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编号:10265566
全反式维甲酸诱导分化舌癌细胞株的实验研究
http://www.100md.com 《中山大学学报(医学科学版)》 2000年第1期
     作者:王安训 曾融生 丁学强 李苏 邝珠玑

    单位:王安训(中山医科大学 附属第一医院口腔科, 广东 广州 510080);曾融生(中山医科大学 光华口腔医院);丁学强(中山医科大学 附属第一医院口腔科, 广东 广州 510080);李苏 邝珠玑(中山医科大学 肿瘤防治中心)

    关键词:舌肿瘤;药物疗法;维甲酸;类似物和衍生物;维甲酸;治疗应用

    中山医科大学学报000105摘 要:目的 研究维甲酸对舌癌细胞株的诱导分化作用。方法 应用不同浓度(10-9 mol/L~10-5 mol/L)全反式维甲酸体外处理人舌癌细胞株,① 倒置显微镜下观察细胞的生长状态、计数活细胞并描绘细胞生长曲线,② 透射电镜观察细胞超微结构的改变,③ 应用3H-TdR掺入试验测定DNA合成能力。结果 经维甲酸处理后,倒置显微镜下可见癌细胞生长速度减慢,群体倍增时间延长,并与浓度成正比;细胞形态趋向良性分化,胞质内成熟细胞器增多,出现较多张力纤维;3H-TdR掺入率明显降低,抑制率为23%~62%,与对照组相比,具有显著性差异。结论 以上结果表明全反式维甲酸对舌癌细胞株有一定的诱导分化作用。
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    分类号: R739.86 文献标识码:A

    文章编号:1000-257X(2000)01-0017-04

    The Differentiation-inducing Effect of All-trans Retinoic Acid on

    Human Tongue Carcinoma Cell Line in vitro

    WANG An-xun

    (Department of Stomatology, First Affiliated Hospital)

    ZENG Rong-sheng

    (Guanghua Stomatological Hospital)
, 百拇医药
    DING Xue-qiang

    (Department of Stomatology, First Affiliated Hospital)

    Li Su

    (Tumor Hospital, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou, 510080, China)

    KUANG Zhu-ji

    (Tumor Hospital, Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou, 510080, China)

    Abstract:Objective To determine the effect of all-trans retinoic acid (ATRA) on human tongue carcinoma. Methods Using variant concentration of ATRA (10-9mol/L~10-5mol/L) process human tongue carcinoma: ① To observe the cellular growth status under phase contrast microscope and describe the growing curve; ② To observe the morphological alteration under transmissional electron microscope; ③ To determine the DNA synthesis ability by 3 H-TdR incorporation test. Result After treated with ATRA, the tongue carcinoma cell line had the following changes: ① The cellular growth rate obviously fell and the group doubling time prolonged; ② A series of cell morphological changes was observed, such as more tonofilaments and more well-differentiated organelle in experimental groups than in the controls; ③ The 3 H-TdR incorporation rate was obviously dropped and the inhibition rate was 23%~62%, there were significant changes after treated with ATRA. Conclusions ATRA has certain differentiation-inducing effects on human tongue carcinoma cell line.
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    Key words:tongue neoplasm/drug therapy; retinoids/analogs & derivatives; retinoids/therapeutic use▲

    诱导分化治疗是肿瘤化学治疗的一个新领域,它应用化学药物诱导肿瘤细胞分化并逆转其增殖、浸润、转移等恶性表型,使其成为正常或接近正常细胞,从而达到治疗的目的[1]。维甲酸类化合物对肿瘤细胞具有抑制增殖和诱导分化的作用,全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)是迄今为止研究最为深入、作用最强的分化诱导剂之一[2],它在治疗人急性早幼粒细胞白血病方面取得了惊人的治疗效果,临床缓解率高达85%~90%;在诱导分化其它恶性肿瘤方面的研究,如宫颈癌、胃癌、肺癌等,也取得良好的效果;但在口腔鳞状细胞癌方面的研究仍较少,国内仍未见报道。本文应用不同浓度全反式维甲酸诱导人舌癌细胞株,分别从细胞增殖动力学、形态学等方面观察其对细胞株的作用。
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    1 材料和方法

    1.1 细胞株和药物

    人舌癌细胞株Tca8113由上海第二医科大学何荣根教授提供,细胞株复苏后在150 mL/L的灭活小牛血清、 100 mg/L青霉素、100 mg/L链霉素的RPMI1640培养液,37 ℃恒温密闭式培养。全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)购自Sigma公司,使用前用无水乙醇配成1×10-5mol/L,再用培养液配制成所需的终浓度,其中无水乙醇的终浓度≤1‰体积分数下同,所需操作均应避光。

    1.2 细胞生长曲线的测定

    取对数生长期细胞,经胰酶消化离心后配制成细胞终浓度为108个/L,其中实验组加入全反式维甲酸(共3组),终浓度分别为10-5、10-6、10-7 mol/L;对照组未加入ATRA,但含≤1‰无水乙醇。
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    用药后第1~7天,逐日取实验组和对照组各3瓶,于倒置显微镜下观察细胞生长状态,然后消化离心收集细胞,台盼蓝染色后于血球计数板下计活、死细胞数,每组活细胞数计算平均值,绘制生长曲线,计算生长速率(K=(InNt2-InNt1)/t,Nt和群体倍增时间(Td=In2/K)。Nt1:t1时刻的细胞数; Nt2:t2时刻的细胞数;t=t2-t1。

    1.3 透射电镜观察

    收集经10-5 mol/L ATRA处理6 d后的舌癌细胞株和未经药物处理的舌癌细胞,胰酶消化离心后,经20 mL/L戊二醛和10 g/L锇酸水溶液先后2次固定,乙醇梯度脱水,包埋、超薄切片,经双染色透射电镜观察摄片,比较两组间细胞形态的改变。

    1.4 3H-TdR掺入试验

, 百拇医药     取对数生长期细胞,胰酶消化离心,制备成细胞浓度为2.5×104个/L,接种于96孔板,每孔0.2 mL,每组3孔,共21孔,孵育24 h后,换含不同浓度的药液0.2 mL(空白,1‰乙醇,10-9、10-8、10-7、10-6、10-5 mol/L ATRA),再孵育60 h后,每一孔加入3H-TdR 1.85×104 Bq,温育6 h,用多头细胞收集器将细胞抽滤于玻璃纤维滤纸上,烘干后置闪烁杯内,加入5 mL闪烁液,Bechman 800型闪烁仪测定其放射强度,计算各抑制率。应用方差分析法检测各实验组与对照组之间是否存在差异。

    2 结 果

    2.1 ATRA对细胞生长状态的影响

    倒置显微镜下:对照组,Tca8113细胞生长良好,均匀分布,细胞为均一的多角形上皮样细胞,镶嵌状排列,可见较多多核巨细胞和核分裂相,胞浆色淡,空泡多呈泡沫状;各实验组中,细胞生长明显被抑制,生长缓慢,分布不均匀,细胞趋于圆形,圆形细胞较对照组多,细胞分布较零散,多核巨细胞和核分裂细胞少见(图1)。台盼蓝染色未见死亡细胞。细胞生长曲线如图2。按ATRA终浓度由低到高(0、10-7、10-6、10-5mol/L)其生长速率分别为0.3824、0.3658、0.3283、0.3087,群体倍增时间分别为43.5 h、45.5 h、50.7 h、53.9 h。由此可见,ATRA抑制了生长速率,延长了群体倍增时间,且与浓度成正比。
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    图1 倒置显微镜下,经ATRA处理后Tca8113细胞形态的变化

    Fig.1 Morphological alteration of Tca8113 cells in the presence of ATRA under phase contrast microscope

    A:untreated; B:treated with 10-5 mol/L ATRA for 4 dags,×200

    图2 不同浓度维甲酸对Tca8113细胞生长的影响

    Fig.2 Effect of variant concentration of ATRA on
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    the growth of Tca8113 cells in vitro

    A.Untreated(×6000) B.Treated with 10-5mol/L ATRA for 6 days(×6000)

    2.2 ATRA对细胞超微结构的影响

    透射电镜可见,对照组Tca8113细胞核大而不规则,核仁多,核膜凹陷,胞浆内有较多的游离核糖体,张力原纤维少见;实验组核较小,开始变光滑,无切迹,出现单个核仁,胞质内出现较多的张力原纤维,细胞器增多(图3)。

    图3 透射电镜下,经ATRA处理后Tca8113细胞形态的变化

    Fig.3 Morphological alteration of Tca8113 cells in the
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    presence of ATRA under transmissional electric microscope

    2.3 ATRA对舌癌细胞DNA合成能力的影响

    3H-TdR掺入试验显示(表1):各组cpm(counts per minute,计数率)值见表1,经方差分析,各ATRA处理组与1‰无水乙醇组相比存在显著性差异(P<0.01);1‰无水乙醇组与空白对照组相比无显著性差异(P>0.05)。该结果表明1‰无水乙醇对舌癌细胞DNA合成的影响较少,不足以影响实验结果;ATRA可显著抑制Tca8113细胞DNA的合成。表1还发现随ATRA浓度增加,3H-TdR掺入降低,以1‰无水乙醇组为对照,各ATRA处理组(10-9~10-5mol/L)的抑制率为23%~62%。

    表1 不同浓度维甲酸对Tca8113细胞3H-TdR掺入率的影响
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    Table 1 Effect of variant concentration of ATRA on the 3 H-TdR incorporation rate of Tca8113 cells in vitro Group

    n

    cpm

    Inhibitation rate

    (%)

    Controls

    3

    6 681±140

    -

    1‰ ethanol
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    3

    5 958±377

    -

    10-9 mol/L ATRA

    3

    4 619±5401)

    23±4

    10-8 mol/L ATRA

    3

    3 661±4161)

    38±11
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    10-7 mol/L ATRA

    3

    2 962±4681)

    50±5

    10-6 mol/L ATRA

    3

    2 747±4411)

    54±4

    10-5 mol/L ATRA

    3

    2 302±4741)
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    62±6

    1) Compared with 1‰ ethanol group by ANOVA, P<0.013 讨 论

    恶性肿瘤是细胞过度增殖和异常分化的结果。维甲酸类化合物是良好的诱导分化剂。许多研究表明[1,2],它对多种恶性肿瘤细胞均有较好的诱导分化和增殖抑制作用,如急性早幼粒细胞白血病、肺癌、胃癌等。目前对维甲酸诱导分化治疗恶性肿瘤的机理已有较为深入的研究[3,4],它主要通过诱导核维甲酸受体的表达而起作用,同时也可通过抑制异常角化、调节癌基因和抑癌基因而起作用。

    细胞无限制的快速生长繁殖是恶性肿瘤的特征之一。本研究发现经全反式维甲酸(ATRA)处理后舌癌细胞株生长速率减慢,群体倍增时间延长,且与浓度成正比。由此可见,ATRA可抑制舌癌细胞株的分裂生长,改变细胞增殖动力学,降低舌癌细胞株的恶性程度。肿瘤细胞常表现为分化不良或未分化,诱导分化治疗是应用化学药物诱导肿瘤细胞分化,细胞分化包括形态分化和功能分化,分化的标志是细胞形态学上的分化成熟,在透射电镜下经ATRA处理后舌癌细胞胞浆中细胞器增多且分化成熟,出现较多张力纤维、核变小、无切迹,也即经ATRA作用后舌癌细胞形态趋向良性分化,但未能完全分化成熟。由此可见,ATRA对Tca8113细胞有一定的诱导分化作用,但还不够理想。本实验还发现ATRA可抑制舌癌细胞DNA的合成能力。 3 H-TdR掺入实验显示经ATRA处理后Tca8113细胞3H-TdR掺入降低,也即DNA合成降低,各ATRA处理组的抑制率为23%~62%,且随浓度增加抑制率升高;经方差分析各ATRA处理组与1‰无水乙醇组之间存在显著性差异(P<0.01);即ATRA可明显抑制DNA的合成,从而使细胞生长速度减慢。
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    综上所述,在全反式维甲酸作用下,舌癌细胞株生长速度减慢,细胞形态出现一定分化,DNA合成能力下降。该结果显示舌癌细胞有分化迹象,细胞恶性表型发生良性逆转。因此可认为全反式维甲酸对体外培养的Tca8113细胞具有一定的诱导分化作用,利用诱导分化剂来防治舌癌是值得进一步探索的新途径。但全反式维甲酸并不能使舌癌细胞在体外完全逆转其恶性表型,应继续寻求新的诱导分化剂并进一步探讨诱导分化的机制。目前已有人开始联合其它诱导分化剂或细胞因子来增强维甲酸的诱导分化作用,同时减少维甲酸最低有效剂量[2]。■

    作者简介:王安训(1970-),男,福建人,在职博士生(现在中山医科大学孙逸仙纪念医院口腔科).

    参考文献:

    [1]Bollag W, Holdenner E E. Retinoids in cancer prevention and therapy[J]. Ann Oncol, 1992,3(7):513.
, 百拇医药
    [2]Malcolm A, David R, Bruce D, et al. Retinoids in cancer therapy[J]. J Clin Oncol, 1992,10(5):839.

    [3]Lutan R. Suppression of squamous cell carcinoma growth and differentiation by retinoids[J]. Cancer Res, 1994,54(1):1987s.

    [4]Mikael B, Philip F, Beverly A, et al. Retinoic acid regulates oral epithelial differentiation by two mechanisms[J]. J Invest Dermatol, 1995,104(4):546.

    收稿日期:1998-11-23, 百拇医药