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编号:10238255
脂肪酸合酶抑制剂——浅蓝菌素阻遏K562细胞增殖及诱导凋亡的实验研究
http://www.100md.com 《中华血液学杂志》 2000年第5期
     作者:陈宝安 黄培林 戴振声 林果为

    单位:陈宝安、戴振生(210009 南京铁道医学院附属医院血液科);黄培林(南京铁道医学院病理教研室);林果为(上海医科大学华山医院血液科)

    关键词:变蓝菌素;细胞株,K562;脂肪酸合成酶复合物;细胞凋亡

    中华血液学杂志000505 【摘要】 目的 探讨脂肪酸合酶抑制剂——浅蓝菌素对K562白血病细胞增殖的影响及机制,并观察浅蓝菌素对人皮肤成纤维细胞增殖的影响。方法 应用MTT法观察浅蓝菌素对K562白血病细胞、人皮肤成纤维细胞增殖的抑制率; 应用流式细胞术、DNA凝胶电泳进行凋亡的检测和观察。结果 在10-9~10-5mol/L浓度下,浅蓝菌素对K562白血病细胞的增殖有显著的抑制作用并呈剂量-效应关系; 而人皮肤成纤维细胞在浅蓝菌素(10-9~10-5mol/L)作用下, 抑制率均<30%;K562白血病细胞在浅蓝菌素(60μg/ml,12h)作用下,DNA凝胶电泳出现梯状条带。结论 ①脂肪酸合酶抑制剂——浅蓝菌素显著地阻遏K562白血病细胞的增殖且不影响人皮肤成纤维细胞的增殖;②浅蓝菌素对K562细胞的细胞毒作用可能通过凋亡而诱导;③脂肪酸合酶是一个潜在的抗白血病靶位。
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    Proliferation inhibition and apoptosis induction of K562 cells by fatty acid synthase inhibitor——cerulenin

    CHEN Baoan, HUANG Peilin, DAI Zhensheng, et al.

    (Department of Hematology, Affiliated Hospital, Nanjing Railway Medical College,Nanjing 210009,China)

    【Abstract】 Objective To investigate the effect of fatty acid synthase(FAS) inhibitor——cerulenin on K562 leukemia cells and its mechanism.Methods Inhibition rate of cerulenin on K562 leukemia cells was assayed by MTT method, cell apoptosis by flow cytometry(FCM) and agarose gel electrophoresis.Results When treated with 10-9~10-5mol/L of cerulenin for 24h,the proliferation of K562 cells was obviously inhibited with dose related effect.At the same concentrations,the inhibition rates of human skin fibroblasts were all lower than 30%.When K562 cells were treated for 12h with 50μg/ml and 60μg/ml of cerulenin,the apoptosis rate revealed by FCM was 42.30% and 38.8%,respectively,and DNA agarose gel electrophoresis showed the typical DNA ladder of apoptosis.Conclusion Fatty acid synthase inhibitor——cerulenin inhibits proliferation of K562 cells but not of human fibroblasts. Cerulenin mediated cytotoxity is due to apoptosis induction.Fatty acid synthase might be a potential target for anti-leukemia.
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    【Key words】 Cerulenin; Cell line,K562; Fatty acid synthase; Apoptosis

    多年来,人们致力于肿瘤细胞代谢调节的研究,发现肿瘤细胞内脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)的表达水平远远高于正常组织,并且表达水平的高低与恶性肿瘤的预后呈负相关;不饱和脂肪酸能促进肿瘤细胞增殖。由此,人们已越来越认识到脂肪酸合酶抑制剂有可能成为一种新的抗肿瘤药物[1,2]。Pizer等[3]首次报道FAS 抑制剂——浅蓝菌素(cerulenin)通过抑制乳腺癌细胞内源性脂肪酸合成而使肿瘤细胞的凋亡, 阻遏肿瘤细胞增殖, 且不抑制正常人成纤维细胞的增殖。浅蓝菌素对K562白血病细胞增殖的影响,尚未见报道。我们旨在观察浅蓝菌素阻遏K562白血病细胞增殖的效果并探讨其机制,以期为临床使用FAS抑制剂选择性杀伤白血病细胞提供理论依据。

    材料和方法
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    1 细胞培养和试剂 K562白血病细胞株由上海第二医科大学陈竺教授赠送。人皮肤成纤维细胞株取自临床手术标本,经原代培养而成。实验时常规传代于含体积分数为10%的小牛血清的RPMI 1640培养液(Gibco公司产品)中,于体积分数为5%的CO2、37℃孵育箱中培养。实验时取对数生长期细胞。浅蓝菌素为美国Sigma公司产品,溶解于含2g/L二甲基亚砜(DMSO) 的灭菌PBS中备用。柔红霉素(DNR)为意大利Farmitalia公司产品。足叶乙甙(Vp16)为北京制药工业研究所产品。四氮唑蓝(MTT)为Fluka公司产品, 用PBS配制成5mg/ml,4℃避光保存。

    2 细胞增殖抑制实验(MTT法)[4] 选用对数生长期细胞,调整细胞浓度为8×104/ml,接种于无菌96孔板,每孔加入200μl无血清RPMI 1640培养液。实验组浅蓝菌素终浓度分别为10-9~10-5mol/L,设立同样浓度DNR阳性对照组,另设DMSO对照组及空白对照组。每组每个浓度下设3个复孔,培养24h后,每孔加入20μl MTT(5mg/ml),孵育4h后去上清液,加入150μl DMSO终止反应。微振荡后,于酶标仪波长570nm处测吸光度(A)。抑制率>50%有统计学意义。
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    3 流式细胞术(FCM)检测DNA及细胞周期分析 按方法2设Vp16阳性对照组、DMSO对照组,实验组药物浓度为50,60μg/ml,置于体积分数为5%的CO2培养箱中37℃孵育,按不同时间收获细胞,计数每份标本的细胞数在1.0×106,离心10min,去上清,冷PBS洗3次, 2000r/min离心,去上清,加柠檬酸固定液固定,放置于4℃冰箱1h后,2000r/min离心10min,去上清,加1800μl胰酶消化液(A液)充分作用后,加1500μl胰酶抑制液(B液)数分钟后, 再加入1500μl碘化丙锭(C液)作用15min以上,上机作DNA分析。

    4 DNA凝胶电泳 同方法2设阴性空白对照组、 DMSO对照组,实验组药物浓度为60μg/ml,置于37℃、体积分数为5%的CO2培养箱中孵育,12h后收获细胞,计数细胞5×106个,2000r/min离心10min,去上清,冷PBS洗1次,每份样品加入500μl细胞裂解液、50μl蛋白酶K,充分混合后,置于37℃、体积分数为5%的CO2培养箱中孵育4h以上,4000r/min离心10min, 取上清,用酚-氯仿法抽提DNA,加TE缓冲液溶解,再加入0.1μg/ml RNase于37℃孵育1h,加溴酚蓝染色后,进行15g/L琼脂糖凝胶电泳,5V/cm,紫外线透视仪上显影拍照。
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    5 统计方法 浅蓝菌素实验组、DNR阳性对照组与DMSO对照组之间的比较均采用配对的t检验,根据综合法计算IC50[5]

    结果

    1 浅蓝菌素对K562细胞增殖的抑制率及IC50值 MTT法检测浅蓝菌素和DNR对K562细胞增殖的抑制率,作用时间均为24h,结果显示在10-5~10-8mol/L浓度下,实验组和DNR对照组K562细胞增殖抑制率与DMSO对照组相比,差异有显著性,并且浅蓝菌素与DNR的抑制作用很接近(表1)。MTT法检测出浅蓝菌素对K562细胞IC50值为353.55ng/ml。

    表1 浅蓝菌素对K562及成纤维细胞的抑制率(%,±s) 组别
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    浓度(mol/L)

    K562细胞

    成纤维细胞

    DMSO

    10-5

    39.85±6.96

    19.20±3.22

    10-6

    32.79±5.31

    15.47±2.93

    10-7
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    21.90±0.52

    7.30±3.77

    10-8

    10.41±3.84

    5.48±3.10

    10-9

    7.65±1.17

    3.30±0.68

    浅蓝菌素

    10-5

    90.47±1.69
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    21.60±2.76

    10-6

    63.10±3.93

    20.23±3.38*

    10-7

    39.25±0.36*

    17.17±4.92*

    10-8

    19.47±7.42*

    12.74±2.21*
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    10-9

    9.31±0.55

    7.67±3.44

    DNR

    10-5

    98.52±2.56

    10-6

    71.94±8.03

    10-7

    47.99±6.02*
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    10-8

    26.57±5.27*

    10-9

    14.06±1.56*

    注:与相应的DMSO组比较,*P<0.05,△P<0.012 FCM检测细胞凋亡 用FCM直接观察细胞DNA含量,凋亡细胞DNA 荧光强度降低,DNR组在G0/G1峰前出现一个小于DNA二倍体含量的小峰,即亚二倍体峰,又称细胞凋亡峰(AP峰)。根据AP峰可计算细胞凋亡的百分率。K562细胞经50,60μg/ml浅监菌素作用12h后,凋亡率分别为42.30%和38.80%,空白对照组、DMSO 对照组及Vp16阳性对照组分别是22.70%,17.22%和23.34%,显示实验组凋亡率明显提高。细胞周期分析显示实验组G0/G1期细胞百分率增高,S期细胞百分率降低,亚二倍体峰逐渐增高,提示分裂期前阻滞是浅蓝菌素诱发K562细胞发生凋亡的重要原因。
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    3 DNA凝胶电泳检测细胞凋亡 浅蓝菌素60μg/ml处理K562细胞12h后,DNA电泳出现典型的梯状条带,而对照组则无DNA梯状条带, 呈基因组带(图1)。

    1,4:Marker;2:浅蓝菌素(60μg/ml);3:DMSO

    图1 浅蓝菌素作用K562细胞12h DNA电泳图

    讨论

    1 浅蓝菌素对K562细胞增殖的抑制 除了肝、子宫内膜、泌乳的乳腺组织和小儿肺高表达FAS外,大多数人体组织的FAS表达较低。恶性肿瘤组织的FAS常呈高表达,尤其是一些性腺组织的恶性肿瘤, 其表达水平比相应的正常组织要高出7~20倍。近年的研究表明:浅蓝菌素可抑制乳腺、前列腺癌细胞内源性脂肪酸合成而阻遏其增殖, 即使在获得生理浓度的外源性脂肪酸的情况下,浅蓝菌素对恶性肿瘤细胞增殖的抑制作用依然存在,提示恶性肿瘤细胞的增殖依赖于内源性脂肪酸的合成[6~9]。MTT实验结果证实了浅蓝菌素对K562细胞有显著的抑制作用,并呈明显的剂量-效应关系, 而对人皮肤成纤维细胞没有抑制作用。说明内源性脂肪酸合成为白血病细胞增殖所必需,浅蓝菌素可通过抑制白血病细胞内源性脂肪酸的合成而阻遏其增殖,白血病细胞FAS的抑制可能是影响白血病细胞增殖的新的靶位。
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    2 浅蓝菌素诱导白血病细胞凋亡 在细胞凋亡过程中,Ca2+、Mg2+依赖性核酸内切酶被激活,降解细胞核内的DNA,产生大约180~200bp整数倍的DNA片段,在琼脂糖凝胶电泳图上呈现“梯状DNA”条带。我们用DNA电泳证实浅蓝菌素可诱导K562白血病细胞产生凋亡,进一步细胞周期分析结果揭示,浅蓝菌素作用于K562白血病细胞后使得G0/G1期细胞增多,而S期细胞减少,表明K562白血病细胞的DNA复制及有丝分裂均需要内源性脂肪酸的合成;抑制其内源性脂肪酸的合成,可使增殖期的K562白血病细胞凋亡增多,S期细胞减少。

    总之,脂肪酸合酶抑制剂能够阻遏K562白血病细胞增殖并诱导其凋亡。抑制白血病细胞内源性脂肪酸代谢有可能是治疗白血病的一个新的思路。

    基金项目:江苏省科委研究基金资助项目(BJ97071)和南京铁道医学院研究基金资助项目(98-X-4)
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    参考文献

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    2,Pizer ES, Wood FD, Pasternack GR, et al. Fatty acid synthase( FAS):a target for cytotoxic antimetaboliters in HL60 promyelocytic leukemia cells. Cancer Res,1996,56:745-751.

    3,Pizer ES, Jackish C, Wood FD, et al. Inhibition of fatty acid synthesis induces programmed cell death in human breast cancer cells. Cancer Res,1996,56:2745-2747.
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    4,章静波,蔡有余,张世馥,主编.细胞生物学实用方法与技术.北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1996.1-87.

    5,徐叔云,卞如濂,陈修,主编.药理实验方法学.第1版.北京:人民卫生出版社,1991.404-405.

    6,Epstein JI, Carmichael M, Partin AW. OA-519(Fatty acid synthase) as an indepentent predictor of pathologic stage in adenocarcinoma of the prostate. Urology,1995,45:81-86.

    7,Pizer ES, Wood FD, Pasternack GR, et al. Altered fatty acid biosynthesis in endometrial carcinoma. Mod Pathol,1995,8:95A.
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    8,Pizer ES, Wood FD, Heine HS, et al. Inhibition of fatty acid synthesis delays disease progression in a xenograft model of ovarian cancer. Cancer Res,1996,56:1189-1193.

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    (收稿日期:1999-09-06), 百拇医药