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编号:10214876
三磷酸肌醇、钙离子在胃泌素促人结肠癌SW480细胞株增殖中的作用
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 1999年第3期
     作者:谢斌 何双梧

    单位:第三军医大学附属大坪医院普通外科 重庆,400042

    关键词:胃泌素;三磷酸肌醇;钙离子;结肠肿瘤;细胞系

    提要 目的

    提要 目的:探讨胃泌素对人结肠癌细胞株SW480内三磷酸肌醇(IP3)、钙离子(Ca2+)的影响及其在细胞增殖中的作用,为结肠癌抗信息传导治疗提供实验依据。方法:①3H-肌醇标记细胞进行IP3分析。②应用Ca2+荧光指示剂Fura-2检测细胞内Ca2+的浓度。③MTT比色分析法检测活细胞数(吸光度A值)。结果:5肽胃泌素(Pentagastrin,PG)可使SW480细胞内IP3、Ca2+水平升高,同时活细胞数A值增加;5肽胃泌素与其受体拮抗剂丙谷胺(Proglumide,PGL)合用时,癌细胞内IP3、Ca2+水平和活细胞数A值均无明显变化。结论:提示胃泌素可能通过肌醇脂质信号传导途径促进人结肠癌细胞株SW480的增殖。
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    中图法分类号 R735.35

    Role of inositol 1,4,5-trisphosphate calcium in gastrin-induced proliferation of human colon cell line SW480

    Xie Bin, He Shuangwu

    (Department of General Surgery, Daping Hospital, Third Military Medical University, Chongqing, 400042)

    Abstract Objective: To investigate the effects of gastrin on inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3), intracellular calcium (Ca2+) in human colon cancer cell line SW480 and its role in the proliferation of this cells line to provide experimental basis for development of antisignaling therapy for patients with colon cancer. Methods: 1) Level of IP3 was analyzed by [3H]-myo-inositol incorporation into inositol phospholipids in the cells. 2) Level of [Ca2+] was measured by fluorescence measurement with fura-2/AM, a fluorescent index of calcium. 3) Viable cell count (VCC) of SW480 cells was calculated by MTT assay. Results: 1) Pentagastrin (PG) promoted the levels of IP3 and [Ca2+] and increased VCC of SW480 cells. 2)When proglumide (PGL), a gastrin-receptor antagonist, used in combination with PG, no significant changes were found in the levels of IP3 and [Ca2+] and increment of VCC of SW480 cells. Conclusion: Gastrin might promote the proliferation of SW480 cells through a receptor-mediated inositol phospholipids signaling pathway.
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    Key words gastrin; inositol 1,4,5-trisphosphate; calcium; colon neoplasms; cell line

    胃泌素依赖肌醇磷脂跨膜转导其生物信号,肌醇脂质信号系统在生物信号的跨膜传递方面起着重要作用,并与细胞增殖及肿瘤形成密切相关[1]。关于胃泌素促进结肠癌细胞生长的细胞内肌醇脂质信号转导机制尚不清楚,本研究从细胞信号转导方面探讨胃泌素对结肠癌细胞的促生长作用,为结肠癌抗信息传导治疗提供实验依据。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    5肽胃泌素(PG,上海丽珠生化试剂公司);[3H]-myo-肌醇(中国科学院上海原子能研究所)Fura-2/AM(SIGMA);MTT(FLUKA,瑞士);丙谷胺(PGL,上海制药十一厂);RPMI 1640培养基(GIBCO);液体闪烁液(第三军医大学附属大坪医院药剂科);人结肠癌细胞株SW480(美国幻念斯隆-凯特林癌症中心)。
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    1.2 方法

    1.2.1 细胞培养 人结肠癌细胞株SW480培养于含10%小牛血清的RPMI 1640培养液中,37℃、5%CO2条件下生长,细胞培养至对数生长期时接种在培养瓶中继续培养,于倒置显微镜下观察,选择合适时相实验。

    1.2.2 实验分组 实验分为对照组、PG组、PG+PGL组。

    1.2.3 细胞内IP3测定 按文献[2],略加改进。在细胞悬液(1×106 cell/ml)中加入[3H]-肌醇(5 μCi/ml)箱孵育18 h,20 mmol/L LiCl作用2 h,然后加入不同处理因素作用1 min,氯仿/甲醇(v/v,1∶2)终止反应抽提肌醇磷酸。Dowexl×8AG型微型阴离子交换层析柱分离IP3,采用液闪计数仪测其Bq计数。
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    1.2.4 细胞内Ca2+测定 按文献[3],略加改进。在细胞悬液(1×106cell/ml)中加入5 μmol/L fura-2/AM,混匀。孵育60 min,150 g离心5 min,弃培养液,平衡盐溶液重悬。置石英杯,37℃测其340/380 nm的荧光强度值;加入不同处理因素后测其荧光强度值F,再依次加入0.1%TritonX-100,3 mmol/L EGTA,分别测得最大荧光强度值Fmax、最小荧光强度值Fmin,依据公式计算[Ca2+]i=Kd×F-Fmin/Fmax-F(nmol/L)×Kd=220 nmol/L。

    1.2.5 MTT比色分析法[4] 测定活细胞数(Viable cell count, VCC)。细胞培养第24小时,吸去上清液,每孔加入无血清培养液100 μl,继续培养24 h。吸去上清液,每孔加入0.5%小牛血清培养液100 μl。第1孔为空白对照,第2孔为细胞对照,分别加入0.5%小牛血清培养液100 μl。第3孔以后每孔加入不同浓度处理因素100 μl,加样结束后,置37℃、5%CO2培养箱继续培养72 h,结束培养前6 h,向各孔加入MTT应用液10 μl,37℃孵育6 h,从每孔中吸去100 μl上清液,每孔加入20%SDS 100 μl,于培养箱中过夜,用酶标仪测定570 nm波长处吸光度(A)。
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    1.3 统计学处理

    数据以x±s表示。以Excel 6.0版专用统计分析程序对各组数据进行单因素方差分析。

    2 结果

    2.1 5肽胃泌素、丙谷胺对人结肠癌细胞株SW480细胞内IP3的影响

    当5肽胃泌素浓度为6.25 μg/ml时,IP3即出现增高,当5肽胃泌素浓度为25 μg/ml时,IP3增高明显,与对照组比差异非常显著(P<0.01)。当5肽胃泌素浓度为50 μg/ml时,IP3不再增高,见表1。

    表1 胃泌素对人结肠癌细胞株SW480细胞内IP3(cpm/106 cells)、[Ca2+]i(nmol/L)、活细胞数(A)的影响(x±s)
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    Tab 1 The effects of gastrin on IP3(cpm/106 cells),[Ca2+]i(nmol/L),VCC(A) in SW480 (x±s)

    Group

    IP3

    (n=6)

    [Ca2+]i(nmol/L)

    (n=4)

    VCC(A)

    (n=8)

    Control
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    8.83±1.33

    26.36±2.91

    1.554±0.009

    PG+PGL

    9.00±1.58

    31.79±4.41

    1.546±0.011

    PG(μg/ml)

    6.25

    10.17±1.33

    30.61±2.16

    1.555±0.005
, 百拇医药
    12.5

    11.17±0.75**

    50.69±2.30**

    1.563±0.010

    25.0

    16.17±0.75**

    101.44±2.49**

    1.580±0.011**

    50.0

    14.17±1.60**
, 百拇医药
    70.63±4.17**

    1.579±0.008**

    100

    13.00±2.53**

    62.59±2.59**

    1.578±0.010**

    *:P<0.05,**:P<0.01 vs control△:1 cpm=30.72 Bq

    2.2 5肽胃泌素、丙谷胺对人结肠癌细胞株SW480细胞内[Ca2+]i的影响

, 百拇医药     当5肽胃泌素浓度为6.25 μg/ml时,细胞内Ca2+浓度即出现增高,当5肽胃泌素浓度为25 μg/ml时,细胞内Ca2+浓度增高明显,与对照组比差异非常显著(P<0.01),当5肽胃泌素浓度为50 μg/ml以上时,细胞内Ca2+浓度不再增高,但与对照组比差异仍非常显著(P<0.01);当5肽胃泌素(25 μg/ml)与丙谷胺(32 μg/ml)合用时,细胞内Ca2+浓度为31.79 nmol/L,与对照组比差异不显著(P>0.05),见表1。

    2.3 5肽胃泌素、丙谷胺对人结肠癌细胞株SW480活细胞数(A)的影响

    当5肽胃泌素浓度为6.25 μg/ml时,A值即出现增高,当5肽胃泌素浓度为25 μg/ml时,A值增加显著,与对照组比差异非常显著(P<0.01),当5肽胃泌素浓度为50 μg/ml以上时,A值不再继续增加;当5肽胃泌素(25 μg/ml)与丙谷胺(32 μg/ml)合用时,A值明显低于5肽胃泌素(25 μg/ml)组(P<0.05),与对照组比差异不显著(P>0.05),见表1。
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    2.4 胃泌素作用于人结肠癌细胞株SW480后IP3,[Ca2+]i,VCC(A)的比较

    随着PG浓度的升高,IP3、Ca2+、VCC(A)也分别升高,三者在PG浓度为25μg/ml时均达到一个峰值。随着PG浓度的进一步升高,呈递减趋势。当PG(25 μg/ml)与PGL(32μg/ml)合用时,IP3、Ca2+、VCC(A)与对照组比差异均不显著(P>0.05),见图1。t185-1.gif (5431 bytes)

    图1 胃泌素作用于人结肠癌细胞株SW480后IP3,[Ca2+]i,VCC(A)的比较

, 百拇医药     Fig 1 Comparision of IP3, [Ca2+]i, VCC(A) after PG acting on SW-480

    3 讨论

    目前已公认磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP2)是生成第二信使IP3及DG的直接前体。IP3结合到内质网的专一性受体上,从而打开离子通道,释放出Ca2+进而通过Ca2+信号系统完成各种细胞效应。胞浆中游离Ca2+的升高是重要的促有丝分裂信号,而许多肿瘤的发生、发展与Ca2+有关,应用Ca2+拮抗剂后能够抑制肿瘤的发生和转移[5]。胃泌素是由胃幽门窦G细胞分泌的一种多肽类激素,目前已明确它对有些结肠癌细胞株也有营养作用[6]。本实验采用[3H]-myo-肌醇标记人结肠癌细胞株SW480细胞悬液,观察不同浓度5肽胃泌素对癌细胞内IP3(Bq/106cells)的影响,同时还检测5肽胃泌素对癌细胞内Ca2+的影响。将不同浓度5肽胃泌素作用于癌细胞,引起IP3、Ca2+浓度的变化,二者的改变均与5肽胃泌素的浓度呈一定的剂量依赖关系,而且胞内Ca2+浓度的升高基本上是与IP3的升高成正相关,与Ishizuka等[3]的结果一致。我们还应用了胃泌素受体拮抗剂丙谷胺观察其对癌细胞中IP3、Ca2+浓度的影响,结果IP3、Ca2+浓度的变化与对照组相比无显著性差异,表明5肽胃泌素通过受体介导途径来影响IP3、Ca2+浓度的变化。采用MTT比色分析法研究了5肽胃泌素对人结肠癌细胞株SW480活细胞数的影响,结果表明5肽胃泌素能促进该细胞株的生长,这与Kiss的实验结果[7]一致。而当5肽胃泌素(25 μg/ml)+丙谷胺(32 μg/ml)合用时,这种效应则受到抑制。
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    在肿瘤细胞中或者组织中肌醇磷脂代谢增强[8]。Yassin等[9]报道17肽胃泌素(10 nmol/L)可以引起鼠结肠上皮细胞内IP3浓度迅速而短暂的升高,Ishizuka等[3]研究发现,胃泌素促进人胃癌AGS细胞生长是通过胃泌素与其受体结合后使钙离子从细胞器(内质网)中释放,引起胞浆内钙离子浓度升高而实现的。Ishizuka等[10]研究又发现,在人结肠癌HT-29细胞中,17肽胃泌素(10 nmol/L)能够引起胞内钙离子浓度升高并与IP3升高的幅度成正相关。由此可见,胃泌素对肌醇脂质信号传递系统有明显的影响。

    本实验发现胃泌素能够使人结肠癌细胞株SW480细胞内IP3、Ca2+的浓度升高,而且这种影响与其促细胞增殖有关,应用丙谷胺后则可抑制这种效应,提示胃泌素促进癌细胞增殖可能是通过受体介导的肌醇脂质信号转导途径而实现的。因此,我们可以针对IP3、Ca2+,从信号通路着手,设计和筛选出抗信号转导药物,为临床上结肠癌的抗信息传导治疗提供有益的启迪。
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    作者简介:谢斌,男,30岁,住院医师,硕士

    参考文献

    1 Rana R S, Hokin L E. Role of phosphoinositides in transmembrane signaling. Physiol Rev,1990,70(1):115

    2 Ishizuka J, Beauchamp R D, Townsend C M Jr,et al. Receptor-mediated antocrine effects of 5-hydroxytryptamine on cultured human pancreatic carcinoid cells. J Cell Physiol,1992,150(1):1

    3 Ishizuka J, Martinez J, Townsend C M Jr, et al. The effect of gastrin on growth of human stomach cancer cells. Ann Surg,1992,215(5):528
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    4 武建国.实用临床免疫学检验.南京:南京科学技术出版社,1989.39~41

    5 林曙光,郑广华,段小贝,等.细胞信号转导系统-基础与临床.天津:天津科学技术出版社,1996.267~268

    6 Mc Greger D B, Morriss L L, Manalo P B, et al. Pentagastrin stimulation of human coloncarcinoma. Arch Surg,1989,124(4):470

    7 Kiss R, Salmon Z, Panwels O, et al. In vitro influence of gastrin, oestradiol and gonadotropin-releasing hormone on HCT-15 and Lovo human colorectal neoplastic cell proliferation. Eur J Cancer,1991,27(10):1268
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    8 Rizzo M T, Weber G. 1-phosphatidylinositol 4-kinase: an enzyme linked with proliferation and malignancy. Cancer Res,1994,54(10):2611

    9 Yassin R R, Little K M. Early signaling mechanism in colonic epithelial cell response to gastrin. Biochem J, 1995,311(Pt3):945

    10 Ishizuka J, Townsend C M Jr, Bold R J, et al. Effects of gastrin on 3′,5′-cyclic adenosine monophosphate, intracellular calcium, and phosphatidylinositol hydrolysis in human colon cancer cells. Cancer Res,1994,54(8):2129

    (收稿:1998-04-15;修回:1998-10-27), 百拇医药