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编号:10265508
维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的研究
http://www.100md.com 《中山大学学报(医学科学版)》 1999年第1期
     作者:林桂真 黄仁魏 梁宁宁 唐如明 夏忠军 鲁 联

    单位:中山医科大学附属第三医院血液病研究室; 广州, 510630

    关键词:HL-60细胞;白血病细胞;细胞凋亡;药物作用;维甲酸;副作用

    中山医科大学学报990114

    摘 要 目的:观察维甲酸(RA)在体外诱导HL-60细胞(人早幼粒细胞白血病细胞株)凋亡的作用,探讨维甲酸治疗早幼粒细胞白血病的作用机制。方法:用DNA电泳、DNA片段定量测定技术、流式细胞术分析及光镜和电镜观察凋亡细胞。结果:在体外培养中加维甲酸50 mg/L孵育4 h,DNA片段率达55.7%±12.1%,而对照为12.5%±4.9%(P<0.001,n=9);流式细胞术检测发现,在50 mg/L维甲酸作用下,细胞凋亡达50%,对照为9%。电镜观察维甲酸组HL-60细胞出现典型的凋亡细胞形态改变。维甲酸诱导HL-60细胞凋亡具有剂量及时间依赖性,维甲酸作用6 h,出现凋亡高峰;随维甲酸浓度升高,诱导凋亡作用明显增强。在环孢素A(CsA)存在时,低浓度的维甲酸也有明显诱导HL-60细胞凋亡作用。结论:维甲酸在体外能诱导HL-60细胞凋亡,CsA能增强维甲酸诱导HL-60细胞凋亡活性。研究提示诱导白血病细胞凋亡是维甲酸治疗急性早幼粒细胞白血病的重要机制之一。
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    中图号 R 375.35

    The Study of Retinoic Acid Induces Apoptosis in HL-60 Cells

    Lin Guizheng Huang Renwei Liang Ningning

    Tang Jiaming Xia Zhongjun Lu Lian

    (Department of Hematology of the 3rd Affiliated Hospital,Sun Yat-sen University of

    Medical Sciences.Guangzhou, 510630)

    Abstract Objective:To observe the effect of inducing apoptosis in promyelocytic leukemia cell line HL-60 cells by retinoic acid(RA) for investigating the mechanism of RA in treatment of promyelocytic leukemia. Methods: Apoptosis was detected with quantitation of DNA fragmentation,agarose gel electrophoresis of DNA ladder,flowcytometric analysis and morphological examination of apoptotic cells. Results: When HL-60 cells were incubated with RA 50 mg/L for 4 h,DNA fragmentation was 55.7%±12.1% as compared to 12.5%±4.9% with the control(P<0.001).Flowcytometric analysis showed that apoptotic cells amounted to 50%,while control was only 9%.Examination with electron microscopy showed typical morphological change of apoptosis in HL-60 cells induced by RA.Induced apoptosis in HL-60 cells by RA was dose and time-dependent that showed when the cells were incubated with RA for 6h,it induced higher DNA fragmentation,and when the concentration of RA increased it expressed stronger activity in induced apoptosis.At the same time cyclosporine A was found to enhance apoptosis in HL-60 cells induced by RA. Conclusion: RA can induce apoptosis in HL-60 cells in vitro,and cyclosporine A can boosted up apoptosis induced by RA.This implies that inducing apoptosis in leukemia cell may be the important role of RA in the treatment of promyelocytic leukemia.
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    Subject headings HL-60 cell; leukemia; apoptosis/drug effects; retinoic/adverse effects

    近年临床上已广泛应用维甲酸(retinoic acid,RA)治疗急性早幼粒细胞白血病(ANLL-M3)。以往认为维甲酸治疗M3是由于维甲酸诱导M3细胞分化的结果[1],但维甲酸是否还可通过其它途径杀伤白血病细胞而达到治疗作用,有待进一步探讨。本研究在体外HL-60细胞培养中加入维甲酸,观察维甲酸诱导HL-60细胞凋亡作用,同时观察环孢素A对维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的调节作用。

    1 材料与方法

    1.1 试 剂

    维甲酸(RA)购于四川重庆华邦制药有限公司,用φ=2%吐温80和3蒸水配成溶液;环孢素A(CsA),购于瑞士Sandoz公司。
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    1.2 细胞凋亡的诱导

    HL-60细胞以含φ=15%小牛血清的RPMI1640培养液,37 ℃,φ=5% CO2、100%湿度常规培养,每周换液2次。取对数生长的细胞,以RPMI 1640洗涤1次,调整细胞密度为109/L,接种于24孔培养板中,37 ℃,φ=5% CO2,100%湿度培养,实验组分别加:RA、CsA,培养不同时间,收集细胞进行分析。

    1.2.1 维甲酸诱导凋亡的量效反应 在HL-60细胞培养体系中加维甲酸0、10、20、50、100 mg/L,孵育4 h,收集细胞分别测定DNA片段率及DNA电泳观察。

    1.2.2 维甲酸诱导凋亡的时效反应 在培养体系中加维甲酸25 mg/L,分别孵育0、2、4、6、8 h,收集细胞,分别测定DNA片段率及DNA电泳观察。
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    1.2.3 CsA对维甲酸诱导凋亡的调节作用 在维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的培养中,加入CsA,孵育4 h,收集细胞测定DNA片段率及DNA电泳观察,以单用维甲酸组为对照。

    1.3 细胞凋亡的检测

    1.3.1DNA电泳 按培养时间分别收集细胞,常规提取DNA,用15 g/L琼脂糖凝胶电泳,100 V,90 min,紫外光下观察DNA 梯样条带并摄影。

    1.3.2 DNA片段率测定 按Huang氏报告的方法测定DNA片段率[2]。DNA片段率计算公式:

    1.3.3 细胞形态观察 收集凋亡诱导的细胞,作涂片。经瑞氏染色观察细胞形态。同时用戊二醛固定细胞送电子显微镜观察。
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    1.3.4 流式细胞仪检测 收集经诱导培养后的细胞,用PBS洗涤,加入φ=70%乙醇固定送检,观察DNA亚二倍体细胞率(凋亡细胞)。

    2 结 果

    2.1 维甲酸诱导HL-60细胞DNA片段化及形态学观察

    109/L HL-60细胞加维甲酸50 mg/L,经培养4 h,明显可见细胞出现凋亡。定量测定DNA片段率,实验组为55.7%±12.1%,空白对照为12.5%±4.9%(P<0.001,n=9);电镜检查可见细胞经孵育6 h,核染色质明显固缩,胞浆呈撕裂状,出现空泡,可见出芽、凋亡小体等(图1)。光镜检查发现HL-60细胞加入维甲酸4h后出现空泡,核开始固缩,染色质凝聚。

    图1 维甲酸透导HL-60细胞凋亡形态学观察(透射电镜,6 000×)
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    Fig.1 Morphological observation for apoptotic cells induced

    by RA with electron microscopy examination(6 000×)

    流式细胞术检测发现HL-60细胞在50 mg/L维甲酸作用下孵育4 h出现明显的凋亡细胞峰,凋亡率达50%,而对照组细胞仅为9%(图2)。DNA电泳可见典型的DNA梯样条带(图3)。

    2.2 维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的量效反应

    体外HL-60 细胞培养加维甲酸 0~100 mg/L孵育4 h,在维甲酸浓度为10 mg/L时,DNA片段率开始明显增多,达25.8%±8.3%,而对照组仅为12.5%±4.9%,两者比较有非常显著性差异(P<0.01,n=10),之后随维甲酸浓度增加DNA片段率不断增高,在维甲酸浓度为50 mg/L时DNA片段率达55.7%±12.1%;15g /L琼脂糖凝胶做DNA电泳检查,可见随维甲酸浓度升高,DNA梯样条带越明显,如图3所示。
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    图2 流式细胞仪观察维甲酸诱导HL-60细胞凋亡

    Fig.2 Examination of apoptosis in HL-60 cells induced

    by RA with Flowcytometric analysis

    A. Control:without RA; B.Incubated with RA 50mg/L for 4h.It showed that apoptotic cell were up to 50%

    图3 DNA电泳观察维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的量效反应

    Fig.3 DNA electrophoresis examination for Dose-dependent
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    reaction of induced-apoptosis in HL-60 cells with RA

    1.l kb DNA marker; 2.Control; 3~6. The concentration of RA was 10, 20,50 and 100 mg/L

    2.3 维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的时效反应

    在HL-60细胞体外培养中加维甲酸25 mg/L,经孵育2~8 h,可见随孵育时间延长DNA片段率增加。加维甲酸孵育2 h DNA片段率开始增高,经孵育4 h,DNA片段率增高至28.8%±5.8%,与空白对照组比较有显著差异(P<0.01,n=10),经孵育8 h,DNA片段率达35.4%±5.3%(图4)。DNA凝胶电泳可见随维甲酸使用时间延长DNA梯样条带越清晰。
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    图4 DNA片段化观察维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的时效反应

    Fig.4 Quantitation of DNA fragmentation for time-depen-

    dent reaction of induced-apoptosis in HL-60 cells by RA

    2.4 CsA在维甲酸诱导HL-60细胞凋亡中的上调作用

    在HL-60细胞体外培养加维甲酸诱导细胞凋亡作用的同时,加入CsA,可见CsA能增强维甲酸诱导HL-60细胞凋亡活性。单用维甲酸25 mg/L时,DNA片段率为25.6%±8.2%,同时加CsA 10 mg/L时,DNA片段率增高到54.8%±9.6%,两组比较有非常显著性差异(P<0.001),而单用CsA 10 mg/L,DNA片段率与空白组比较无显著性差异(P>0.05)。同时在CsA存在时,低浓度维甲酸(10 mg/L)也能明显诱导HL-60细胞出现凋亡。
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    3 讨 论

    以往认为维甲酸治疗M3是由于其诱导M3细胞分化,减慢肿瘤细胞的增殖速度[3]。但维甲酸治疗M3是否存在其它机制,本研究进行了一些探讨。在早幼粒细胞白血病细胞株(HL-60细胞)体外培养中,加入维甲酸50 mg/L孵育6 h,发现细胞出现核固缩、染色质凝聚,胞浆见空泡,有凋亡小体形成等形态学改变,DNA出现片段化,DNA电泳见到明显的梯样条带,流式细胞仪检查发现亚二倍细胞明显增加。结果显示维甲酸诱导了HL-60细胞出现凋亡,并存在时间效应关系和剂量效应关系。这提示,维甲酸诱导HL-60细胞凋亡可能是其治疗早幼粒细胞白血病的重要机制之一。

    难治病例的白血病细胞存在多药耐药性(Multidrug Resistance,MDR),常使治疗失败。临床曾有用环孢素A(CsA)联合化疗治疗耐药、复发的急性白血病,取得良好的疗效[4,5],但其作用机制仍不很清楚。近年发现某些药物对维甲酸诱导白血病细胞凋亡有正性调节作用。Wallington等在体外研究发现,在125-双羟D3作用下,维甲酸诱导HL-60细胞凋亡活性明显较单用维甲酸强[6]。本研究在体外维甲酸诱导HL-60细胞凋亡培养中同时加入CsA 10 mg/L,维甲酸诱导HL-60细胞凋亡的活性明显增强,而且在环孢素A存在时,低浓度维甲酸也有明显诱导HL-60细胞凋亡的作用。提示环孢素A与维甲酸具有协同作用,对维甲酸诱导白血病细胞凋亡有上调作用,应用维甲酸治疗急性早幼粒细胞白血病时合用CsA,可能会取得更好疗效。
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    本院科研基金资助课题;自由词

    参考文献

    1 孙关林,欧阳仁荣,陈赛娟,等.全反式维甲酸诱导分化治疗急性早幼粒细胞白血病5年研究总结.中华肿瘤杂志,1993,15(2):125

    2 Huang R W,Tsuda H,Takatsuki K.Interleukin-2 prevents programmed cell death in chronic lymphocytic leukemia cells.Int J Hemat,1993,58(1):83

    3 Preisler H D,Gopaly V.Regrowth resistance in leukemia and lymphoma:the need for a new system to classify treatment failure and for new approaches to treatment.Leuk Res,1994,18(3):149
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    4 赵春亭,卞寿庚,杨纯正,等.环孢素A逆转急性髓细胞白血病多药耐药一例.中华血液学杂志,1995,16(7):347

    5 李晓明,吴谨绪, 张连生,等.环孢素A逆转难治性白血病多药耐药的临床研究.中华血液学杂志,1997,18(2):73

    6 Wallington L A,Bunce C M,Durham J,et al.Particular combinations of signals,by retinoic acid and 1 alpha,25 dihydroxyvitamin D3,promote apoptosis of HL-60 cells.Leukemia,1995,9(7):1185

    (1998 - 06 - 23收稿 1998 - 10 - 21修回), 百拇医药