紫杉醇对人胶质母细胞瘤细胞系BT325的放射增敏作用
作者：修波 段国升 刘宗惠 薛毅珑
单位：100037 北京，中国人民解放军海军总医院神经外科(修波、刘宗惠)；军医进修学院(段国升、薛毅珑)
关键词：
中华医学杂志/980223 紫杉醇(Taxol)是一种新型抗癌药，近年来发现，它除具有抗癌活性外，还可增强某些肿瘤的放射效应。在细胞增殖周期中，紫杉醇促进微管聚合，抑制解聚，使细胞阻滞在晚G2-M期[1]，这可能是紫杉醇增强肿瘤细胞放射效应的重要机理之一。但紫杉醇对中枢神经系统肿瘤的放射增敏作用尚缺乏深入研究。为此，我们通过体外实验评价紫杉醇对脑胶质母细胞瘤的放射增敏效应。
一、材料与方法
1.材料：(1) 人脑胶质母细胞瘤细胞系BT-325[2]。(2) 紫杉醇(美国Sigma公司)。(3) IMDM培养基：内含15%新生牛血清，青霉素100U/ml，链霉素100μg/ml。(4) DNA荧光探针 碘化丙啶(PI，美国Sigma公司)。(5) 流式细胞仪(FACS420，美国BD公司)。(6) 直线加速器(美国varian, clinac1800)，X线，8MeV，剂量率400c Gy/min。
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2.方法：(1) 流式细胞术细胞周期分析：将对数生长期的肿瘤细胞5×106个细胞接种于75cm2培养瓶中，贴壁培养24小时后，更换含有不同浓度(1、10、100、1000nmol)紫杉醇的培养液10ml。分别于给药后6、12、24、48、72小时收集细胞，制成单细胞悬液。用RNA酶消化和PI染色后，上机检测细胞周期分布百分率。(2) 生长抑制试验：a. 细胞生长曲线：将培养细胞分成对照组、紫杉醇组、照射组及紫杉醇+照射组。
附图 经紫杉醇及照射处理后的细胞生长曲线经紫杉醇及照射处理后的细胞生长曲线
将5×105个对数生长期细胞接种于25cm2培养瓶中，贴壁培养24小时。紫杉醇组和紫杉醇+照射组更换含有10nmol紫杉醇的培养基5ml，另两组则仍用IMDM培养液5ml，继续培养24小时，照射组和紫杉醇+照射组用直线加速器照射6Gy。照射后立即收集各组培养细胞，将10个活细胞接种于25cm2培养瓶，加入不含紫杉醇的培养液。照射后每日每组抽取3瓶细胞，活细胞计数，求平均值，至照射后第5天结束实验。绘制细胞生长曲线。b. 生存分析：培养细胞分组同上。紫杉醇组和紫杉醇+照射组分别加入含有1、10、100、1000 nmol紫杉醇的培养基5ml，对照组和照射组则仍用IMDM培养液5ml，培养24小时，照射组和紫杉醇+照射组用直线加速器分别照射2、4、6、8、10Gy。照射后立即收集各组培养细胞，在带格的6cm平皿中接种活细胞(接种细胞数目要使形成的集落数达到100～200个)，培养14天。细胞固定、染色、计数含有≥50个细胞的集落，计算细胞存活率(SF)。
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SF(处理组集落形成数/接种细胞数)/(对照组集落形成数/接种细胞数)×100%
绘制放射生存曲线；由生存曲线计算出紫杉醇+照射组，在10%存活率水平时的放射增敏比(SER)。
二、结果
1.流式细胞术细胞周期分析(表1)
附表 BT325细胞暴露于紫杉醇后的细胞周期时相分布 时间(h)
紫杉醇
(mol)
细胞周期时相(%)
G1
S
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G2-M
0
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2.细胞生长抑制实验：(1) 细胞生长曲线(附图)。(2) 生存分析：(经紫杉醇和(或)照射处理的细胞存活曲线略)。随着合用紫杉醇浓度的扩大，细胞存活率明显降低。1000nmol紫杉醇+照射组的集落形成数过少、无法计算细胞存活率。可以测得达到10%细胞存活率时，对照组及1、10、100 nmol紫杉醇组所需的放射剂量分别是7.5、6.8、3.9、2.5 Gy。因此，在10%细胞存活率水平上，1、10、100nmol紫杉醇的SER分别为1.1、1.9、3.0。
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三、讨论
1.紫杉醇的时间、浓度依赖效应：结果表明，紫杉醇的G2-M期阻滞作用呈时间依赖性。紫杉醇作用24～72小时的G2-M期细胞组分明显高于药物作用6～12小时者，但作用时间24、48、72小时之间效应相差较小。我们认为，药物作用时间接近，一个细胞增殖周期(Tc)，即可获得较高的G2-M期阻滞效应。因此，临床上肿瘤的每次照射时间点最好选定在紫杉醇作用约一个Tc后。人类肿瘤的Tc一般为数10小时。本实验结果还表明，在确定的药物 作用时间内，紫杉醇浓度较高时，G2-M期细胞组分亦较大。但1000nmol时的G2-M期细胞组分低于10和100nmol时的组分。根据文献报道[3]及我们的实验结果，推测出现这种现象的原因可能是，过高浓度的紫杉醇可阻滞细胞于G1-S期或直接导致部分G2-M期细胞死亡。
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2.紫杉醇增敏放射的生物学效应：细胞生长抑制试验显示：单纯照射时BT325瘤细胞具有一定的抗放射性；紫杉醇和放射合用可获得协同作用，对人胶质母细胞瘤细胞系BT325的抑制和杀死作用明显优于单纯照射或单用紫杉醇。在10%细胞存活率水平时，紫杉醇的SER很高，表明紫杉醇的放射增敏效应显著，提示值得进一步研究。
参考文献
1Foa R, Norton L, Seidan AD. Taxol (paclitaxel): a novel investigational antimicrotubule agent with remarkable anti-neoplastic activity, Int J Clin Lab Res, 1994, 24：6-14.
2邵文钊.人脑多形性胶质母细胞瘤细胞BT325.细胞生物学杂志，1985，7：92.
3Mason KA, Milas L, Peters L. Effect of paclitaxel (taxol) alone and incombination with radiation on the gastrointestinal mucoas. Int J Radial Oncol Biol Phys, 1995, 32：1381-1389. (收稿：1997-03-31 修回：1997-10-20), 百拇医药
单位：100037 北京，中国人民解放军海军总医院神经外科(修波、刘宗惠)；军医进修学院(段国升、薛毅珑)
关键词：
中华医学杂志/980223 紫杉醇(Taxol)是一种新型抗癌药，近年来发现，它除具有抗癌活性外，还可增强某些肿瘤的放射效应。在细胞增殖周期中，紫杉醇促进微管聚合，抑制解聚，使细胞阻滞在晚G2-M期[1]，这可能是紫杉醇增强肿瘤细胞放射效应的重要机理之一。但紫杉醇对中枢神经系统肿瘤的放射增敏作用尚缺乏深入研究。为此，我们通过体外实验评价紫杉醇对脑胶质母细胞瘤的放射增敏效应。
一、材料与方法
1.材料：(1) 人脑胶质母细胞瘤细胞系BT-325[2]。(2) 紫杉醇(美国Sigma公司)。(3) IMDM培养基：内含15%新生牛血清，青霉素100U/ml，链霉素100μg/ml。(4) DNA荧光探针 碘化丙啶(PI，美国Sigma公司)。(5) 流式细胞仪(FACS420，美国BD公司)。(6) 直线加速器(美国varian, clinac1800)，X线，8MeV，剂量率400c Gy/min。
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2.方法：(1) 流式细胞术细胞周期分析：将对数生长期的肿瘤细胞5×106个细胞接种于75cm2培养瓶中，贴壁培养24小时后，更换含有不同浓度(1、10、100、1000nmol)紫杉醇的培养液10ml。分别于给药后6、12、24、48、72小时收集细胞，制成单细胞悬液。用RNA酶消化和PI染色后，上机检测细胞周期分布百分率。(2) 生长抑制试验：a. 细胞生长曲线：将培养细胞分成对照组、紫杉醇组、照射组及紫杉醇+照射组。
附图 经紫杉醇及照射处理后的细胞生长曲线经紫杉醇及照射处理后的细胞生长曲线将5×105个对数生长期细胞接种于25cm2培养瓶中，贴壁培养24小时。紫杉醇组和紫杉醇+照射组更换含有10nmol紫杉醇的培养基5ml，另两组则仍用IMDM培养液5ml，继续培养24小时，照射组和紫杉醇+照射组用直线加速器照射6Gy。照射后立即收集各组培养细胞，将10个活细胞接种于25cm2培养瓶，加入不含紫杉醇的培养液。照射后每日每组抽取3瓶细胞，活细胞计数，求平均值，至照射后第5天结束实验。绘制细胞生长曲线。b. 生存分析：培养细胞分组同上。紫杉醇组和紫杉醇+照射组分别加入含有1、10、100、1000 nmol紫杉醇的培养基5ml，对照组和照射组则仍用IMDM培养液5ml，培养24小时，照射组和紫杉醇+照射组用直线加速器分别照射2、4、6、8、10Gy。照射后立即收集各组培养细胞，在带格的6cm平皿中接种活细胞(接种细胞数目要使形成的集落数达到100～200个)，培养14天。细胞固定、染色、计数含有≥50个细胞的集落，计算细胞存活率(SF)。
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SF(处理组集落形成数/接种细胞数)/(对照组集落形成数/接种细胞数)×100%
绘制放射生存曲线；由生存曲线计算出紫杉醇+照射组，在10%存活率水平时的放射增敏比(SER)。
二、结果
1.流式细胞术细胞周期分析(表1)
附表 BT325细胞暴露于紫杉醇后的细胞周期时相分布 时间(h)
紫杉醇
(mol)
细胞周期时相(%)
G1
S
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G2-M
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2.细胞生长抑制实验：(1) 细胞生长曲线(附图)。(2) 生存分析：(经紫杉醇和(或)照射处理的细胞存活曲线略)。随着合用紫杉醇浓度的扩大，细胞存活率明显降低。1000nmol紫杉醇+照射组的集落形成数过少、无法计算细胞存活率。可以测得达到10%细胞存活率时，对照组及1、10、100 nmol紫杉醇组所需的放射剂量分别是7.5、6.8、3.9、2.5 Gy。因此，在10%细胞存活率水平上，1、10、100nmol紫杉醇的SER分别为1.1、1.9、3.0。
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三、讨论
1.紫杉醇的时间、浓度依赖效应：结果表明，紫杉醇的G2-M期阻滞作用呈时间依赖性。紫杉醇作用24～72小时的G2-M期细胞组分明显高于药物作用6～12小时者，但作用时间24、48、72小时之间效应相差较小。我们认为，药物作用时间接近，一个细胞增殖周期(Tc)，即可获得较高的G2-M期阻滞效应。因此，临床上肿瘤的每次照射时间点最好选定在紫杉醇作用约一个Tc后。人类肿瘤的Tc一般为数10小时。本实验结果还表明，在确定的药物 作用时间内，紫杉醇浓度较高时，G2-M期细胞组分亦较大。但1000nmol时的G2-M期细胞组分低于10和100nmol时的组分。根据文献报道[3]及我们的实验结果，推测出现这种现象的原因可能是，过高浓度的紫杉醇可阻滞细胞于G1-S期或直接导致部分G2-M期细胞死亡。
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2.紫杉醇增敏放射的生物学效应：细胞生长抑制试验显示：单纯照射时BT325瘤细胞具有一定的抗放射性；紫杉醇和放射合用可获得协同作用，对人胶质母细胞瘤细胞系BT325的抑制和杀死作用明显优于单纯照射或单用紫杉醇。在10%细胞存活率水平时，紫杉醇的SER很高，表明紫杉醇的放射增敏效应显著，提示值得进一步研究。
参考文献
1Foa R, Norton L, Seidan AD. Taxol (paclitaxel): a novel investigational antimicrotubule agent with remarkable anti-neoplastic activity, Int J Clin Lab Res, 1994, 24：6-14.
2邵文钊.人脑多形性胶质母细胞瘤细胞BT325.细胞生物学杂志，1985，7：92.
3Mason KA, Milas L, Peters L. Effect of paclitaxel (taxol) alone and incombination with radiation on the gastrointestinal mucoas. Int J Radial Oncol Biol Phys, 1995, 32：1381-1389. (收稿：1997-03-31 修回：1997-10-20), 百拇医药