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编号:10228659
唇裂的鼻小柱侧面皮瓣修复法
http://www.100md.com 《癌症》 1999年第1期
     作者:宋儒耀 柳春明 马海欢 赵宇 郑行跃 赵茹 景伟明 谢洋春 修志夫

    单位:100041 北京,中国医学科学院中国协和医科大学整形外科医院

    关键词:唇裂修复术;鼻小柱瓣

    癌症990101

    【摘要】目的:了解氧化酚砷(phenylarsine oxide,PAO)对急性早幼粒细胞性白血病(APL)细胞系NB4细胞的可能作用。方法:在台盼蓝排除法计数活细胞和细胞活力的基础上,通过细胞形态学和流式细胞仪检测细胞凋亡。通过对细胞进行Rhodamine(Rh)123和碘化丙啶双重染色,并应用流式细胞仪检测其荧光强度,以反映细胞线粒体跨膜电位(ΔΨm)。结果和结论:低浓度(0.05和0.1μmol/L)的PAO明显抑制NB4细胞的生长,并显著降低其细胞活力。进一步地,细胞形态学观察和流式细胞仪分析显示,这些浓度的PAO诱导NB4细胞凋亡。该效应可能与ΔΨm下降密切相关。
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    中图号:R730.1;R733.71

    Phenylarsine oxide induces apoptosis in acute

    promyelocytic leukemia cell line NB4

    Sun Yueping Chen Guoqiang Cai Xun, et al

    Shanghai Institute of Hematology, Rui-Jin hospital. Department of Biology,Shanghai Second Medical University (Shanghai 200025)

    【Abstract】 Purpose: To understand the possible effects of phenylarsine oxide (PAO) on acute promyelocytic leukemia cell line NB4. Methods: Viable cell numbers and viability were counted by means of trypan-blue exclusion. Cell apoptosis was assessed through morphology and cytometry. The mitochondrial transmembrame potentials (ΔΨm) were detected through double staining of Rhodamine123 and propidium iodide, of which fluorescent intensities were measured on flow cytometry. Results and Conclusion: Low concentrations (0.05 and 0.1 μ mol/L) of PAO significantly inhibited cell growth and decreased viability in NB4 cells. Furthermore, cytomorphology and flow cytometry showed that these concentrations of PAO induced NB4 cell apoptosis, which could associate closely with the ΔΨm collapse induced by PAO.
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    Key words: phenylarsine oxide; apoptosis; acute promyelocytic leukemia

    近几年来,我国学者率先开展的三氧化二砷(As2O3)治疗急性早幼粒细胞性白血病(APL)的基础和临床研究引起了人们的广泛兴趣[1,2]。最近,As2O3的治疗效果也为美国学者所证实,并再次引起人们的重视[3]。体外研究表明,高浓度(0.5~2.0μmol/L)As2O3诱导APL细胞凋亡,而低浓度(0.1~0.5μmol/L)As2O3则诱导细胞分化[3-6]。进一步的研究显示As2O3的诱导凋亡效应不限于APL[7,8]。尤为有趣的是Konig等[9]报道有机砷化合物melarsoprol能有效地诱导慢性B细胞白血病细胞系凋亡。为此,本文就三价有机砷化合物氧化酚砷(phenylarsine oxide,PAO,C6H5AsO)对APL细胞系NB4细胞的可能作用进行了初步观察,结果表明和As2O3一样,PAO也诱导NB4细胞凋亡,并且其效应大大地超过As2O3
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    1材料与方法

    1.1制剂

    0.1%As2O3(由哈尔滨医科大学附属第一医院提供)以磷酸盐缓冲液(PBS)配制成1mmol/L的储存液,临用时稀释至工作浓度。PAO粉剂(Sigma公司产品)用DMSO配制成0.1mmol/L的储存液,临用前PBS稀释。DMSO的使用浓度低于1%。

    1.2细胞培养

    NB4细胞系是含特异性染色体易位t(15;17)的APL细胞。实验时,按2×105个细胞/ml的起始浓度接种于含或不含相应药物的新鲜RPMI1640培养液(内含10%小牛血清和1%青、链霉素)的组织培养板中,在37℃、5%CO2的条件下培养。每日通过加入新鲜培养液和相应药物量,调节细胞密度。以台盼蓝排除法计数活细胞及细胞活力。
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    1.3细胞形态及细胞DNA含量分布的检测

    细胞经离心、涂片、Wright's染色,然后光镜观察。细胞DNA含量分布按我们曾报道[3,4]的方法,在流式细胞仪上检测。

    1.4流式细胞仪检测细胞线粒体跨膜电位(ΔΨm)

    1~2×106/ml细胞经PBS清洗两次后,与10μg/ml的Rhodamine(Rh)12337℃孵育30分钟。PBS清洗两次,加碘化丙啶(PI,5μg/ml)染色5分钟后在流式细胞仪上检测Rh123和PI的荧光强度。每次计数104个细胞。所有资料经LYSISII软件(BECTON DICKINSON产品)收集处理。

    2结果

    2.1PAO对NB4细胞生长和活力的影响
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    在预实验中发现0.5和1.0μmol/L的PAO快速诱导NB4细胞死亡。例如经0.5μmol/L的PAO处理的NB4细胞几乎在24小时内全部死亡。因此,本研究采用的PAO浓度是0.01,0.05,0.1μmol/L。如图1所示,除0.01μmol/L外,0.05和0.1μmol/L的PAO明显抑制NB4细胞的生长。在处理达72小时时,细胞生长抑制率分别达48.2±4.6%和73.58±6.0%。另一方面,在细胞生长受抑的同时,0.05μmol/L和0.1μmol/L的PAO也明显诱导细胞活力的下降。其中,0.1μmol/L的PAO的效应强度和1.0μmol/L的As2O3相似。

    图1 PAO对NB4细胞生长和存活的影响(括号内为药物浓度:μmol/L)
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    2.2PAO诱导NB4细胞凋亡

    细胞形态学观察显示,0.05和0.1μmol/L的PAO处理的NB4细胞呈现凋亡细胞的形态学特征,如细胞体积缩小、染色质固缩和细胞核碎裂等(图2)。这种特征性细胞在处理达48~72小时后明显增加。进一步地,应用流式细胞仪检测亚细胞DNA含量分布时,0.05和0.1μmol/L的PAO处理的NB4细胞存在一群DNA含量低于G1期的细胞,即亚G1期细胞(图3)。

    图2 PAO诱导NB4细胞的形态学变化(箭号表示凋亡细胞)

    (A:对照细胞;B:经0.1μmol/LPAO处理的细胞)
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    图3 0.1μmol/L的PAO诱导亚G1期细胞的出现

    (M1和M2分别表示亚G1细胞和正常周期(G1-M/G2)细胞所在区域)

    2.3PAO诱导NB4细胞线粒体跨膜电位下降

    为了了解单个细胞的线粒体ΔΨm和细胞膜完整性,细胞经PI和Rh123双重染色。其中,PI为膜非通透性DNA结合荧光染料,Rh123是由线粒体吸收的亲脂染料。其细胞内摄取量与ΔΨm呈正相关[10]。经流式细胞仪分析,分别以Rh123和PI的荧光强度为横坐标和纵坐标,这些细胞包括3个亚群,即完整的细胞膜和“稳态”ΔΨm的PI-Rh123+细胞,细胞膜完整但ΔΨm下降的PI-Rh123-细胞和细胞膜和ΔΨm均遭破坏的PI+Rh123-细胞(图4和图5)。在0.1μMPAO处理的细胞中,PI-Rh123-和PI+Rh123-细胞群增加,提示PAO诱导这些细胞ΔΨm下降。
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    图4 0.1μmol/L的PAO诱导NB4细胞线粒体跨膜电位下降

    (横、纵坐标分别表示Rh123和PI的荧光强度)

    图5 氧化砷诱导NB4细胞线粒体跨膜电位和细胞膜完整性改变的时效关系

    3讨论

    本文发现0.05和0.1μmol/L的PAO明显抑制NB4细胞的生长。进一步的研究显示,0.1μmol/L的PAO的效应和1.0μmol/L氧化砷相似,提示其效应明显大于氧化砷。为了了解PAO的细胞生长抑制效应是否与细胞死亡有关,本文应用台盼兰排除法测定细胞活力。结果显示,和氧化砷一样,PAO明显降低细胞活力,提示PAO诱导NB4细胞死亡。这存在两种可能,即细胞坏死和继发于凋亡之后的坏死。迄今,细胞形态学仍然是区分细胞凋亡和坏死的最基本和最重要的技术。本文发现经PAO处理的NB4细胞呈现典型的凋亡细胞的形态学改变(图2)。进一步地,流式细胞仪分析显示亚G1期细胞的出现,后者是细胞凋亡的重要标志。目前认为,它的产生是由于凋亡细胞中降解的DNA外漏,导致细胞内DNA含量减少的缘故。总之,本文结果提示和氧化砷一样,PAO也能够诱导NB4细胞凋亡,并且其效应大于相同浓度的氧化砷。然而,新近,Takahashi等[11]通过细胞游离体系(cell-free system)发现100μM的PAO能抑制鸡DU249细胞胞浆抽提物中的重要的凋亡蛋白酶——天冬半胱酶(caspase)的活性,并由此抑制该细胞的核凋亡形态学改变。这可能提示PAO对不同种类的细胞显示不同的效应或在完整细胞的效应不同于它对细胞浆的直接效应。在整体细胞内,PAO是否影响caspase的活性有待于进一步研究。
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    随着对细胞凋亡机制研究的不断深入,线粒体在细胞凋亡过程中的作用越来越凸现。不管何种诱导信号以及何种细胞类型,细胞在凋亡早期都会出现线粒体跨膜电位的下降[12]。目前认为,这种改变是细胞发生凋亡的不可逆性关键环节。结果显示,PAO处理的NB4细胞PI—Rh123─组分高于对照组,呈时间依赖性,提示PAO在不影响细胞膜完整性的情况下,诱导NB4线粒体跨膜电位下降。这可能是PAO诱导NB4细胞凋亡的重要机制,但PAO通过何种途径诱导线粒体跨膜电位下降,有待于进一步研究。

    本课题受国家杰出青年科学基金(39725011)、国家自然科学基金重点项目(39730270)和面上项目(39670329)、上海市青年科技启明星计划(96QB14021)部分资助

    参考文献

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    [2]Soignet SL, Maslak P, Wang ZG, et al. Complete remission after treatment of acute promyelocytic leukemia with arsenic trioxide. The New England Journal of Medicine, 1998, 339:1341

    [3]Chen GQ, Zhu J, Shi XG, et al. In vitro studies on cellular and molecular mechanisms of arsenic trioxide (As2O3) in the treatment of acute promyelocytic leukemia: As2O3 induces NB4 cell apoptosis with down- regulation of Bcl-2 expression and alteration of PML-RARa/PML protein localization. Blood, 1996, 88:1052
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    [4]Chen GQ, Shi XG, Tang W, et al. Use of Arsenic Trioxide (As2O3) in the Treatment of Acute Promyelocytic Leukemia (APL): I. As2O3 exerts dose-dependent dual effects on APL Cells. Blood, 1997, 89:3345

    [5]Gianni M, Koken MHM, Chelbi-Alix MK, et al. Combined arsenic and retinoic acid treatment enhances differentiation and apoptosis in arsenic-resistant NB4 cells. Blood, 1998, 91:4300

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    [7]Xin-Hua Zhu, Yu-Lei Shen, Guo-Qiang Chen. Arsenic Trioxide (As2O3) Induces Malignant Lymphocyte Apoptosis and Growth Inhibition at Clinically Achievable Concentrations. JNCI, 1999, in press

    [8]W, Ohnishi K, Shigeno K, et al. The induction of apoptosis and cell cycle arrest by arsenic trioxide in lymphoid neoplasms. Leukemia, 1998, 12:1383
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    [9]Konig A, Wrazel L, Warrell Jr RP, et al. Comparative activity of melarsoprol and arsenic trioxide in chronic B-cell leukemia lines. Blood, 1997, 90:562

    [10]Marchetti P, Castodo M, Susin SA. Mitochondrial permeability transition is a central coordinating event of apoptosis. J Exp Med, 1996, 184:1155

    [11]Takahashi A, Goldschmidt-Clermont PJ, Alnemri ES, et al. Inhibition of ICE-related proteases (caspases) and nuclear apoptosis by phenylarsine oxide. Exp Cell Res, 1997, 231:123

    [12]Kroemer G, Zamzami N, Susin SA: Mitochondrial control of apoptosis. Immunol Today, 1997, 18:44

    (收稿:1998-12-23), http://www.100md.com


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