吸收剂量率,计算IR剂量2,4,6和8Gy照射细胞所需的时间分别为0.86,1.72,2.58和3.43min。1.5免疫荧光染色实验观察焦点形成MCF7细胞消化后接种于4块8孔细胞培养板中,用VPA0.5和1mmol·L-1预处理细胞24,48和72h,取其中2块板接受8Gy的IR照射,另2块板无IR处理,均继续培养6h后,PBS洗3次,室温下用4%甲醛固定15min,0.2%TritonX-100处理10min,PBS洗3次,10%血清37℃封闭30min。用含1%BSA-0.1%TritonX-100的PBS按1∶500稀释γ-H2AX一抗,4℃孵育过夜后,按1∶300稀释羊抗鼠荧光标记二抗,室温下避光封闭40min。PBS洗后,用DAPI(0.1mg·L-1)染色2min,用抗荧光淬灭剂封片,荧光显微镜下观察焦点形成情况。焦点形成的判定标准:①无IR暴露条件下,以细胞核内焦点数>10者定为阳性细胞;②IR暴露条件下,因受照射细胞均有大量γ-H2AX焦点形成,根据焦点的形态不同将所观察的细胞分成A类和B类细胞,A类细胞内焦点较小而且亮度较弱,B类细胞内焦点较大且明亮。分别计数这两类细胞,进行统计学分析。1.6MTT法检测MCF7细胞存活取MCF7细胞制备细胞悬液,每孔接种6000个细胞于96孔板,每孔100μL。培养过夜,除对照组外,分别用VPA0.5和1mmol·L-1预处理72h,每个梯度设置6复孔,同时设调零孔和对照孔。IR4Gy组和IR+VPA0.5和1mmol·L-1组给予4Gy的IR,照射后44h,每孔加入含20μLMTT的培养液120μL,继续培养4h后,每孔加入150μLDMSO,充分振摇10min,酶标仪在波长490nm处

检测吸光度值(A490nm),计算细胞存活率。细胞存活率(%)=实验组A490nm/对照组A490nm×100%。

1.7细胞克隆形成实验

取MCF7细胞消化制备细胞悬液接种至60mm培养皿中培养。对照组:按每皿500和1000个细胞接种于60mm培养皿中培养;VPA0.5mmol·L-1

组:按每皿500和1000个细胞接种于60mm培养皿中过夜,更换含VPA0.5mmol·L-1继续培养24h后换为新鲜培养液;IR2,4,6Gy组和IR+VPA0.5mmol·L-1

组:按每皿500,1000,2000,4000,8000

和16000个细胞接种于60mm培养皿中,过夜,IR+VPA0.5mmol·L-1组更换为含VPA0.5mmol·L-1

续培养24h,随后两组细胞分别给予3个剂量IR照射:2Gy(每皿500,1000个细胞)、4Gy(每皿2000,4000个细胞)和6Gy(每皿8000,16000个细胞)。上

述4个处理组均同时设3个平行对照。培养15d,当培养皿中出现肉眼可见克隆时,用20%乙醇溶解稀释甲素(结晶紫)至0.1%,用该甲紫溶液固定并染色细胞克隆30min后,用去离子水冲洗3次,置空气中干燥。倒置显微镜下计数≥50个细胞的克隆数,结果取平均值,并计算克隆形成率。克隆形成率(%)=每皿克隆数/每皿接种细胞数×100%。

1.8流式细胞仪检测细胞周期

将细胞种于p60培养皿中过夜,除对照组外,分别给予VPA0.5和1mmol·L-1处理24,48和72h,用胰酶消化和收集各组细胞,转移至15mL离心管中,1000×g离心5min,弃上清,加入约5mLPBS,混匀后1000×g离心5min,弃上清。加70%冷乙醇,置于-20℃过夜后1000×g离心5min,弃

上清,PBS洗1次,再次1000×g离心5min,弃上清。室温下PI染液染色30min,用流式细胞仪对细胞周期进行检测。1.9统计学分析

实验结果采用x±s表示,应用SPSS13.O中单因素方差分析(one-wayANOVA)方法中的LSD检验,两组间比较采用t检验。

2结果

2.1VPA对IR诱导的γ-H2AX焦点形成的影响

如图1所示,VPA0.5mmol·L-1处理MCF7细胞24h后,与正常对照组(图1A1和1B1)相比,γ-H2AX焦点数目明显增加(图1A2和1B2),焦点

·842·中国药理学与毒理学杂志2015年4月第29卷第2期ChinJPharmacolToxicol,Vol29,No2,Apr2015