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背景:热休克蛋白90(heatshockprotein90,HSP90)普遍存在于真核和原核细胞中,是一组高度保守的分子伴侣。研究证实,在多数恶性肿瘤组织中HSP90呈高表达状态,在正常组织表达很低,目前HSP90已成为肿瘤治疗的新靶点,其抑制剂也成为抗肿瘤研究的热点。17-AAG是目前研究最多的HSP90抑制剂,已进入Ⅲ期临床试验。17-AAG可竞争HSP90ATP结合位点,HSP90内源性ATP酶活性被抑制,导致HSP90作用的底物蛋白不能与其结合而失去稳定性,从而被蛋白酶水解。在体内外抗肿瘤活性上17-AAG显示出很好的效果,因而被广泛关注。但关于17-AAG作用于食管鳞癌细胞的研究报道不多。
HSP90底物蛋白众多,其中很多是细胞信号传导通路的关键蛋白,在肿瘤的发生和演进中起重要作用。在HSP90众多的底物蛋白中,survivin是重要的一员。它是凋亡抑制蛋白(inhibitorofapoptosisprotein,IAP)家族的新成员,是目前发现最强的凋亡抑制蛋白,在人的胚胎组织和几乎所有人类常见恶性肿瘤组织中高表达,而在健康成人组织和终末分化组织表达水平很低,提示其与肿瘤的形成密切相关。近年来survivin也成为人们关注的抗肿瘤靶点。研究表明通过抑制其表达可有效地破坏肿瘤细胞的生存、发展,诱导其凋亡并降解。YM155是目前研究最成功的survivin的小分子拮抗剂,已进入Ⅱ期临床试验阶段。YM155通过抑制survivin基因启动子活性,抑制肿瘤细胞的生长增殖能力。目前YM155已在非小细胞肺癌、黑素瘤等肿瘤临床试验中取得一定效果,但对食管鳞癌细胞作用的相关报道很少。
目的:本研究通过观察17-AAG和YM155单独及联合作用于食管鳞癌细胞株TE-1,旨在探讨两种不同用药方法在体外对细胞增殖、凋亡的影响以及HSP90和survivin在蛋白水平上的变化并分析其可能作用机制,为17-AAG、YM155在食管鳞癌治疗中单独及联合临床应用提供实验依据。
方法:
1.细胞培养
用于实验的食管鳞癌细胞株TE-1由河北医科大学第四医院科研中心提供,细胞以含10%胎牛血清的RPMI1640完全培养基置于37℃、5%CO2、饱和湿度培养箱中常规传代培养。
2.MTT法检测细胞增殖活性
分别以不同浓度的17-AAG、YM155单独及联合应用分别处理TE-1细胞,以不含药物的TE-1细胞为对照组,作用细胞24h、48h、72h后,检测对细胞增殖的抑制率。
3.流式细胞术(FCM)检测细胞凋亡率
流式细胞术PI单染的流式细胞学方法定量分析对照组和经不同浓度的17-AAG、YM155单独及联合应用分别处理TE-1细胞48h后的凋亡率。
4.蛋白免疫印迹(Westernblot)检测HSP90和survivin蛋白表达水平
对照组和不同浓度的17-AAG、YM155单独及联合应用分别处理TE-1细胞后48h后,提取细胞总蛋白,采用westernblot方法,检测其HSP90和survivin蛋白的表达水平。
5.统计
采用SPSS16.0软件进行统计分析,所有数据用(x)±s表示,对照组和单独用药组各组间均数比较应用单因素方差分析,联合用药组与单独用药组各组间均数比较应用t检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。
结果:
1.MTT结果显示:
17-AAG、YM155(以终浓度0.02μM、0.2μM、2μM、20μM和40μM的17-AAG和终浓度0.01nM、0.1nM、1nM、10nM和100nM的YM155)单独作用于TE-1细胞24h、48h和72h后,随着药物浓度的增加分别在24h、48h、72h抑制率逐渐增强,差异有统计学意义(P<0.05)(Fig.1、2;Table1),且呈时间和剂量依赖性。
17-AAG、YM155(以终浓度0.2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度20μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155)联合作用于TE-1细胞24h、48h和72h后,比单独用药组对TE-1细胞的抑制率明显增强,差异有统计学意义(P<0.05)(Fig.3-5、Table1、Table2-4),提示两者联合用药抑制增殖作用强于单独用药。
2.流式细胞术结果显示:
单独应用17-AAG和YM155(以终浓度0.2μM、2μM和20μM的17-AAG和终浓度0.1nM、1nM和10nM的YM155)作用于TE-1细胞48h后,随着药物浓度的增加其凋亡率逐渐升高,差异有统计学意义(P<0.05)(Fig.6、7;Table5),且呈剂量依赖性。
联合应用17-AAG和YM155(以终浓度0.2μM17-AAG和终浓0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度20μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155)作用于TE-1细胞48h后,联合用药组分别比单独用药组对TE-1细胞凋亡率明显提高,差异有统计学意义(P<0.05)(Fig.6-8;Table6)。提示联合用药促凋亡作用强于单独用药。
3.Westernblot结果显示:
不同浓度的17-AAG和YM155单独作用于TE-1细胞48h后,结果显示:两种药物各个浓度组之间的HSP90/GADPH灰度比值差异均无统计学意义(P>0.05)(Fig.9、10、12、13;Table7)。分别以终浓度0.2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度20μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155联合作用TE-1细胞,结果显示各联合用药组与单独用药组之间的HSP90/GADPH灰度比值差异均无统计学意义(P>0.05)(Fig.11、Fig.14-22;Table8)。
不同浓度的17-AAG和YM155单独作用于TE-1细胞48h后,结果显示两种药物各浓度组之间的Survivin/GADPH灰度比值差异有统计学意(P<0.05)(Fig.9、10、12、13;Table7),且随着药物浓度的增加,灰度比值逐渐降低,呈剂量依赖性。分别以终浓度0.2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度2μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155,终浓度20μM17-AAG和终浓度0.1nM、1nM、10nM的YM155联合作用TE-1细胞,结果显示各联合用药组与相应单独用药组之间Survivin/GADPH灰度比值差异有统计学意义(P<0.05)(Fig.11、Fig.14-22;Table9)。联合用药组的灰度比值明显低于单独用药组,提示联合用药比单独用药更能下调survivin蛋白表达。
结论:
1.17-AAG、YM155均能有效抑制TE-1细胞的增殖活性,且二者对TE-1细胞的增殖活性抑制作用均呈时间和剂量依赖性。
2.17-AAG、YM155联合应用比较单独应用,对TE-1细胞增殖活性有更强的抑制作用。
3.17-AAG、YM155均能促进TE-1细胞的凋亡,且二者对TE-1细胞的促凋亡作用均呈剂量依赖性。
4.17-AAG联合YM155对TE-1细胞有更强的促凋亡作用。
5.17-AAG、YM155单独及联合应用对TE-1细胞HSP90蛋白表达均无明显影响。
6.17-AAG、YM155均能下调TE-1细胞survivin蛋白的表达,且呈剂量依赖性。二者联合对TE-1细胞survivin蛋白的表达下调作用更明显。