5-ALA声动力诱导白血病细胞株K562细胞凋亡的研究

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背景与目的:白血病是一类造血血干细胞的恶性克隆性疾病,是造血系统的恶性肿瘤。其发病率在我国约为2.76/10万,在恶性肿瘤所致的死亡率中居第六位,在儿童和35岁以下成人中则高居第一位。目前白血病治疗方法为化学治疗﹑放射治疗及骨髓移植。然而,化疗耐药及其对正常细胞的高损伤,骨髓移植的昂贵费用及配型困难等等均阻碍白血病的治疗发展。大量研究表明声动力学疗法在恶性肿瘤治疗中具有较高的应用前景。但是,声动力学疗法对白血病细胞的杀伤作用还有待于研究阐明。本研究旨在探讨5-ALA-声动力作用对人白血病细胞株K562细胞的灭活作用及机制。材料与方法:以人白血病细胞株K562细胞为研究对象,将对数生长期的细胞分为四组,即假照射组、单纯药物组、单纯超声组,联合作用组;采用倒置显微镜对白血病细胞株K562细胞的生长情况进行镜下观察,用台盼兰法筛选合适的单纯超声作用功率密度,再用台盼兰法筛选适合于声动力作用研究用的声功率密度和辐照时间,再用流式细胞术检测和Hoechst33258细胞核荧光染色法观察超声活化5-ALA介导的声动力作用对K562细胞凋亡的影响;通过透射电镜观察声动力作用后细胞超微结构的变化情况;最后通过Rhodamine123染色法了解细胞线粒体膜电位变化情况。结果:倒置显微镜下,K562细胞呈透亮、大致等圆,悬浮生长。经过台盼兰染色法,超声治疗仪在四档(1.35 W/cm2)与五档(2.90 W/cm2)时,单纯超声对K562细胞有较强的杀伤作用,在超声作用10 s时,抑制率已经超过了60%。为观察5-ALA声动力作用的生物效应,将超声调整到三档(0.65 W/cm2),台盼兰法测定K562细胞的抑制率,结果显示,单纯5-ALA对K562细胞无明显的细胞毒作用;在超声作用15 s时,5-ALA-声动力作用组较单纯超声组有更强的杀伤作用。倒置显微镜下观察到5-ALA介导的声动力组细胞数量较其他对照组明显减少,细胞固缩,单纯5-ALA对细胞没有细胞毒性作用。Hoechst33258细胞核染色示超声(0.65 W/cm2)活化5-ALA(2 mM)后出现核凝聚、凋亡小体;同时流式细胞术检测细胞凋亡率发现5-ALA声动力作用处理后培养细胞凋亡率达10.71%;透射电镜观察到5-ALA声动力作用14小时后细胞出现凋亡,线粒体高度肿胀,线粒体脊破坏;最后Rhodamine123染色对K562细胞线粒体膜电位检测显示5-ALA介导的声动力作用12小时后细胞内线粒体膜电位明显降低。结论:低强度超声活化5-ALA介导的声动力作用不仅能够有效的灭活人白血病细胞株K562细胞,而且线粒体凋亡途径可能是其诱发K562细胞凋亡的机制。提示SDT有可能发展成为一种治疗白血病的新方法,5-ALA作为一种潜在的新型声敏剂具有潜在的推广和应用价值。
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