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编号:10269795
rhG-CSF抑制脐血CD3AK细胞和其培养上清液诱导K562细胞凋亡的研究
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第4期
     作者:何秉燕 张渝侯 邹典定 陈冬珍 许家琪

    单位:何秉燕 张渝侯 邹典定 陈冬珍 许家琪(430071 武汉,湖北医科大学附属第二医院儿科)

    关键词:粒细胞集落刺激因子;重组;肿瘤细胞;培养的;脱噬作用

    中华儿科杂志000409 【摘要】 目的 探讨重组粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF,G-CSF)对脐血CD3AK细胞及其培养上清液诱导K562细胞凋亡的影响。方法 用细胞形态学观察,DNA琼脂糖电泳,原位末端标记法对K562;CD3AK细胞诱导的K562;CD3AK细胞与大小剂量的G-CSF共同诱导的K562;CD3AK细胞培养上清液(cultural supernatants, CS)诱导的K562;CS与大小剂量的G-CSF共同诱导的K562进行检测分析。结果 K562自然凋亡率为(3.5±1.0)%;CD3AK细胞诱导的K562凋亡率为(27.4±4.9)%;CD3AK细胞与大小剂量G-CSF共同诱导的K562细胞凋亡率分别为(7.4±3.0)%、(12.9±3.1)%(F=107.94,P<0.01)。CS诱导的K562细胞凋亡率为(33.1±5.2)%;CS与大小剂量的G-CSF共同诱导的K562细胞凋亡率分别为(6.4±2.3)%;(14.8±2.5)%(F=183.36,P<0.01)。结论 G-CSF能部分或全部逆转脐血CD3AK细胞和其培养上清液诱导的K562细胞的凋亡。
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    rhG-CSF inhibited the K562 cells apoptosis induced by cord blood CD3AK cells and their supernatants

    HE Bingyan, ZHANG Yuhou, ZOU Dianding

    (Department of Pediatrics, Second Hospital,Hubei Medical University, Wuhan 430071, China)

    【Abstract】 Objective To explore the effect of G-CSF on the K562 cell apoptosis induced by cord blood CD3AK cells and supernatants. Methods Apoptosis was detected by techniques of TDT end labelling, cell morphology and DNA agarose gel electrophoresis. The percentage of apoptosis was determined in K562 cells, K562 cells induced by CD3AK cells, K562 cells induced by both CD3AK cells and G-CSF, K562 cells induced by the supernatants of cultured CD3AK cells, as well as K562 cells induced by both the supernatants and G-CSF.Results The percentages of K562 cell apoptosis in the corresponding tuations mentioned above were (3.5±1.0)%, (27.4±4.9)%,(12.9±3.1)%, (7.4±3.0)%,(33.1±5.2)%,(14.8±2.5)% and(6.4±2.3)%, respectively(F=107.94,P<0.01; F=183.36,P<0.01). Conclusion G-CSF could partially or totally inhibit K562 cell apoptosis induced by cord blood CD3AK cells and the supernatants.
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    【Key words】 Granulocyte colony-stimulating factors, recombinant; Tumor cells, cultured; Apoptosis

    重组粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF,G-CSF)临床常用于防治放化疗后的粒细胞减少症。关于G-CSF对肿瘤细胞的影响存在两种观点,一种认为G-CSF能诱导肿瘤细胞凋亡,另一种认为G-CSF抑制肿瘤细胞凋亡。本实验研究G-CSF对脐血CD3AK细胞及其培养上清液诱导K562细胞凋亡的影响。

    材料和方法

    一、材料

    1.标本来源:脐血来源于湖北医科大学附属第二医院妇产科正常分娩的胎儿胎盘血。

    2.试剂重组白细胞介素2(rIL-2),购自军事医学科学院;CD3单抗和rhG-CSF购自北京邦定生物医学公司;K562细胞购自武汉大学典型物培养中心;原位细胞凋亡试剂盒POD购自德国Boehringer mannheim公司。
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    二、方法

    1.脐血的采集:待足月、顺产、健康的胎儿胎盘娩出后,在距胎盘5~7 cm处抽取脐静脉血10 ml,25 U/ml肝素抗凝。

    2.脐血CD3单抗和rIL-2共同激活的杀伤细胞(CD3AK细胞)及CD3AK细胞培养上清液(CD3AK cells' cultural supernatants,CS)的制备:用淋巴细胞分 离液分离脐血单个核细胞(CMNC),取CMNC加入含10%新生小牛血清、100 U/ml青霉素、100 μg/ml链霉素的RPMI-1640培养基,使CMNC终末浓度为1×106/ml,再加入rIL-2,1 000U/ml及CD3单抗1 μg/ml,置37℃、5%CO2,饱和湿度培养箱72 h,离心后收获的细胞即CD3AK细胞,取CD3AK细胞加入培养基,使其终末浓度为1×106 /ml,置培养箱24 h,离心后的上清液即CD3AK细胞培养上清液。
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    3.脐血CD3AK细胞及其培养上清液诱导K562细胞凋亡及G-CSF对它的影响,实验分组:(1) CD3AK (0.5 ml)+K562(0.5 ml);(2)CD3AK (0.5 ml)+K562(0.5 ml)+G-CSF(0.05 μg);(3) CD3AK (0.5 ml)+K562(0.5 ml)+ G-CSF(0.1 μg) ; (4)K562。以上CD3AK细胞浓度为1×107/ml ,K562细胞浓度1×106/ml;(5) CS(900 μl)+K562(100 μl);(6)CS(900 μl)+K562(100 μl)+G-CSF(0.05 μg);(7) CS(900 μl)+K562(100 μl)+G-CSF(0.1 μg)。K562细胞浓度5×106/ml。
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    各组细胞置培养箱共育4 h,离心收获细胞,涂片,待自然晾干,丙酮固定15 min,置-20℃备用。

    4.原位末端标记法(TUNEL)POD检测凋亡细胞:(1)阻断自体过氧化物酶和细胞裂解;(2)标记;(3)信号转换和分析,设阴、阳性对照,光镜下观察细胞涂片。棕黄色细胞即为凋亡细胞,蓝色细胞为非凋亡细胞。严格按试剂盒说明进行操作。

    5.DNA抽提和电泳:取107细胞经0.5 ml细胞裂解液重悬细胞,在50℃过夜,不时振荡;加等体积酚、氯仿、异戊醇抽提;加入25 μl RNA酶37℃水浴30 min;取所制的样品,1.5%琼脂糖电泳,电压150 V,电泳40 min。

    6.统计学处理:采用方差分析法,两两比较采用q检验。

    结果

, http://www.100md.com     一、细胞形态

    1.CD3AK与K562细胞共育4 h,见CD3AK聚集在K562细胞周围;K562细胞凋亡呈棕黄色,见核固缩或呈新月体形,胞浆空泡变性;CD3AK细胞呈蓝色,形态结构正常。

    2.CD3AK与K562;G-CSF 0.1 μg/ml,共育4 h。仍可见CD3AK聚集在K562细胞周围,但未见CD3AK与K562细胞凋亡(呈蓝色)。

    3.CS与K562共育4 h。见K562细胞异型性明显,有的细胞明显增大,呈棕黄色核固缩或呈新月体形,胞浆明显空泡变性,呈现凋亡细胞特征性改变。
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    4.CS与K562、G-CSF 0.1 μg/ml共育4 h。见K562细胞大小均匀,细胞结构无异常变化。

    二、原位末端标记法检测凋亡细胞

    CD3AK细胞与K562细胞作用前后,其凋亡率均<5%, K562细胞凋亡率见表1,2。由表可见,G-CSF 0.05 μg/ml能明显抑制脐血CD3AK细胞和其培养上清液诱导K562细胞凋亡,G-CSF 0.1 μg/ml能显著抑制甚至逆转脐血CD3AK细胞和其培养上清液诱导K562细胞凋亡。

    表1 CD3AK诱导K562细胞凋亡及G-CSF
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    对其诱导凋亡的影响 组别

    例数

    凋亡率

    (±s,%)

    1组:CD3AK+ K562

    13

    27.4±4.9

    2组:CD3AK+K562+G (0.05μg/ml)

    8

    12.9±3.1
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    3组:CD3AK+K562+G (0.1μg/ml)

    10

    7.4±3.0

    4组:K562

    10

    3.5±1.0

    组间比较F值

    107.94*

    * P<0.01;G代表 G-CSF,下同表2 CS诱导K562细胞凋亡及G-CSF对其诱导凋亡的影响 组别
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    例数

    凋亡率

    (±s,%)

    5组:CS+ K562

    11

    33.1±5.2

    6组:CS+K562+G (0.05 μg/ml)

    10

    14.8±2.5

    7组:CS+K562+G (0.1 μg/ml)
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    10

    6.4±2.3

    4组:K562

    10

    3.5±1.0

    组间比较F值

    183.36*

    * P<0.01 表1各组凋亡率差异有非常显著意义,F=107.94,P<0.01;q检验两两比较结果,1组最高,与各组比,P均<0.01;2组次之(P<0.01);3组亦高于4组(P<0.05)。以上说明CD3AK诱导能增加K562凋亡(1与4组比较),而加入G-CSF后能使凋亡受到抑制,剂量大时(0.1 μg/ml)抑制又高于剂量小时(0.05μg/ml)。
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    表2各组凋亡率差异有非常显著意义,F=183.36,P<0.01;q检验两两比较结果,以5组最高,与其他组比较,P均<0.01;6组次之(P<0.01);而7组和4组间差异无显著意义(P>0.05)。以上结果说明CS能使K562细胞凋亡增高(5与4组比较),G-CSF加入后使凋亡减少,剂量增大(7组)时凋亡进一步减少,与不加CS和G-CSF时差异已无显著性。

    三、DNA琼脂糖凝胶电泳检查结果

    CD3AK 细胞作用的K562细胞DNA电泳呈现凋亡细胞特征性的梯状条带;CD3AK细胞与G-CSF共同作用的K562细胞DNA电泳无梯状条带;CS作用的K562细胞DNA电泳呈现凋亡细胞特征性的梯状条带;CS与 G-CSF共同作用的K562细胞DNA电泳无梯状条带。
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    讨论

    G-CSF 是造血活化因子,主要作用于骨髓干细胞的粒细胞系干细胞,它还可促进骨髓外粒细胞的成熟。G-CSF常用于预防化疗所致粒细胞减少[1],临床上 G-CSF广泛用于促进粒细胞减少症的恢复[1,2]。而且不同剂量的 G-CSF均可有效预防肿瘤化疗所致的白细胞减少[3]。最近报道化疗后联合用IL-2和 G-CSF能升高血小板,显著减少放、化疗后血小板减少的持续时间[4]

    但 G-CSF亦能刺激某些白血病细胞和肿瘤细胞,已经发现某些白血病细胞株可经药理剂量的 G-CSF刺激,发生不同程度的增殖,在体内刺激白血病细胞比刺激正常粒细胞需要更高浓度的 G-CSF。 G-CSF对白血病细胞刺激的结果表现为:既能逆转某些白血病细胞的耐药,又能导致某些白血病细胞的耐药[5]。最近有文献报道, G-CSF能通过 G-CSF受体影响非造血的肿瘤细胞,增强某些肿瘤细胞的侵袭力,且与剂量呈正相关[6]。本实验证明,G-CSF能抑制CD3AK细胞及其培养上清液诱导的肿瘤细胞凋亡,而且与剂量密切相关。 G-CSF 0.05 μg/ml能抑制CD3AK细胞及其培养上清液诱导的肿瘤细胞凋亡;G-CSF 0.1 μg/ml 能显著抑制,甚至完全逆转CD3AK 细胞和其培养上清液诱导的肿瘤细胞的凋亡。除与剂量有关外,还与应用时间相关。此实验中G-CSF是与CD3AK细胞和肿瘤细胞;G-CSF与CD3AK细胞培养上清液和肿瘤细胞同时加入的。推测,如 G-CSF加入时间延迟,对肿瘤细胞凋亡抑制作用将明显减弱。
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    由于 G-CSF不同剂量均可有效预防肿瘤化疗所致的粒细胞减少,而低剂量的 G-CSF可部分抑制肿瘤细胞凋亡;高剂量 G-CSF完全逆转肿瘤细胞的凋亡。故临床上应尽量用小剂量的 G-CSF治疗肿瘤放化疗所致的粒细胞减少。除此之外,应掌握使用 G-CSF的使用时间,在放、化疗诱导肿瘤细胞凋亡后,尽量间隔较长的时间使用 G-CSF。这样既可以治疗粒细胞减少症,又可避免 G-CSF的副作用。

    多种细胞因子具有直接或间接的杀瘤效应,如IL-2刺激白细胞介素2激活的自然杀伤细胞(NK)的细胞生长,并增强其溶细胞活性,直接作用于B细胞促进其增殖、分化。IL-2诱导单个核细胞使其成为淋巴因子激活杀伤细胞(LAK),显著增强杀瘤活性。低剂量CD3 单抗具有很强的丝裂原作用,CD3单抗和rIL-2共同作用于单个核细胞,诱导产生CD3AK细胞,其增殖能力和细胞毒性均优于LAK细胞IL-2激活的杀伤细胞,但细胞因子作用具有双重性,高浓度CD3单抗诱导单个核细胞凋亡。 G-CSF既能防治放、化疗后的粒细胞减少,又能刺激白血病细胞,抑制其凋亡以及增强某些肿瘤细胞的侵袭力。
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    因此,在不同的病期正确选择、应用不同的细胞因子以及合适的剂量,以促进骨髓造血细胞的存活和增殖,加速白血病细胞凋亡和增加肿瘤的敏感性是很重要的。治疗前,必须排除诱发细胞因子及相关基因过度表达的可能,以避免医源性肿瘤发生。

    参考文献

    1,许红霞,史美祺,祝浩强,等.不同剂量国产rh-G-CSF预防肺癌化疗所致粒细胞减少81例临床观察.河南肿瘤杂志,1999,12:5-8.

    2,Moore JO,Dodge RK, Amerin P, et al. Granulocyte-colony stimulating factor accelerates granulocyte recovery after intensive postremission chemotheraphy for acute myeloid leukemia with aziridinyl benzoguinone and mitoxantrone: cancer and leukemia group B study 9022. Blood, 1997, 89:780-787.
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    3,史美祺,冯继锋,黄富麟,等.不同剂量G-CSF预防肿瘤化疗所致白细胞减少的临床观察.中国肿瘤临床,1999,26:26-29.

    4,褚筱云,曾皓辉,施笑莉.化疗后联合应用IL-2和G-CSF升高血小板的临床研究.肿瘤,1999,19:109-110.

    5,张学忠,王季华.rhG-CSF对Ara-C杀伤急性髓性白血病细胞影响的实验研究.白血病,1999,8:17-18.

    6,Nooa I, Fujieda S, Ohtsubo T, et al. Granulocyte-colony-stimulating factor enhances invasive potential of human head -and -neck -carcinoma cells lines. Int J Cancer, 1999; 80: 78-84.

    (收稿日期:1999-07-11), 百拇医药