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目的:铅是一种广泛存在自然界且在人类生产生活中常见的有毒重金属,可对全身各个系统造成损伤。铅具有一定的致突变致癌能力,国际癌症组织将其归为IIB类致癌物。研究报道,铅、砷、镉等多种重金属与肺癌的发生发展具有一定关联,进一步研究发现,砷和镉可通过细胞膜表面雌激素受体(estrogen receptors, ERs)激活细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)通路促进人肺癌细胞的增殖。但是,铅是否具有同样的作用仍不明确。为此,本研究以人类非小细胞肺癌细胞系A549细胞为研究对象,通过使用雌激素(17β-estradiol,E2),ER抑制剂氟维司群(fulvestrant,ICI)和ERK信号通路的抑制剂PD98059等药物干预方式,探究ER/ERK通路在铅促肺癌细胞增殖中的作用。
方法:使用不同浓度醋酸铅(lead acetate,PbAc)(0.2、1或5μmol/L)处理A549细胞,染毒开始后即采用实时无标记动态细胞分析技术(real time cell analysis, RTCA)测定细胞增殖情况,并确定后续染毒浓度;使用ICI(5μmol/L)、PD98059(50μmol/L)与PbAc(1μmol/L)共处理细胞,并以50nmol/LE2和50nmol/LE2+PD98059处理为对照,RTCA法检测细胞增殖;PbAc(1μmol/L)和E2(50nmol/L)染毒不同时间(0、5、10、15、20、30、45、60或90min)后采用WesternBlot检测细胞中p-ERK1/2和ERK1/2蛋白含量;使用ICI(5μmol/L)、PD98059(50μmol/L)分别预处理细胞1h、6h,然后PbAc(1μmol/L)处理90min,WesternBlot检测p-ERK1/2和ERK1/2的蛋白含量;采用免疫荧光法检测不同处理的细胞中Ki67和增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)表达情况;采用单细胞平板克隆实验检测细胞克隆形成能力。
结果:1.低剂量PbAc(0.2μmol/L或1μmol/L)处理可以升高细胞指数(cell index,CI),而5μmol/L的PbAc处理则降低CI。结果表明高剂量铅暴露可导致A549细胞损伤,而低剂量铅暴露可以促进细胞增殖;2.PbAc(1μmol/L)可升高p-ERK1/2蛋白含量,且在染毒90分钟时达到峰值(P<0.05);使用PD98059或ICI预处理细胞则可导致p-ERK1/2蛋白含量明显降低(P<0.05)。表明,铅暴露可激活ERK通路,且该激活作用依赖于ER;3.免疫荧光实验显示,在PbAc(1μmol/L)处理组中,Ki67和PCNA的阳性率高于对照组(P<0.05);与PbAc(1μmol/L)组相比,ICI+PbAc和PD98059+PbAc组别的Ki67和PCNA阳性率明显降低(P<0.001);4.单细胞平板克隆实验显示,使用PbAc(1μmol/L)的处理组克隆形成率显著高于对照组的克隆形成率(P<0.05);与PbAc(1μmol/L)组相比,再加入ICI和PD98059的组的克隆阳性率均降低(P<0.001)。
结论:低浓度铅染毒能够促进A549细胞的增殖,其机制是铅可刺激雌激素受体进而激活ERK1/2信号通路,最终诱导细胞增殖。
方法:使用不同浓度醋酸铅(lead acetate,PbAc)(0.2、1或5μmol/L)处理A549细胞,染毒开始后即采用实时无标记动态细胞分析技术(real time cell analysis, RTCA)测定细胞增殖情况,并确定后续染毒浓度;使用ICI(5μmol/L)、PD98059(50μmol/L)与PbAc(1μmol/L)共处理细胞,并以50nmol/LE2和50nmol/LE2+PD98059处理为对照,RTCA法检测细胞增殖;PbAc(1μmol/L)和E2(50nmol/L)染毒不同时间(0、5、10、15、20、30、45、60或90min)后采用WesternBlot检测细胞中p-ERK1/2和ERK1/2蛋白含量;使用ICI(5μmol/L)、PD98059(50μmol/L)分别预处理细胞1h、6h,然后PbAc(1μmol/L)处理90min,WesternBlot检测p-ERK1/2和ERK1/2的蛋白含量;采用免疫荧光法检测不同处理的细胞中Ki67和增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)表达情况;采用单细胞平板克隆实验检测细胞克隆形成能力。
结果:1.低剂量PbAc(0.2μmol/L或1μmol/L)处理可以升高细胞指数(cell index,CI),而5μmol/L的PbAc处理则降低CI。结果表明高剂量铅暴露可导致A549细胞损伤,而低剂量铅暴露可以促进细胞增殖;2.PbAc(1μmol/L)可升高p-ERK1/2蛋白含量,且在染毒90分钟时达到峰值(P<0.05);使用PD98059或ICI预处理细胞则可导致p-ERK1/2蛋白含量明显降低(P<0.05)。表明,铅暴露可激活ERK通路,且该激活作用依赖于ER;3.免疫荧光实验显示,在PbAc(1μmol/L)处理组中,Ki67和PCNA的阳性率高于对照组(P<0.05);与PbAc(1μmol/L)组相比,ICI+PbAc和PD98059+PbAc组别的Ki67和PCNA阳性率明显降低(P<0.001);4.单细胞平板克隆实验显示,使用PbAc(1μmol/L)的处理组克隆形成率显著高于对照组的克隆形成率(P<0.05);与PbAc(1μmol/L)组相比,再加入ICI和PD98059的组的克隆阳性率均降低(P<0.001)。
结论:低浓度铅染毒能够促进A549细胞的增殖,其机制是铅可刺激雌激素受体进而激活ERK1/2信号通路,最终诱导细胞增殖。