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编号:10227266
环孢菌素A与细胞因子联合逆转白血病多药耐药性的体外研究
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1999年第3期
     作者:浦津 楼方定 周绮 张苗 史子江

    单位:100853 北京,中国人民解放军总医院血液科

    关键词:抗药性,多药;环孢菌素;P糖蛋白

    中华医学杂志990327 【摘要】 目的 探讨环孢菌素A(CsA)联合细胞因子对耐药细胞系K562/A02的逆转作用。方法 以甲基四唑蓝法测定柔红霉素(DNR)的细胞毒性;用流式细胞仪技术测定细胞内罗丹明(Rh123)浓度;用RT-PCR及JSB-1 抗体分别检测多药耐药(MDR1)mRNA及其P糖蛋白的表达。结果 1 μmol/LCsA、500 U/ml干扰素、200 U/ml白介素2(IL-2)均能增加DNR对耐药细胞系 K562/A02的细胞毒作用,IC50(半抑制浓度)分别为(3.78 ±0.03) μg/ml,(13.77±0.38) μg/ml,(18.5±0.60) μg/ml,逆转倍数分别为6.70、1.84和1.37倍。而上述剂量的CsA和IFN-α联合则IC50为(1.71±0.19) μm/ml,逆转倍数增加到14.8 倍,且细胞内Rh123浓度亦明显高于单药逆转(P<0.05),但MDR1 mRNA及P糖蛋白表达无明显改变。CsA和IL-2联合应用无明显的协同效应。结论 单用低剂量CsA(1 μmol/L)或细胞因子对多药耐药只有部分逆转作用,而CsA联合干扰素则有较好的协同效应,能明显增强耐药的逆转作用。
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    In vitro reversal effect of cyclosporin A in combination with cytokines on multidrug resistant cell line K562/A02 PU Jin,LOU Fangding,ZHOU Qi,et al. Department of Hematology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853

    【Abstract】 Objective To explore the reversal effect of cyclosporin A(CsA) in combination with cytokines on multidrug resistant cell line K562/A02. Method The cytotoxicities of daunorubicin(DNR) were assayed by MTT method. Intracellular rhodamine(Rh123) concentration was measured by flow cytometry. P-glycoprotein(p-gp) expression was analyzed for staining with monoclonal JSB-1. Mdr1 mRNA expression was detected by RT-PCR.Results The cytotoxicities of DNR to K562/A02 were enhanced by 1μmol/L CsA, 500U/ml、IFN-α and 200U/ml、IL-2 respectively, and their IC50 was (3.78±0.03), (13.77±0.38) μ/ml, (18.5±0.60)μg/ml. Their reversal effect was 6.70, 1.84 and 1.37 times than that of K562/A02. But IC50 of combined CsA and IFN-α was (1.71±0.19) μg/ml; its reverse effect increased in 14.8 times. The combination could increase intracellular Rh123 accumulation significantly as compared with either of them alone, but p-gp and mdr1 mRNA expression were not decreased obviously. CsA in combination with IL-2 didn′t show a synergistic effect.Conclusion Mdr could be partially reversed by cytokines or low doses CsA(1 μmol/L), but the combination of CsA and IFN-α showed a greater synergistic reversal interaction.
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    【Key words】 Drug resistance, multiple Cyclosporine P-Glycoprotein

    (Natl Med J China, 1999,79:224-226)

    肿瘤化疗失败的主要原因之一是多药耐药性的产生,因此,如何成功地逆转多药耐药是当前肿瘤治疗学中的一个研究热点。国内外有文献报道,单独应用环孢菌素A(CsA)或干扰素(IFN-α)等细胞因子在体外实验中获得了一定的逆转效果,但体内相对用药剂量较大,毒副作用增加,一直未在临床中广泛应用。我们选择了临床可耐受的血药浓度剂量CsA与细胞因子联合对K562/A02耐药细胞系进行体外逆转,为临床应用提供依据,现报道如下。

    材料与方法

    1.细胞系和培养条件:K562/AO2细胞是经阿霉素逐步诱导,具有多药耐药(MDR)表型的稳定细胞系,由中国医学科学院血液学研究所药物室提供,实验前无药培养两周后使用。K562敏感株(K562/S)为本室保存的细胞系。
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    2.药物及试剂:CsA为瑞士Sandoz产品,IFN-α 106 U/ml为英国威康药厂产品,IL-2 (105 U)为军事医学科学院产品,罗丹明为Sigma公司产品,JSB-1直标抗体为法国库尔特公司产品,PCR引物:MDR1 5′-CCCATCATTGCAATAGCAGG 3′-GTTCAAACTTCTGCTCCTGA;内对照β2-微球蛋白引物:5′-ACCCCCACTGAAAAAGATGA 3′-ATCTTCAAACCT CCATGATG,由美国Cybersyn公司合成。

    3.各种逆转剂及CsA联合细胞因子对细胞的毒性测定:取对数生长期的K562/S和K562/A02细胞,加入不同浓度的CsA或/和细胞因子(对照孔加培养液),37℃、5%CO2培养48小时后进行MTT测定,方法详见文献[1],药物对细胞的抑制率(%)=(1-实验孔A/对照孔A)×100%。
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    4.流式细胞仪测定细胞内Rh123浓度:取K562/S及K562/A02悬液浓度为1×106/ml加入2μg/ml(Rh123)或Rh123+逆转剂在37℃、5%CO2中分别孵育30、60、90、120分钟,冷PBS洗两次后立即用流式细胞仪进行细胞内Rh123浓度的测定[2],发现到90分钟时细胞内浓度达高峰且较稳定,故取90分钟为实验点进行细胞内Rh123浓度的检测。

    5.MTT法测定逆转剂对DNR细胞毒性的影响:每孔含5×104个细胞悬液中加入逆转剂(单用或联合)作用24小时后加入不同浓度的DNR,37℃、5%CO2孵育48小时后进行MTT测定,方法同前。计算出细胞半数杀伤率的DNR浓度(IC50)。

    逆转倍数=耐药株的IC50/加逆转剂后IC50
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    6.流式细胞仪检测P糖蛋白的变化:取1×105 K562/A02细胞悬液加入不同逆转剂分别作用24、48小时后,用直标的特异性抗体JSB-1染色30分钟后,流式测定P糖蛋白阳性细胞率。

    7.RT-PCR法测定MDR1 mRNA表达:检测处理后的K562/A02细胞的MDR1基因表达的变化,方法见文献[3]。以上各组检测均重复3次。

    8.统计学:数据表达采用均数±标准差。

    结 果

    1.DNR及MDR逆转剂的细胞毒性作用:DNR对K562/A02和K562/S细胞的IC50分别是25.3 μg/ml和0.31 μg/ml。耐药倍数为81.4倍。3种逆转剂对这2种细胞作用的IC50无显著差异(P>0.05),CsA为28.8 μmol/L,体外浓度>4 μmol/L以上时细胞毒性逐渐增加,IFN-α为3 524 U/ml,IL-2为4 118 U/ml 。
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    2.各种逆转剂对耐药细胞内Rh123浓度影响的比较:在0.5 μmol/L的CsA时,即使耐药细胞Rh123浓度增加,且随着CsA浓度的增加细胞内Rh123浓度越高,当达到10 μmol/L时接近敏感细胞水平,但CsA>10 μmol/L时,细胞内Rh123浓度不再增加,反而有下降趋势。K562/S加CsA后细胞内Rh123浓度无明显变化(图1)。

    图1 不同浓度CsA对K562/A02细胞内罗丹明浓度的影响

    单独应用细胞因子也可以增加耐药细胞内Rh123浓度。我们选择低细胞毒性的IL-2(100、200、400、800 U/ml)和IFN-α(125、250、500、1 000 U/ml)各4个浓度点进行检测,发现IL-2和IFN-α均能增加耐药细胞Rh123的浓度,且分别在200 U/ml和500 U/ml时细胞内Rh123浓度最高,因此,我们把这两个浓度点定为IL-2和IFN-α的工作浓度。CsA和细胞因子均不能增加K562/S内Rh123的浓度。
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    3.CsA与细胞因子联合应用对细胞内Rh123浓度的影响:CsA和IFN-α联合应用时能明显增加细胞内Rh123的浓度,且显著高于两者单用。但CsA与IL-2联合应用时细胞内Rh123浓度与单用CsA无差别(图2)。

    CsA1:1 μmol/L CsA CsA2:2 μmol/L CsA

    图2 CsA与细胞因子联合应用对K562/A02细胞内罗丹明浓度的影响

    4.单用或联合应用逆转剂对DNR杀伤K562/A02细胞的影响:单独应用CsA或细胞因子均能部分增加DNR对K562/A02的细胞毒性,但 CsA和IFN-α联合应用明显高于二者单独应用的逆转效果(P<0.05)。而CsA与IL-2合用其逆转倍数接近单用CsA,且DNR对 K562/S的细胞毒性无明显改变(表1)。
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    表1 CsA与细胞因子对K562/A02细胞DNR毒性的影响(±s) 药 物

    IC50

    逆转倍数

    对 照

    25.32±0.37

    CsA(1μmol/L)

    3.78±0.03

    6.70

    IL-2(200U/ml)

    18.50±0.60
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    1.37

    IFN-α(500U/ml)

    13.77±0.38

    1.84

    CsA+IL-2

    3.51±0.05

    7.21

    CsA+IFN-α

    1.71±0.19

    14.8

    5.用流式细胞仪和RT-PCR方法分别检测P糖蛋白和MDR1 mRNA的表达水平:K562/A02细胞在加CsA或CsA和细胞因子前后检测P糖蛋白阳性率为93%及91%,且MDR1 mRNA水平也无明显差别。
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    讨 论

    CsA是最早用于耐药逆转研究的、且为体外实验效果最好的经典药物之一。它主要通过与化疗药物竞争和P糖蛋白结合,从而使细胞内药物浓度增加而逆转耐药[4]。它有明显的剂量效应,当达到10 μmol/L时逆转作用最强,但其毒副作用也随之增大,所以临床应用有一定的局限性。

    Kang等[5]研究认为,IFN-α等细胞因子可使耐药细胞的敏感性增强,我们的实验也证实了这一点,但它并不影响MDR1 mRNA及其P糖蛋白的表达水平。考虑它可能不同程度地抑制了P糖蛋白的功能,使其外排药物的能力下降。本实验中我们用低细胞毒性的IFN-α和IL-2对耐药的白血病细胞均有一定的逆转作用,但明显弱于CsA,且无明显剂量效应,故单用细胞因子作为逆转难治和复发白血病的治疗效果不甚明显。因此为避免CsA和细胞因子的不足,我们设计研究联合逆转方案。
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    本组研究显示,低浓度分别与IFN-α和IL-2联合治疗,对K562耐药和敏感细胞系体外均无毒性叠加作用。而CsA+IFN-α则能明显增强DNR对K562/A02细胞的杀伤作用,逆转倍数为14.8倍,大大超过单药逆转的效果,且二者联合用药与单药相比能明显增加细胞内罗丹明的浓度,提示二者有很好的协同作用。CsA+IL-2对耐药细胞的逆转倍数接近单用CsA的效果,细胞内Rh123的浓度两组也无明显差别,尽管CsA与IL-2都不同程度地对耐药细胞有一定的逆转作用,但二者之间则无协同作用。CsA与IFN-α的协同机制推测可能是既抑制了P糖蛋白的药物泵出功能,又使耐药细胞在接触高浓度化疗药物后迅速凋亡而失去了药物代谢后细胞修复损伤的时机,从而增强了细胞的杀伤力[6],而非下调MDR1 mRNA的表达水平。

    总之,应用小剂量CsA加IFN对白血病细胞进行多药耐药逆转,既可减少CsA的毒副作用,又增强了逆转效果,具有广阔的临床应用前景。

    本课题为军队九五攻关重点基金资助项目(962023)
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    参考文献

    1 Carmichael J, DeGraff WG, Gazder AF, et al. Evalution of a tetrazoliu m-based semiautomated colorimetic assay: assessment of chemosensitivity testing. Cancer Res ,1987,47:936-942.

    2 浦津,刘海川,楼方定,等.急性白血病多药耐药基因表达的临床研究.中华内科杂志,1995,34:655-658.

    3 Pall G,Spitaler M, Hofmann J,et al. Multidrug resistance in acute leukemia: a comparison of different diagnostic methods. Leukemia, 1997, 11:1067-1075.
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    4 Nooter K, Sonneveld P, Ostrum R, et al. Overexpression of the mdr1 gene blast cell from patients with AML is associated with decreased anthracycline accumulation that can be restored by cyclosporine A. Int J Cancer, 1990, 45:263-270.

    5 Kang Y, Perry RR. Effect of alpha-interferon on P-glycoprotein expression and function and on verapamil modulation of doxorubicin resistance. Cancer Res, 1995, 54:2952-2962.

    6 James M. Modulators of multidrug resistance. Hematol Clin North Am, 1995,9:337-343.

    (收稿:1998-06-24 修回:1998-12-22), 百拇医药