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编号:10271480
baxα加强表达促进鼻咽癌细胞CNE2株凋亡*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第6期
     作者:张清秀 朱振宇 孔庆瑜 周世豪 马涧泉

    单位:张清秀 朱振宇 周世豪 马涧泉 中山医科大学生化教研室;孔庆瑜 中山医科大学附属第一医院(广州 510089)

    关键词:细胞;凋亡;鼻咽肿瘤;基因表达

    中国病理生理杂志990607 摘 要 目的:研究凋亡基因加强表达对鼻咽癌细胞株程序性死亡的影响。方法:用脂质体转染法将已构建的pSFFV-baxα-neo质粒导入CNE2细胞中,RT-PCR, 间接免疫荧光检测转染后CNE2中baxα表达水平;流式细胞术及电泳检测凋亡。结果:脂质体转染质粒pSFFV-baxα-neo入CNE2细胞,RT-PCR随机检测6个阳性克隆中baxα的mRNA表达水平明显提高,间接免疫荧光检测CNE2-baxα中Baxα强阳性(高)、中强阳性(中)以及弱阳性(低)表达。流式细胞仪分析细胞凋亡率显示高、中表达Baxα的细胞株凋亡率为11.3%、7.9%,显著高于对照株5.8%的凋亡率(P<0.001),低表达Baxα的细胞株凋亡率为6.1%,与对照株无明显差异(P>0.05)。结论:Baxα在CNE2中促进无血清诱导的细胞凋亡。
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    Overexpression of the death-promoting gene baxα enhances apoptosis of nasopharyngeal carcinoma cell line CNE2

    ZHANG Qing-Xiu1, ZHU Zhen-Yu1, KONG Qin -Yu2, ZHOU Shi-Hao1, MA Jian-Quan1

    1. Dept. of Biochemistry, 2. First Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University of Medical Sciences,Guangzhou (510089)

    Abstract AIM:To investigate the effect of baxα overexpression on nasopharyngeal carcinoma (NPC) cell line CNE2 in vitro. METHODS:Plasmids pSFFV-baxα-neo were transfected into CNE2 cell in liposome. RESULTS:Levels of baxα were very high in six clones randomly which were assayed with RT-PCR.Strong positive (high), medium-strong positive (medium) and weak-positive (low) Baxα expression in the CNE2-baxα cell line by indirect immunoflourescence staining. After serum deprivation for 48 h,the apoptotic rates of high, medium expression of baxα were 11.3%, 7.9% respectiviely, significantly higher than that of control cell line transfected with empty vector 5.8% (P<0.001). The apoptotic rate of the cell line with low Baxα expression is 6.1%. There was less significant difference compared with control cell line (P>0.05).CONCLUSION:Baxα enhances the serum-deprivation induced apoptosis in CNE2 cell line.
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    MeSH Cell; Apoptosis; Nasopharyngeal neoplasms; Gene expression

    EB病毒(Epstein-Barr virus, EBV)与鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)的发生密切相关[1]。CNE2是从鼻咽癌活检组织中分离出来的EB病毒阳性的低分化鳞癌细胞株[2]经体外多年传代后,细胞中仍有EBV基因存在,包括EBNA1,LMP1和EBERs基因等。其中潜伏膜蛋白1(latent membrane protein 1, LMP1)可引起上皮细胞发生恶性转化[3]。LMP1蛋白在30%~65%的鼻咽癌中可检测到。Bcl-2作为一种促进细胞生存的蛋白,通常也伴随LMP1一起出现在EBV阳性的鼻咽癌细胞中[4]。Lu等认为bcl-2和LMP1的共表达可能在EBV相关的上皮细胞转化过程中起着互补作用[5]。1993年发现的Bax蛋白是一种促进细胞凋亡的蛋白,并可抑制肿瘤的发生,它与bcl-2形成异二聚体并自身形成同二聚体可拮抗bcl-2的作用[6]
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    本研究将baxα基因导入CNE2细胞使其加强表达以观察它拮抗bcl-2的程度和对CNE2细胞凋亡的效应。

    材料与方法

    一、材料来源:

    1.质粒pSFFV-baxα-neo由本研究室构建[9]

    2.细胞株:人低分化鼻咽癌细胞株CNE2,由中山医科大学肿瘤防治中心提供。

    3.酶及主要试剂:DOTAP脂质体转染试剂盒,购自德国宝灵曼公司:兔抗人Bax抗体,美国Dako产品;FITC-羊抗兔IgG,胎牛血清购自北京天象人公司;禽源性(AMV)逆转录酶,RNasin,Taq酶为美国promega公司产品。
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    二、方法:

    1.细胞培养及凋亡的诱导:CNE2细胞培养于RPMI1640+10%胎牛血清(fetal calf serum, FCS)培养液中,5% CO2,37℃贴壁培养,按常规方法,隔天胰酶消化、分瓶,传代培养,待细胞长至7成满,用于转染。RPMI1640不加FCS诱导CNE2细胞凋亡48 h后,收集细胞。

    2.基因转染:参照试剂盒说明书制备质粒DNA与DOTAP混合溶液;0.25%胰酶消化7成满CNE2细胞数分钟,加入5 mL培养液,吹打成单个细胞,与DNA/DOTAP混合液混匀,置CO2培养箱中保温6 h,用新鲜的含G418 250 μg/mL选择培养液置换原培养液,保温细胞过夜。3~7 d换1次选择培养基,1周后改用125 μg/mL G418维持常规培养。

    3.RT-PCR:参照文献[7],收集5×106细胞抽提细胞总RNA以Oligo(dT)15为引物合成第一条cDNA, 进一步PCR,热循环条件为94℃变性2 min,再经94℃ 40 s,60℃ 60 s, 70 ℃ 40 s。共30 次循环,以β-actin作为内参照。
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    4.间接免疫荧光检测法:参照文献[5],转染后的细胞传代时,将洁净消毒的盖玻片置于培养皿中与传代细胞一起培养过液,第2 d取出长满细胞的盖玻片,PBS洗1次,-10℃甲醇固定5 min,空气中干燥,1.5%牛血清白蛋白的PBS保温标本20 min,一抗(兔抗人Bax抗体0.1 μg/mL)37℃保温60 min,PBS洗3次,每次5 min。FTTC-羊抗兔IgG的二抗保温(10μg/mL) 45 min,PBS洗3次,荧光显微镜观察,拍照记录。

    5.流式细胞仪及琼脂糖凝胶电泳细胞凋亡:250 g离心收集培养细胞,约1×105个制成单细胞悬液,PBS洗3次,70%冷乙醇固定,4℃保存过夜,1%碘化丙锭染色30 min,流式细胞仪检测,激光波长488 nm;琼脂糖凝胶电泳检测细胞凋亡方法参照文献[8]

    6.统计处理用χ2检验。
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    结果

    一、重组质粒pSFFV-baxα-neo导入CNE2细胞:

    脂质体转染法将baxα cDNA导入CNE2细胞,以导入空载质粒pSFFV-neo的CNE2-Vec为对照,筛选1周后,第10 d长出独立的具有新霉素抗性的CNE2克隆。

    二、RT-PCR在mRNA水平检测baxα的表达暨阳性克隆的鉴定:

    1.转染前检测CNE2细胞中baxα的表达:抽提CNE2细胞总RNA,RT-PCR扩增的电泳结果(见图1a),图中所示,培养的CNE2细胞mRNA水平检测不到baxα的表达。
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    Fig 1 RT-PCR analysis of baxα expression in CNE2, CNE2-baxα

    (a) 1:DNA marker; 2,3,4: 246bp of β-actin as control; 5, 6, 7: baxα in CNE2 (negative)

    (b) 1: DNA marker; 2,3, 4: 246bp of β-actin as control; 5, 6,7, 8, 9, 10: 323bp of baxα in six positive clones of CNE2-baxα

    图1 RT-PCR分析CNE2、CNE2-baxα中baxα的表达
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    2.转染后CNE2-baxα的表达,取随机的6个阳性克隆细胞抽提总RNA, RT-PCR扩增,电泳结果(见图1b)。

    结果表明转染前CNE2细胞中baxα在mRNA水平检测不到,转染后的阳性克隆CNE2-baxα中,Baxα得到了加强表达。

    三、蛋白质水平检测baxα的表达:

    如图2所示,有的克隆Baxα表达量为强阳性(高),有的克隆表达量为中等强度(中),有的克隆baxα表达量弱阳性(低),而对照CNE2-Vec细胞株没有表达。

    Fig2 Indirect immunoflourescence staining of Baxα in representative cells
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    (a) strong positive expression of Baxα in clone CNE2-baxα Ⅰ(×200)

    (b medium positive expression of Baxα in clone CNE2-baxα Ⅱ(×100)

    (c) weak positive expression of Baxα in clone CNE2-baxd Ⅲ(×200)

    (d) negative expression of Baxα in clone CNE2-Vec(×200)

    图2 各细胞株中Baxα间接免疫荧光染色

    四、baxα加强表达对鼻咽癌CNE2细胞凋亡效应检测:
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    1.流式细胞仪分析细胞凋亡率:无血清诱导凋亡48 h后,乙醇固定,碘化丙锭染色检测凋亡率,结果见表1。

    表1 转染后不同CNE2细胞株的凋亡率

    Tab 1 Apoptotic rates of different CNE2 cell lines after being transfected

    CNE2-baxαⅠ(high)

    CNE2-baxαⅡ(high)

    CNE2-baxαⅢ(high)

    CNE2-Vec
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    Cell number

    9 902

    4 564

    6 768

    7 569

    Apoptotic rate(%)

    11.3*

    7.9*

    6.1

    5.8

    *P<0.001, vs CNE2-Vec
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    表1结果显示高、中表达Baxα细胞株凋亡均高于导入空载质粒的细胞株CNE2-Vec差异非常显著(P<0.001)。低表达Baxα的细胞株则与转染空载质粒CNE2-Vec的凋亡率之间无明显差异(P>0.05)。

    2.梯状DNA电泳分析:Baxα表达量不同的四种细胞,经无血清诱导培养48 h后,抽提4种细胞DNA,电泳结果如图3。

    Fig 3 Agarose gel electrophoresis analysis of DNA fragmentation in cells undergoing apoptosis

    1: DNA marker; 2: CNE2-Vec; 3: CNE2-baxαⅢ; 4: CNE2-baxαⅡ; 5: CNE2-baxα Ⅰ
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    图3 凋亡细胞NDA片段化电泳分析图

    图3显示:经无血清诱导凋亡培养48 h后,转染空载质粒的CNE2-Vec细胞DNA呈涂布状,表现为坏死,而其余3种Baxα表达阳性的细胞克隆呈现典型的凋亡DNA梯形带。

    讨论

    Oltvai等[6]在研究bcl-2与其他蛋白质相互作用时发现了Bax,Bax有3种形式α、β、γ,以Baxα研究较多。Bax基因和bcl-2基因具有40%同源性,但作用却与bcl-2基因相反,当Baxα大量表达,bcl-2相对量较少时,Bax与bcl-2形成异源二聚体或自身形成同源二聚体启动细胞凋亡。在EBV阳性的B细胞系中的过表达,可降低细胞的分裂生长速度,细胞凋亡率显著上升,说明Baxα在EBV阳性的B细胞系中一定程度上拮抗了bcl-2的作用[9]。从本实验结果来看,外源baxα基因的导入,使得baxα在EBV阳性的上皮细胞系CNE2细胞中加强表达;不同的阳性克隆中,Baxα表达量不同,对细胞凋亡的作用也不一样。无血清诱导条件下,Baxα表达高的CNE2细胞凋亡率明显高于表达低的细胞,Baxα表达低的细胞株与转染空载质粒的细胞凋亡率无明显差异,但总体水平来说细胞凋亡率不高。而导入bax前后bcl-2表达量没有改变(另文报道)。说明低分化鳞癌CNE2细胞中Bax与bcl-2相对量的高低对细胞作用效应不同,Bax的高表达只能部分提高凋亡率。
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    细胞凋亡受到抑制可能是肿瘤发生的重要原因[7]。实验证明CNE2细胞中有EBV病毒LMP1基因和LMP1蛋白存在;在人的B细胞系,EB病毒LMP1抗原通过诱导bcl-2的表达抑制凋亡,而在上皮细胞中LMP1并不诱导bcl-2表达。免疫组化分析bcl-2存在于80%鼻咽癌细胞组织中,特别是EBV密切相关的低分化的鼻咽癌组织中,LMP1阳性鼻咽癌细胞中,67%为bcl-2阳性[5],因而提示EBV对上皮细胞的感染,一方面导致LMP1在上皮靶细胞的表达促进细胞生存,另一方面通过独立于病毒的途径bcl-2被上调保护细胞不发生凋亡。bcl-2与LMP1在抑制凋亡的过程中起着互补作用[5]。Bax与bcl-2均是p53作用的下游基因,野生型p53作用于bax基因的启动子激活bax的表达并抑制bcl-2的表达[10],bax可拮抗bcl-2的促细胞生存作用。本实验的结果证明bcl-2在EBV感染的上皮细胞中只是起部分作用,Bax表达只能部分提高细胞的凋亡率,而对LMP1的作用须从其他途径抑制。
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    * 国家教委博士点基金课题

    参考文献

    1 Henle W, Henle, G, Burtin P, et al. Antibodies to Epstein-Barr virus in nasopharyngeal carcinoma, other head and neck neoplasmas and control group. J Natl Can Insti, 1970, 44:225.

    2 谷淑燕,赵之平,曾 毅,等.从低分化鼻咽癌病人建立鼻咽癌上皮细胞株.癌症,1983,2:70.

    3 李宝民,刘振声,纪志武,等.Epstein-Bar病毒反义LMP1基因对鼻咽癌细胞CNE2株生长的抑制.病毒学报,1996,12:330.
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    4 Lu Q L, Elin G, Lucas S, et al. bcl-2 proto-oncogene expression in Epstein-Barr virus-associtaed nasopharyngeal carcinoma. Int J Cancer, 1993, 53:29.

    5 Lu JJ, Chen JY, Hsu TY, et al. Cooperative interaction between bcl-2 and Epstein-Barr virus latent membrane protein 1 in the growth transformation of human epithelial cells. J Gen Virol, 1997, 78:2975.

    6 Oltvai ZN, Milliman CL, Korsmeyer SJ. bcl-2 heterodimerizes in vivo with a conserved homolog, bax that accelerates programmed cell death. Cell, 1993, 74:609.
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    7 Bargou RC, Daniel PJ, Mapara MY, et al. Expression of the bcl-2 gene family in normal and malignant breast tissue:Low baxα expression in tumor cells correlates with resistance towards apoptosis. Int J Cancer, 1995, 60:854.

    8 Yan G, Lin S, Win IR, et al. Activation of muscarinic cholinergic receptors blocks apoptosis of cultured cerebellar granule neurons. Mol Pharmacol, 1995, 47:248.

    9 张清秀,朱振宇,马涧泉.Bax加强表达对Raji细胞程序性死亡效应.中山医科大学学报,1998,19:101.

    10 Miyashita T, Read JC. Tumor suppressor p53 is a direct transcriptional activator of the human bax gene. Cell, 1995, 80:293.

    (1998年9月29日收稿,1998年12月30日修回), 百拇医药