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目的放射治疗(Radiotherapy,RT)作为恶性肿瘤三大传统治疗方法之一,在肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)的治疗中具有重要的作用。放射碘-125粒子植入治疗属于内放疗的范畴,已经应用于全身各系统肿瘤的局部治疗。有研究发现,放射性碘-125粒子释放的连续低能低剂量率辐射可以抑制肿瘤细胞上皮-间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT),但其作用机制尚不明确。因此,我们通过体内、外实验探讨碘-125粒子对肝癌细胞EMT的影响及其作用机制,希望能为放射性碘-125粒子植入治疗的临床应用及推广提供理论支撑。方法体外实验:(1)分别用不同剂量(0Gy、2Gy、4Gy、6Gy、8Gy)的辐射处理PLC和Huh7细胞,用CCK-8实验检测碘-125粒子辐射对PLC和Huh7细胞增殖能力的影响,并计算其半数致死剂量。(2)用0 Gy(NC组)、4 Gy(I-125组)的辐射处理PLC和Huh7细胞后,用显微镜观察细胞形态学变化;用伤口愈合实验及不添加基质胶的Transwell小室迁移实验分析碘-125粒子对PLC和Huh7细胞迁移能力的影响;用添加基质胶的Transwell侵袭实验分析碘-125粒子对PLC和Huh7细胞侵袭能力的影响。(3)通过RT-PCR实验和WB实验分别评估NC组和I-125组中PLC及Huh7细胞EMT标志物基因(如:E-cadherin、N-cadherin和Vimentin)的m RNA和蛋白质表达水平。(4)用RT-PCR实验检测NC组和I-125组肝癌细胞中TGF-β1、Smad2和Snail的m RNA表达水平;用WB实验检测NC组和I-125组肝癌细胞中TGF-β/Smad信号通路相关蛋白(TGF-β1、Smad2、Smad3、p-Smad2、p-Smad3)的表达水平。(5)用0 Gy、4 Gy、4 Gy联合外源性TGF-β1激活剂(I-125+TGF-β1组)分别处理PLC及Huh7细胞,用添加和不添加基质胶的Transwell实验评估三组肝癌细胞侵袭及迁移能力;用WB实验评估三组肝癌细胞EMT标志物基因(E-cadherin、N-cadherin、Vimentin)和TGF-β/Smad通路相关基因(TGF-β1、Smad3、p-Smad3)蛋白表达水平。体内实验:构建肝癌Huh7细胞裸鼠皮下移植瘤模型,按随机数字表法分为NC组和I-125组(n=6),在I-125组移植瘤内植入一枚活度为0.8 m Ci的碘-125粒子,在NC组移植瘤内植入一枚活度为0 m Ci的空粒子。每4天测量一次移植瘤瘤体的长径及短径,并制作两组移植瘤的生长曲线。碘-125粒子植入28天后将裸鼠处死,取出移植瘤。(1)通过比较两组移瘤体积评估碘-125粒子对移植瘤生长的影响;(2)用H&E染色评估碘-125粒子对移植瘤细胞增殖的影响;(3)用IHC实验评估两组移植瘤组织中Ki-67、E-cadherin、N-cadherin、Vimentin以及TGF-β1蛋白表达水平,并作半定量分析。结果体外实验:(1)随着辐射剂量的增加,PLC和Huh7细胞的增殖能力都逐渐下降,其半数致死剂量分别约为6.20 Gy和5.39 Gy。(2)碘-125粒子辐射(4 Gy)后,细胞形态由多角样的间质样细胞转变成鹅卵石样的上皮样细胞;伤口愈合实验和不添加基质胶的Transwell小室迁移实验表明碘-125粒子抑制了PLC和Huh7细胞的迁移能力(P<0.05);添加基质胶的Transwell小室侵袭实验显示碘-125粒子抑制了PLC和Huh7细胞的侵袭能力P<0.05)。(3)RT-PCR及WB实验结果显示,I-125组肝癌细胞中E-cadherin的m RNA和蛋白表达水平明显比NC组高(P<0.01),而I-125组肝癌细胞中N-cadherin和Vimentin的m RNA及蛋白表达水平比NC组低,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)RT-PCR实验结果显示,I-125组肝癌细胞中TGF-β1、Smad2和Snail的m RNA表达水平明显比NC组低(P<0.05);WB实验结果显示,碘-125粒子辐射使肝癌细胞TGF-β1、p-Smad2、p-Smad3的蛋白表达水平降低(P<0.05),对Smad2、Smad3的蛋白表达无影响(P>0.05)。(5)用添加和不添加基质胶Transwell小室迁移及侵袭实验结果显示,与NC组相比,I-125组细胞的迁移和侵袭能力明显被抑制了(P<0.05),而TGF-β1激动剂可以逆转碘-125粒子对肝癌细胞迁移及侵袭的抑制作用(P<0.05)。WB实验结果表明,与NC组比较,I-125组细胞中的E-cadherin的表达上调(P<0.05),N-cadherin、Vimentin、p-Smad3表达下调(P<0.05)。与I-125组相比,I-125+TGF-β1组细胞中的E-cadherin表达下调(P<0.05),N-cadherin、Vimentin、p-Smad3的表达上调(P<0.05),Smad3的表达无明显变化(P>0.05)。体内实验:(1)与NC组比较,碘-125粒子明显抑制了I-125组Huh7细胞裸鼠移植瘤的生长(P<0.01);(2)H&E染色显示,在I-125组移植瘤组织中,细胞排列稀疏,细胞核固缩及核碎裂明显,并可见大量坏死组织;(3)IHC实验结果显示,与NC组相比,I-125组移植瘤中E-cadherin的蛋白表达水平上调(P<0.01),Ki-67、N-cadherin、Vimentin、TGF-β1的蛋白表达水平下调(P<0.05)。结论在体外,放射性碘-125粒子能够抑制肝癌细胞的增殖、迁移、侵袭能力以及EMT,并抑制肝癌细胞TGF-β/Smad信号通路的活化。此外,放射性碘-125粒子对肝癌细胞的影响可能与TGF-β/Smad信号通路有关。在体内,放射性碘-125粒子抑制肝癌移植瘤细胞的增殖,促进肿瘤细胞凋亡,抑制其EMT和TGF-β/Smad信号通路的活化。