当前位置: 首页 > 期刊 > 《中华放射医学与防护杂志》 > 2000年第1期
编号:10267260
147Pm照射对人白血病HL-60细胞bcl-2和bax基因表达的研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 2000年第1期
     作者:朱寿彭 肖东

    单位:江苏,苏州医学院放射医学系 215007

    关键词:147Pm;HL-60细胞;基因表达;bcl-2;bax基因;免疫组织化学;RNA点杂交

    中华放射医学与防护杂志000109 【摘要】 目的 研究了147Pm照射对人白血病HL-60细胞bcl-2和bax基因表达作用。 方法运用免疫组织化学技术探讨147Pm对HL-60细胞bcl-2/bax的蛋白表达,以及RNA分子杂交技术探讨147Pm对HL-60细胞bcl-2 mRNA的转录水平表达。结果 发现对照HL-60细胞中bcl-2蛋白呈高度表达,为88%;在147Pm照射下,可下调至53%。bax在对照细胞中的表达很低;147Pm作用后,未见明显改变。而受147Pm照射后,可使HL-60细胞中bcl-2 mRNA表达呈明显下调,并随受照射时间的延长,下调作用更加显著。结论 147Pm诱发人白血病HL-60细胞的凋亡作用,与其下调凋亡相关基因bcl-2的表达相关联。
, 百拇医药
    Effect of 147Pm β-irradiation on bcl-2 gene

    and bax gene expression in human leukemia cells

    ZHU Shoupeng XIAO Dong

    (Faculty of Radiological Medicine,Suzhou Medical College,Suzhou 215007,China)

    【Abstract】 Objective To study the effect of exposure to a pure β radiator-147Pm on bcl-2 gene expression in human leukemia HL-60 cells. Methods Immunohistochemical technique was used to identify the expression of bcl-2 and bax proteins in HL-60 cells,as well as RNA dot blot hybridization to show the expression of bcl-2 mRNA in HL-60 cells. Results The expression of bcl-2 protein was as high as 88% in control human HL-60 cells. Down regulation of bcl-2 protein expression which lowered to 53% was noted after exposure to 147Pm. The expression of bax protein was low in control cells, and after irradiation it did not obviously change. An obvious down regulation of bcl-2 mRNA expression was found in irradiated HL-60 cells. With increasing time of 147Pm exposure, the down regulation of bcl-2 became more evident. Conclusion The apoptotic action of 147Pm β-rays in human HL-60 cells is associated with the down regulation of the apoptosis-suppressing gene bcl-2.
, http://www.100md.com
    【Key words】 147Pm; HL-60 cells; Gene expression; bcl-2 gene; bax gene; Immunohistochemistry; RNA dot blot hybridization▲

    目前,从细胞的形态学特征及DNA链断裂等方面研究,观察到重核裂变产物147Pm可诱发细胞凋亡[1]。其呈现凋亡的程度,与受147Pm辐照的累积吸收剂量相关联[2]。而通过放射自显影示踪揭示147Pm在靶细胞内的行径定位,是诱发细胞凋亡的基础[3]。为了进一步探讨147Pm诱发细胞凋亡的分子机理,设计阐明人白血病HL-60细胞受147Pm照射时基因bcl-2/bax蛋白表达变化[4],以及bcl-2 mRNA转录水平的改变。作者运用免疫组织化学技术和分子杂交技术探讨纯β射线诱发细胞凋亡和相关基因bcl-2/bax的调控,为进一步应用纯β射线的核素提供新的依据。
, http://www.100md.com
    材料和方法

    1.细胞株与细胞培养:人白血病HL-60细胞株由江苏省血液研究所提供,由苏州医学院细胞免疫研究中心传代培养。在RPMI 1640全培养液中增补体积分数为10%的灭活小牛血清,于体积分数为5%的CO2培养器中37℃培养。实验时,取对数生长期的HL-60细胞,用PBS(pH 7.4)液洗涤两次后,再加全培养液调至实验所需的细胞浓度备用。

    2.147Pm照射细胞:收集实验用HL-60细胞,用RPMI 1640全培养液调至细胞浓度为2×106个/ml。取无菌24孔培养板,在每培养孔内放置1 ml细胞悬液。然后在每一实验孔中加入1 ml用RPMI 1640全培养液稀释的7.4×102 kBq/ml 147Pm (NO3)3工作液,从而使147Pm的最终放射性浓度为3.7×102 kBq/ml。而对照组每孔加入1 ml RPMI 1640全培养液,使实验孔和对照孔的细胞最终浓度为1×106个/ml。将24孔培养板放置到体积分数为5%的CO2培养器内37℃培养,经12和24 h收集各培养标本,用于基因表达的研究。
, 百拇医药
    3.免疫组织化学技术探讨147Pm照射对HL-60细胞bcl-2/bax的蛋白表达:收集不同作用时间的147Pm照射细胞及对照细胞,悬浮于pH 7.4的PBS中,使细胞浓度为2×105个/ml。取经多聚赖氨酸处理后的玻片,每片滴加100 μl细胞,干燥后,用4%多聚甲醛在24℃固定10 min,然后将细胞用PBS洗涤后,与抗bcl-2鼠单克隆抗体在24℃孵育1 h。随后用0.3% H2O2甲醇阻断内源性过氧化物酶20 min,再用体积分数为5%的正常马血清封闭,37℃,20 min,经1∶200的ABC(avidin-biotin complex)试剂在37℃处理60 min,然后用0.04% DAB+0.03% H2O2显色[6],充分水洗后,苏木素复染,梯度酒精脱水,二甲苯透明,中性树脂封片。阳性结果的判断标准是:镜检细胞,胞浆或胞膜出现棕褐色的为阳性细胞,随机计数高倍视野下500个细胞中阳性细胞所占的百分率,并摄片。
, 百拇医药
    4.RNA分子杂交技术探讨147Pm对HL-60细胞mRNA的转录水平表达

    (1)总RNA的抽提:经不同时间收集147Pm照射细胞和对照细胞,从细胞浓度为1×107个/ml的培养细胞中抽提总RNA:即加入1 ml的Trizol (Sigma)总RNA分离试剂,混匀后,加入0.2 ml氯仿,盖管盖,振荡15 s,20℃温育3 min,在4℃ 10 000 g离心15 min,将水相转移至新管中加入等量异戊醇,置30 min,再离心,弃上清,沉淀干燥,加体积分数为75%的乙醇洗涤,充分干燥后,重溶于二乙基焦碳酸酯(DEPC,Sigma)处理过的水中,取1 μl,加DEPC稀释后,用DU-50 UV紫外线分光光度计测样品,λ=260/280 nm值的RNA样品浓度。

    (2)RNA甲醛变性电泳确定提取RNA的纯度:取RNA样品1 μl(10 μg),加入含甲醛、甲酰胺的加样缓冲液混合后,于60℃水浴器中变性10 min,加样至甲醛凝胶中,在50 V电压下电泳,以确定提取RNA的纯度,可见28 s和18 s条带。
, http://www.100md.com
    (3)RNA点样膜:应用Hybri-Dot 1050MM 3mm孔经点样器将RNA样品10 μg点样在尼龙膜上(Boechringer Mannhein公司提供)。随即真空抽干后,取出点样膜,于真空条件下80℃烤膜2 h,保存备用。

    (4)cDNA探针标记:实验所用bcl-2 cDNA探针,由中国科学院上海细胞生物研究所生长因子室提供。将bcl-2 cDNA探针于100℃水浴变性2 min,迅速冰上冷却,分别加入缓冲液和〔α-32P〕dCTP 1.85 MBq进行标记。

    (5)点杂交:将点样膜在预杂交液中浸湿,置68℃恒温水浴摇床中振荡水浴8 h,然后进行杂交:即倾出预杂交液,加入杂交液[7],同时加入放射性标记探针继续68℃杂交过夜,第2天分别使用2×SSC,0.1% SDS,0.2×SSC,0.1% SDS和0.1×SSC,0.1% SDS洗膜,将膜晾干后,包薄塑料保护膜,转暗室中夹压于X射线胶片增感屏暗盒中,置-70℃进行放射自显影曝光处理。
, 百拇医药
    结 果

    1.147Pm对HL-60细胞bcl-2/bax的蛋白表达

    结果显示,bcl-2阳性细胞反应呈棕色,分布于胞浆、胞核膜内外。图1所示为对照的人白血病HL-60细胞,可见bcl-2蛋白呈高度表达。而在受147Pm照射24 h后,观察到HL-60细胞中明显下调bcl-2的蛋白表达,见图2。而具体计数在147Pm照射24 h后对HL-60白血病细胞的bcl-2和bax蛋白表达的阳性细胞率如表1所示。可见对照HL-60白血病细胞bcl-2蛋白呈高度表达,为88%;而当受147Pm照射作用24 h后,观察到HL-60细胞中呈现明显下调bcl-2蛋白表达,为53%。至于bax在对照HL-60细胞中的表达就很低,只有10%,而受到147Pm照射24 h后,未见到引起明显的改变。

, 百拇医药     表1 受147Pm纯β射线照射24 h后的HL-60白血病

    细胞bcl-2和bax的蛋白表达阳性细胞率 组别

    细胞数

    bcl-2阳性细胞

    bax阳性细胞

    细胞数

    细胞率(%)

    细胞数

    细胞率(%)

    对照细胞

    500

    440
, 百拇医药
    88

    50

    10

    147Pm照射细胞

    500

    265

    53

    45

    9

    注:与对照组细胞比,P<0.05

    图1 免疫组织化学技术分析在对照HL-60
, 百拇医药
    白血病细胞中的bcl-2蛋白表达

    苏木素染色 ×400

    图2 免疫组织化学技术分析HL-60白血病细胞

    在受147Pm照射24 h后的bcl-2蛋白表达

    苏木素染色 ×400

    2.147Pm对HL-60细胞bcl-2 mRNA转录水平的表达

    分别抽提了经147Pm照射12和24 h的HL-60白血病细胞和相应对照HL-60细胞的总RNA,通过RNA甲醛变性电泳分析,可见28 s和18 s条带。依上述方法将bcl-2 cDNA探针进行杂交、洗膜和放射自显影操作,结果如图3所示。可见bcl-2 mRNA在对照HL-60白血病细胞中高表达,当受147Pm照射12 h的HL-60细胞bcl-2 mRNA表达呈明显下调。待147Pm照射持续至24 h,则其下调作用显著呈现。
, 百拇医药
    图3 147Pm照射HL-60白血病细胞

    不同时间后的bcl-2 mRNA表达

    讨 论

    已经实验证实,纯β辐射体核素147Pm可诱发白血病细胞凋亡:揭示了147Pm可诱发细胞核断裂和核固缩,以及凋亡小体和DNA核小体梯状谱形成的凋亡特征。细胞凋亡是细胞针对所处环境因素的特定改变所产生的应答,是一种程序化死亡过程[8],它与细胞生长一样,在机体中承担着重要的调控作用。在本课题的研究中,进而探讨了147Pm的照射作用对人白血病HL-60细胞bcl-2和bax基因表达的变化与细胞凋亡的相关。设计运用免疫组织化学技术探讨了147Pm照射对人白血病HL-60细胞bcl-2和bax蛋白表达,以及通过RNA分子杂交技术探讨了147Pm照射对HL-60细胞bcl-2 mRNA转录水平的表达。发现纯β核素147Pm能使HL-60细胞bcl-2蛋白表达明显下调。与此同时,经Dot blot点杂交分析表明,147Pm又可使HL-60细胞bcl-2 mRNA表达明显下调。由此可见,由147Pm照射所诱发的白血病细胞凋亡作用与其下调bca-2蛋白表达和bcl-2 mRNA表达的基因调控相关联。■
, 百拇医药
    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39470389)

    参考文献

    [1]朱寿彭,张澜生,傅强.147Pm诱发免疫细胞凋亡的电镜观察及CHX和Act D的防护作用.辐射防护,1998,18:134-138.

    [2]Zhu Shoupeng,Zhang Lansheng,Fu Qiang. Apoptosis in cells induced by fission fragment 147Pm. Nucl Sci Tech,1997,8:229-232.

    [3]朱寿彭,张澜生,傅强.荧光显微镜及放射自显影观察147Pm诱发细胞凋亡.核技术,1997,20:663-666.

    [4]Lotem J,Sachs L. Regulation of bcl-2 and bax in the control of apoptosis by hematopoietic cytokines and dexamethasome. Cell Growth Differ,1995,6:647-653.
, http://www.100md.com
    [5]Sakakura C,Sweeney EA,Shirahama T,et al. Suppression of bcl-2 gene expression by sphingosine in the apoptosis of human leukemic HL-60 cells during phorbol ester induced terminal differentiation. FEBS Lett,1996,379:177-180.

    [6]Larocca LM,Teofili L,Sica S, et al. Quercetin inhibits the growth of leukemic progenitors and induces the expression of transforming growth factor-β1 in these cells.Blood,1995,85:3654-3661.

    [7]朱寿彭.浓缩铀的放射毒理.北京:原子能出版社,1998.140-143.

    [8]Nagata S. Apoptosis by death factor. Cell,1997,88:353-365.

    收稿日期:1999-04-01, http://www.100md.com