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背景:肿瘤是一类以细胞生长和增殖失控为主要特征的疾病。随着对细胞周期调控机理研究的深入,细胞周期失调在肿瘤发生与发展中的作用受到人们的广泛关注。正常细胞周期进程依赖于多种细胞周期调控蛋白的协调作用。P53、P21、cyclinD1与CDK4蛋白是重要的细胞周期调控蛋白。P53、P21在细胞周期G1/S检测点调控中具有重要作用,cyclinD1与CDK4蛋白是控制细胞周期由G1期向S期转变的关键性调节因子。据估计,约有3/4的人类肿瘤是由环境化学物引起。B(a)P是人类可能致癌物,已有动物实验证明B(a)P可在多种属动物引起包括皮肤癌、肺癌等多种器官的癌症。流行病学调查支持人群肺癌与B(a)P暴露关系密切。已有大量文献报道B(a)P可引起体外培养多种细胞的细胞周期分布的改变。另有研究结果表明,P53、P21与B(a)P引起的细胞周期改变关系密切。但目前有关B(a)P对细胞周期调控蛋白P53、P21、cyclinD1、CDK4的影响,以及AhR途径在B(a)P诱导P53、P21、cyclinD1、CDK4改变中的作用、B(a)P引起细胞DNA损伤与B(a)P诱导P53、P21、cyclinD1、CDK4改变之间的关系仍不清楚。
目的:以体外培养的人胚肺成纤维细胞为靶细胞,研究不同染毒条件下B(a)P染毒对细胞周期调控蛋白P53、P21、cyclinD1、CDK4蛋白量的影响。分别以AhR拮抗物(α-NF)干扰细胞AhR信号传导通路,以DNA损伤修复抑制物(阿糖胞苷)抑制细胞DNA损伤后的修复过程,探讨AhR途径在B(a)P诱导HELF细胞周期调控蛋白P53、P21、cyclinD1、CDK4改变中的作用,以及DNA损伤与B(a)P诱导P53、P21、cyclinD1、CDK4改变之间的关系。
方法:
①采用MTT法测定B(a)P在不同剂量、有/无体外代谢活化系统时对HELF细胞活力的影响,为后续实验提供剂量选择的依据;
②采用western blot蛋白印迹法观察不同剂量、有/无体外代谢活化系统时B(a)P染毒对HELF细胞内P53、P21、cyclinD1、CDK4蛋白量的影响;
③使用不同剂量芳烃受体拮抗物α-NF预处理HELF细胞1h,继而在有/无体外代谢活化系统下,以不同剂量B(a)P染毒HELF细胞,观察AhR受体途径在B(a)P诱导的P53、P21、cyclinD1蛋白中的作用
④采用单细胞凝胶电泳技术,观察体外代谢活化状态下不同剂量B(a)P、单剂量Ara-c对HELF细胞的DNA损伤。在此基础上,研究了Ara-c与B(a)P联合染毒时对细胞的DNA损伤作用,观察在DNA修复抑制时B(a)P引起的DNA损伤是否增强,并为进一步研究DNA修复抑制下B(a)P对细胞周期调控蛋白的影响提供实验依据。
⑤以DNA损伤修复抑制物阿糖胞苷抑制细胞DNA损伤后的修复过程,采用western blot蛋白印迹法观察DNA损伤修复抑制状态下,不同剂量、有/无体外代谢活化系统时B(a)P染毒对HELF细胞内P53、P21、cyclinD1、CDK4蛋白量的影响。
结果:
⑴B(a)P对细胞活力的影响:MTT法显示,未加入S9 mix条件下,0.018~5.000μmol/L B(a)P染毒2、4、6、24h,及15.6~125.0μmol/L B(a)P染毒2、4h后对细胞活力的影响均未见显著性差异;125.0μmol/L B(a)P染毒6h,及31.3~125.0μmol/L B(a)P染毒24h可显著抑制HELF细胞活力。加入S9 mix条件下15.6~125.0μmol/L B(a)P染毒2h、4h后对细胞活力的影响均未见显著性差异;15.6~125.0μmol/L B(a)P染毒6h、24h可显著抑制HELF细胞活力。
⑵B(a)P对细胞的DNA损伤作用:单细胞凝胶电泳结果显示,在加入S9 mix条件下,10,20,50μmol/L B(a)P染毒可引起HELF细胞DNA损伤。100μmol/LAra-c与10,20,50μmol/L B(a)P共同染毒HELF细胞2h,分别与10,20,50μmol/L B(a)P染毒比较,Olive尾矩值升高具有显著性意义。
⑶B(a)P对P53、P21、cyclinD1、CDK4蛋白量的影响。Western Blot结果显示,10,20,50μmol/L B(a)P在未加入/加入S9 mix时染毒2h,以及在未加入S9 mix时染毒24h可引起细胞P53、P21蛋白量的升高,而对CDK4蛋白量无明显影响。10,20,50μmol/L B(a)P不加S9 mix染毒2h,可引起细胞cyclin D1蛋白量的微弱增加。加入S9 mix染毒2h与不加S9 mix染毒24h可引起cyclinD1蛋白量的下降。
⑷α-NF预先孵育1h对B(a)P诱导P53、P21、cyclinD1、CDK4蛋白量改变的影响:①10,20,50μmol/L B(a)P在不加/加S9 mix染毒2h时所引起的P53蛋白量的升高可分别被2.5μmol/L与5.0μmol/L的α-NF预先孵育所逆转。B(a)P在不加S9 mix染毒24h时所引起的P53蛋白量的升高可被2.5μmol/L与5.0μmol/L的α-NF预先孵育所逆转。②10,20,50μmol/L B(a)P在不加/加S9 mix染毒2h时所引起的P21蛋白量的升高可分别被10.0μmol/L与2.5~10.0μmol/L的α-NF预先孵育所逆转。B(a)P在不加S9 mix染毒24h时所引起的P21蛋白量的升高可被2.5μmol/L与5.0μmol/L的α-NF预先孵育所逆转。③10,20,50μmol/L B(a)P不加S9 mix染毒2h所引起细胞cyclinD1蛋白量的微弱增加可被2.5μmol/L的α-NF预先孵育所逆转。加入S9 mix染毒2h与不加S9 mix染毒24h所引起cyclinD1蛋白量的下降不能被α-NF预先孵育所逆转。④α-NF预先孵育1h,继而以B(a)P染毒HELF,在所有染毒组合下,未引起CDK4蛋白量的改变。
⑸Ara-C与B(a)P同时染毒HELF细胞对B(a)P诱导P53、P21、cyclinD1、CDK4蛋白量改变的影响:①Ara-C与B(a)P同时染毒HELF细胞2h,未加S9 mix条件下:100μmol/L的Ara-C可增强B(a)P所引起P53蛋白量的升高,而200、50μmol/L Ara-C无此增强作用。100、50μmol/L Ara-C对B(a)P所引起P21蛋白量的升高无增强作用,200μmol/L Ara-C对B(a)P所引起P21蛋白量的升高有抑制作用。200、100、50μmol/L Ara-C对B(a)P所引起cyclinD1蛋白量的升高无增强作用,200、100μmol/L Ara-C对B(a)P所引起cyclinD1蛋白量的升高有抑制作用。Ara-C与B(a)P染毒对CDK4蛋白量无明显影响。②Ara-C与B(a)P联合,同时染毒HELF细胞2h,加S9 mix条件下:不同剂量B(a)P所引起P53蛋白量的升高可被50、100、200μmol/L的Ara-C增强。不同剂量B(a)P所引起P21蛋白量的升高不能被50、100、200μmol/L的Ara-C增强。不同剂量B(a)P所引起cyclinD1蛋白量的降低不能被50、100、200μmol/L的Ara-C增强。,而100μmol/L的Ara-C与B(a)P共同作用可引起cyclinD1的升高。不同剂量B(a)P、Ara-C、及B(a)P与Ara-C联合均未引起CDK4蛋白量的改变。
结论:
⑴P53、P21蛋白在HELF细胞应对B(a)P引起DNA损伤的反应机制中起到关键性作用。
⑵芳烃受体途径在P53、P21对B(a)P所造成DNA损伤的反应中存在一定作用。
⑶在不同染毒条件下,B(a)P对cyclinD1蛋白量的影响不同。
⑷以Ara-C抑制DNA损伤修复后,在加入体外活化系统S9 mix条件下,可增强B(a)P引起的P53蛋白量的升高,P21、cyclinD1未见归律性变化;Ara-C与B(a)P联合染毒在未加入S9 mix条件下,未见P53、P21、cyclinD1蛋白的规律性变化。
⑸在所有处理方式下,CDK4蛋白量未见明显改变。