As2O3对ALL Caspase-3原代细胞的作用及作用机制的分析

【摘要】目的 探讨三氧化二砷(As2O3)对急性淋巴细胞白血病(ALL)原代白血病细胞的作用及作用机制，为As2O3在急性淋巴细胞白血病中的应用提供实验依据。方法 采用MTT法检测As2O3对ALL原代白血病细胞生长的抑制作用；结果 As2O3浓度为1.0-10.0μmol/L的As2O3可以明显抑制ALL原代白血病细胞的生长，并呈时间与浓度依赖性。结论 As2O3可诱导ALL原代细胞凋亡; As2O3通过激活Caspase-3诱导ALL原代细胞凋亡
【关键词】As2O3 急性淋巴细胞白血病 细胞凋亡 Caspase-3 Bcl-2
　　急性淋巴细胞白血病（ ALL）是临床常见的白血病类型，但成人ALL特别是难治及复发性患者的治疗仍是血液病工作者面临的一大难题[1]Caspase酶是一组特异性的天门冬氨酸-半胱氨酸蛋白酶，在阶梯式的瀑布反应中被依次激活，在细胞凋亡中充当核心角色。Caspase-3是Caspase家族中最重要的凋亡执行者。我们在体外观察了As2O3对16例ALL患者原代白血病细胞的作用，现报道如下:
　　1 资料与方法
　　1.1 临床资料
　　初治ALL 16例均为我院住院患者，其中男14例，女2例，年龄7-77岁，中位年龄28岁。采用VDLP(长春新碱、柔红霉素、门冬酰胺酶、泼尼松)或VDCP(长春新碱、柔红霉素、环磷酰胺、泼尼松)方案；以化疗2个疗程后的骨髓缓解（BMR）作为临床疗效判断的指标。
　　1.2 骨髓单个核细胞(BMMNC)悬液的配制
　　无菌抽取肝素(50U/ml)抗凝骨髓3ml，按常规密度梯度离心分离BMMNC，计数有核细胞，并以RPMI1640调整细胞浓度至2×107个／ml，用台盼兰拒染试验法测定细胞存活率&>95%。
　　1.3 MTT法
　　含有体积分数为10%灭活新生小牛血清、10% 5U/ml的胰岛素的RPMI1640培养基，BMMNC的终浓度为2×106个/ml，分别设对照组（未加药组）、实验组（As2O3终浓度为2.0μmol/L）。每组均设三复孔，每孔2ml接种于24孔培养板，置于5%CO2、37℃、饱和湿度恒温培养箱中培养48h。每孔加入MTT10μl继续培养4h，弃上清，加入二甲亚砜(DMSO)150μl，平板振荡器振荡5min后，于酶标仪490nm处测定光密度值（OD）。细胞存活率以下公式计算：细胞存活率（LCS）＝（OD实-OD空）/（OD对- OD空）×100% 。
　　2 结果
　　2.1 As2O3可诱导ALL原代细胞凋亡
　　2.1.1 细胞形态学观察：As2O3作用48h后的ALL原代白血病细胞瑞氏染色在光学显微镜下观察部分细胞出现典型的凋亡特征，染色质浓缩，细胞膜出泡及凋亡小体形成等。
　　2.1.2 梯形DNA电泳检测结果：通过DNA琼酯糖凝胶电泳发现As2O3作用48 h后ALL原代白血病细胞DNA出现了特征性“阶梯形”条带。 　　 2.1.3 流式细胞仪检测结果：应用流式细胞仪进行细胞DNA含量分析发现ALL原代白血病细胞经As2O3作用48h，出现了亚二倍体峰，即细胞凋亡峰。
　　2.2 As2O3通过激活Caspase-3诱导ALL原代细胞凋亡
　　现认为Caspase在细胞凋亡过程中发挥重要作用，尤其是Caspase-3是整个凋亡过程的一个重要环节。本组检测了16例ALL患者骨髓单个核细胞的Caspase-3，其活性水平为4.11±1.93，经2.0μmol/L As2O3作用48h后其活性明显升高为26.39±8.36，而对照组为11.54±2.77，两组比较有显著性差异（P&<0.001）提示Caspase-3在As2O3诱导ALL原代白血病细胞凋亡过程中被激活。
　　3 讨论
　　近年来有研究显示As2O3对血液系统其他肿瘤及实体瘤可能也有一定抑制增殖和/或诱导凋亡作用。　　Rojewski等[2]将其试用于其他血液肿瘤细胞的中发现1.0-10.0μmol/L 的As2O3也能抑制(急性髓性白血病)HL-60、单核细胞白血病（U937）、T细胞淋巴瘤（Jurkat）、红细胞白血病（HEL）等细胞株的生长[3]。
　　在组织细胞中，Caspase-3蛋白酶以无活性的前体形式存在于细胞内，它含有3个结构域：一个氨基未端的前结构域，一个大亚基和一个小亚基，活化时一个大亚基和一个小亚基组成二聚体，两个异二聚体形成一个四聚体，该四聚体含有二个具有独特催化活性催化点，每个催化点由一个大亚基与一个小亚基紧密相联后组成，并与催化底物相结合，特异性水解一系列蛋白质底物，如细胞骨架蛋白、核蛋白、DNA修复蛋白、蛋白激酶、细胞周期蛋白等，从而阻断凋亡细胞与周围细胞的联系，破坏细胞骨架，阻止细胞DNA复制和修复，干扰DNA和RNA的重组，使细胞成份降解，显现凋亡特征[4]。因此Caspase-3在细胞凋亡过程中处于中心地位，是细胞凋亡的主要效应因子[5]。我们利用体外细胞培养技术通过流式细胞仪测定16例ALL患者原代白血病细胞在As2O3作用前后Caspase-3活性水平的变化，结果显示在As2O3诱导ALL原代白血病细胞凋亡中Caspase-3活性明显升高，提示Caspase-3激活在As2O3诱导ALL原代白血病细胞凋亡中也起着重要作用。
　　Caspase-3是细胞凋亡的执行者，而Bcl-2是抑制细胞凋亡的基因，两者在细胞凋亡过程中相互关系成为目前凋亡信号传导途径研究中的主要热点问题之一[6]。由于本研究周期较短，病例数有限，As2O3对ALL原代白血病细胞作用及作用机制的研究还有待于今后更深入细致的研究。
参 考 文 献
[1]Bentires-AljM;BarburV;Fillet M NF-kappa B transcription factor induces drug resistence though MDRI expression in cancer cells [J] 2003(55) DOI:10.1038/sj.onc.1206056.
[2]Rojewski，Um JH，KangCD，Lee BG Increased and correlated nuclear factor-kappa B and ku autoantigen aclivities are associated with development of multidrug resistance [J] 2001(42) DOI:10.1038/sj.onc.1204732.
[3]郭敏，李育敏，费嘉.以microRNA-21为靶标反义寡核苷酸对人白血病K-562细胞的抑制作用 [J]中国病理生理杂志.2009(06).
[4]张晓辉，胡豫，洪梅.砷剂和维甲酸对NB4细胞组织因子和凝血酶调节蛋白mRNA及促凝活性的影响[J]中国实验血液学杂志.2007(02).
[5]李尊昌，邹萍，赵娟.全反式维甲酸联合三氧化二砷治疗初发急性早幼粒细胞白血病的临床观察[M]临床血液学杂志. 2008(09).
[6]陆牡丹，李鹏.三氧化二砷抑制人肝癌细胞P27kipl 187位苏氨酸磷酸化[M]基础医学与临床.2008(10).