三氧化二砷对人胃癌裸鼠皮下移植瘤的作用机制
【摘要】 目的： 探讨不同剂量As203对人胃癌细胞株SGC?7901裸鼠皮下移植瘤的体内抑瘤作用及作用机制. 方法： 建立人胃癌裸鼠皮下移植瘤模型，随机分为实验组即As203低（1.0 mg/kg）中（2.5 mg/kg）高（5.0 mg/kg）剂量组、空白对照生理盐水组及阳性对照5?FU组（20 mg/kg），腹腔连续给药10 d，抑瘤率，检测用药后裸鼠的肝肾功能及血常规，观察用药前后裸鼠体重改变，实时定量RT?PCR检测移植瘤内caspase?3基因相对表达量. 结果： 低剂量As203组及5?FU组抑瘤率分别为60.6%和78.2%，与生理盐水组比较有统计学差异（P<0.05）,中高剂量组及5?FU组差异无统计学意义（P>0.05）. 用药后低剂量As203组caspase?3的基因表达显著增高，与生理盐水组比较有统计学意义（P<0.05）,中高剂量组在数值上caspase?3表达增高，但无统计学差异（P>0.05）. 各剂量组均出现白细胞抑制，但较5?FU组轻，肝肾功能未见异常. 结论： 低剂量As203表现出抑制肿瘤生长的作用,其机制可能与上调caspase?3基因的表达有关；As203对肝肾无明显毒性.
【关键词】 三氧化二砷；胃肿瘤；小鼠，祼；肿瘤移植；半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶?3
0引言
胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率及癌症相关死亡率高［1］，现有化疗药物有效率低缓解期短，延长生存有限［2］，因此探索新的化疗药物具有重要的临床意义. 目前在细胞及小鼠体内水平的研究均发现As203能抑制体外培养胃癌细胞及小鼠胃癌的生长［3-5］，在此基础之上，本实验通过建立人胃癌裸鼠移植瘤模型在体内水平对As203的体内抗人胃癌作用进行疗效观察及机制研究，为As203用于临床提供实验依据.
1材料和方法
1.1材料
1.1.1细胞株和实验动物人胃癌细胞株SCG?7901,购自院上海生物研究所. Balb/c?nu 裸小鼠，25只，4~6 wk龄，雄性，体质量18~22 g，购自上海斯莱克实验动物有限责任公司(SLAC)，饲养于SPF(specific pathogen free condition)级动物实验室.
1.1.2药物及试剂As203注射液系哈尔滨伊达药业有限公司惠赠，5?FU注射液购自天津金耀有限公司，多克隆活性Caspase?3抗体购自BD公司，引物及荧光探针由上海生物公司合成，Trizol 试剂盒购自Invitrogen公司，real?time PCR 反应试剂盒购自日本TaKaRa公司.
1.2方法
1.2.1细胞培养和动物模型的建立胃癌细胞株SCG?7901培养于含100 mL/L标准胎牛血清的RPMI1640培养液中，在37℃, 50 mL/L CO2的条件下培养，收集对数生长期的细胞制备成浓度为3×1010/L的单细胞悬液，在超净工作台内于裸鼠腹股沟区皮下注射0.15 mL的单细胞悬液，注射局部出现明显皮丘，7 d后所有裸鼠均出现直径大于5 mm的皮下结节，移植瘤模型建立.
1.2.2裸鼠分组和给药于接种后8 d将已建立皮下移植瘤模型的25只裸鼠随机分为5组，即生理盐水组（空白对照组）,5?FU组（阳性对照组）、As203高中低剂量组（1.0,2.5及5.0 mg/kg）,每组5只. 并于当日将As203及5?FU注射液稀释适当浓度腹腔给药，生理盐水组生理盐水0.4 mL,ip,连续给药10 d，给药期间每天观察各组裸鼠的精神、饮食、活动、大小便等一般情况于停药后第2日处死裸鼠，剥离瘤组织，称取瘤重并按下面公式计算抑瘤率： 瘤重抑瘤率=(1一实验组平均瘤重／对照组平均瘤重)×100％. 采用摘眼球取血方法采集血样以备血常规及生化检测. 肿瘤组织于-70℃冰箱保存.
1.2.3Real?time RT?PCR按照Trizol说明书提取瘤组织中总RNA，分光光度计检测260/280吸光光度比值，选取比值在1.8~2.1之间的RNA样本. 采用TaKaRa的反转录反应体系进行反转录反应以合成cDNA，以管家基因GDPH为对照，采用Taq探针法应用Light Cycler Real Time PCR(Roche Diagnostics公司)扩增仪进行PCR反应，用20 μL TaKaRa PCR反应体系，反应条件为95℃ 5 s变性，60℃ 30 s退火及延伸， 40个循环. 用Roche LightCycler probe design software 2.0软件设计引物及探针，caspase?3 前后引物序列分别为５′?ＡＡＡＴＡＣＣＡＧＴＧＧＡＧＧＣＣＧＡＣＴＴ?３′和５′?ＡＡＧＣＴＴＧＴＣＧＧＣＡＴＡＣＴＧＴＴＴＣＡ?３′；Taq 探针序列为5′?TGGCTCCTGGTT CATCCAGTCGCGCTT?3′. GDPH前后引物序列为5′?GCCAAAA GGGT CATCAT C TC?3′，5′?GGCCATCCACAGTCTTCT?3′,Taq探针序列为 5′?AAGA TCATCA GCA A TGCCTCCTGC? 3′. caspase?3基因表达相对定量分析采用2-ΔΔCT法［6］，CT值为荧光信号达到阈值时的循环数，ΔCT为同一样本达到阈值时靶基因caspase?3 与对照基因GDPH扩增所需的循环数差值即ΔCT=CT(caspase?3)?CT(GDPH), 2-ΔCT值代表经GDPH校正后的靶mRNA的数目.
统计处理： 数据以x±s表示，采用 SPSS 12．0统计学软件进行分析，多样本均数比较采用方差分析，两组间比较采用SNK?q检验，以P<0.05为检验水准.
2结果
2.1As203的抑瘤作用用药后低剂量As203组及5?FU组肿瘤生长明显减慢，移植瘤的重量显著低于其他组 (表1)，与生理盐水组相比较差异有统计学意义（P<0.05），但5?FU组及低剂量As203组肿瘤重量差异无统计学意义且中高剂量组与生理盐水组比较差异无显著性（P>0.05），提示低剂量As203有显著的抑瘤作用而中高剂量的As203未表现出抗肿瘤作用.
表1As203对胃癌裸鼠移植瘤的抑瘤作用（略）
aP<0.05 vs生理盐水.
2.2caspase?3基因的表达caspase?3及GDPH扩增标准曲线斜率分别为3.478及 3.441，提示目的基因及管家基因进行PCR反应时扩增效率近乎相等，故可采用2-ΔΔCT法进行基因表达量的相对分析. 规定生理盐水组基因表达量为1，则得5?FU组及低中高剂量As203组基因表达相对量(表2)，低剂量As203组caspase?3基因表达显著高于其它剂量组，统计分析示与生理盐水组差异有统计学意义（P<0.05），中高剂量As203组中caspase?3的基因表达量与生理盐水组比较无统计学差异(P>0.05)，但从实验数值上看有增高趋势.
表2裸鼠移植瘤组织中caspase3基因表达相对定量分析（略）
aP<0.05 vs生理盐水.
2.3不良反应实验用药后各剂量As203组及生理盐水组裸鼠精神状态均良好，活动正常，反应敏捷，进食、饮水正常，皮肤颜色如常，大小便正常，5?FU组裸鼠用药后精神逐渐萎靡不振，活动减少，反应迟钝，不同程度进食下降，并于用药后5 d起陆续出现血性腹泻， 迅速消瘦等恶病质表现，实验期间荷瘤鼠无死亡. 用药后高中低剂量As203组及生理盐水组裸鼠体质量继续增加，增加的体质量分别为（4.8±1.09）mg，（4.3±2.01）mg，（1.9±0.54）mg和（1.9±1.29）mg，其中高中剂量组体重增加较生理盐水组更显著 (P<0.05).各剂量As203组均出现白细胞计数的降低等（表3）.
表3As203对裸鼠血常规及肝肾功能的影响（略）
aP<0.05 vs生理盐水
3讨论
我们研究提示，低剂量As203 （1.0 mg/kg）在体内与胃癌的经典化疗药物5?FU有相同的抑瘤作用，但其毒副反应轻，仅表现出轻度的白细胞抑制作用，无肝肾功能毒性，其对体重的增加提示As203 可能具有潜在的抗恶病质的作用［7］，与我们的实验结果也说明这一点. 与体外实验研究不同的是中高剂量的As203在本实验内未表现出抗肿瘤作用，抗肿瘤活性与剂量不存在完全的量效关系，这与我们早期近交系小鼠体内实验结论基本一致［5］，这一点在进一步的分子学机制探讨中得到证实.
细胞凋亡的异常参与了胃癌的发生， caspase?3作为细胞凋亡中最关键的效应酶，已被证实在胃癌组织中呈低表达，且表达的量与肿瘤细胞的分化程度有关，分化程度越低caspase?3的表达越少，进而认为caspase?3的低表达与癌组织内细胞凋亡的失衡有关，参与了胃癌的发生发展［8-10］. 为了进一步探讨caspase?3是否是As203的作用靶点之一，我们采用实时定量RT?PCR对各组移植瘤内的caspase3的基因表达进行相对定量研究，结果表明各剂量As203组caspase?3的表达均较空白对组增加，As203 可诱导capase?3基因表达的增加，但以低剂量组表达增加最为显著，这与低剂量As203砷抑瘤效果最显著结论一致.
【】
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