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编号:10228955
全反式维甲酸诱导分化舌癌细胞株的动物实验研究
http://www.100md.com 《癌症》 2000年第4期
     作者:王安训 曾融生 丁学强 李苏 邝珠玑

    单位:王安训 丁学强(中山医科大学附属第一医院口腔科,广东 广州 510080);曾融生 李苏 邝珠玑(中山医科大学肿瘤防治中心,广东 广州 510060)

    关键词:人舌癌细胞株;全反式维甲酸;诱导分化

    癌症000418

    【摘要】目的:研究全反式维甲酸(ATRA)对舌癌细胞株的体内诱导分化作用。方法:人舌癌细胞株分别经下列方法处理后接种于裸鼠皮下,(1)未经药物处理,(2)未经药物处理的舌癌细胞接种后立即行ATRA灌胃,(3)经10μmol/LATRA处理3天或6天的舌癌细胞;观察肿瘤的生长状态、倍增时间和抑瘤率,3周后处死动物取出瘤块行病理学检查。结果:经ATRA处理后,肿瘤生长速率减慢,倍增时间延长和抑瘤率增高,光镜下治疗组和对照组未见明显变化,透射电镜下可见肿瘤细胞产生一定的分化,出现较多的凋亡细胞。结论:以上结果表明ATRA对体内的舌癌细胞有一定的诱导分化作用。
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    中图分类号:R739.86 文献标识码:A 文章编号:1000-467X(2000)04-0347-03

    Induces differentiation of human tongue carcinoma cell line in vivo

    WANG An-xun ZENG Rong-sheng DING Xue-qiang et al.

    (Department of Stomatology, First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou, 510080, P. R. China)

    【Abstract】 Objective: To determine the effect of all-trans retinoic acid (ATRA) on human tongue carcinoma in vivo. Methods: The human tongue carcinoma cell were implanted into the right axial regions of nude mice after following process: ① No any medicinal treatment, ② No any medicinal treatment but intragastric feeding of ATRA immediately following implantation; ③ Treating with ATRA (10 μ mol/L) for 3 or 6 days. Tumor growth state, doubling time and tumor inhibitation rate were observed. Result:In the ATRA treatment group, the tumor growth rate was decreased, tumor doubling time was prolonged and tumor inhibitation rate was inereased. Although there was not any significant difference among three groups under light microscope, differentiation and many apoptosis of carcinoma cells were observed under transmissional election microscope.Conclusion:The result suggests that the ATRA may induce differentiation of human tongue carcinoma cells in vivo.
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    Key words: Tongue carcinoma; Cell line; All-trans retinoic acid (ATRA); Differentiation-inducing

    维甲类化合物对多种恶性肿瘤细胞具有抑制增殖和诱导分化的作用,全反式维甲酸(all-transretinoicacid,ATRA)是迄今研究最为深入、作用最强的分化诱导剂之一[1],研究表明,它对上皮性恶性肿瘤具有一定的诱导分化作用[2,3],但在口腔鳞癌方面的研究仍较少[4,5],据作者研究,全反式维甲酸体外处理舌癌细胞后可产生一定的诱导分化作用,细胞生长速率减慢,细胞形态趋向良性分化,本实验在此基础上将进一步研究ATRA对舌癌细胞的体内诱导分化作用,观察ATRA对舌癌细胞移植瘤生长的抑制作用以及细胞形态学的变化。

    1 材料和方法

, http://www.100md.com     1.1细胞株和药物

    人舌癌细胞株Tca8113由上海第二医科大学何荣根教授提供,细胞株复苏后在含15%灭活小牛血清、10万u/L青霉素、100mg/L链霉素的PRMI1640培养液、37℃恒温密闭式培养。

    全反式维甲酸(all-transretinoicacid,ATRA)购自sigma公司。ATRA使用前用无水乙醇溶解,其中无水乙醇的终浓度≤1‰,用于体外细胞处理;ATRA用消毒灭菌的芝麻油溶解,用于灌胃,所有操作均需避光。

    表1 各组裸鼠移植瘤体积的比较(mm3±s) 对照组1

    A组

    B组
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    对照组2

    C组

    瘤体积

    1347.38±7.41

    806.20±9.49*

    672.15±3.16*

    1340.69±5.70*

    768.27±5.23*

    抑瘤率(%)

    -

    40.2
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    50.1

    -

    42.7

    A组(ATRA处理3天组),B组(ATRA处理6天组),C组(ATRA灌胃组)*与各自对照组比较P<0.001

    1.2实验分组

    取BALB/c裸小鼠40只,雌雄兼用,鼠龄6~8周,体重15.0~22.5g,平均21.23±0.8g,SPF湿温度控制环境下饲养。随机分成5组,每组8只。

    人舌癌细胞株分别经下列不同处理:体外药物处理分三组:①经1‰无水乙醇处理3天(对照组1),②经10μmol/LATRA处理3天,③经10μmol/LATRA处理6天,癌细胞处理后经胰酶消化离心后配置成细胞终浓度为1010个/L,接种于裸鼠腋窝皮下,每只0.2ml。未经药物处理的舌癌细胞经胰酶消化离心后配置成细胞终浓度为1010个/L,接种于裸鼠腋窝皮下,每只0.2ml,分二组,④接种后立即给予芝麻油灌胃(对照组2);⑤接种后立即行ATRA灌胃(20mg/Kg)(参照ShalinskyDR[6]),每只0.2ml/次,1周5次,共3周。
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    1.3裸鼠移植瘤生长曲线和细胞形态学的观察

    观察每组接种后肿瘤的成瘤率和成瘤潜伏期,肿瘤生成后每隔2天测量1次肿瘤的大小,计算肿瘤体积V=1/2ab2(a最大长径,b为横径),根据肿瘤体积的变化描绘各组的肿瘤生长曲线,曲线拟合方程为V=Aekday,计算肿瘤倍增时间(T=ln2/K,k为生长速率)和抑瘤率[抑瘤率=(1-实验组体积变化/对照组体积变化)×100%];并对第22天对照组和实验组肿瘤体积大小进行比较。

    3周后处死裸鼠,取肿瘤组织分别进行光镜和透射电镜观察。

    1.4统计方法

    体外处理组采用方差分析(ANOVA)和最小显著差法(LSD法),灌胃组采用t检验。

    2 结果
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    2.1裸鼠移植瘤生长曲线与ATRA对舌癌体内生长的抑制作用

    各组肿瘤的成瘤率均为100%,成瘤期约为11天。各组裸鼠移植瘤的生长曲线如图1,由图可见对照组肿瘤生长最快,而体外ATRA处理6天组肿瘤生长最慢,肿瘤的倍增时间分别为:对照组1,2分别为3.17,3.16天;体外ATRA处理3天组3.60天;体外ATRA处理6天组3.84天;ATRA灌胃组3.39天。各组抑瘤率分别为40.2%、50.1%、42.7%。

    体外处理组经方差分析三者间存在显著性差异(P<0.01),各实验组与对照组比较存在显著性差异(P<0.01),两实验组间也存在显著性差异(P<0.01);灌胃组经t检验实验组与对照组存在显著性差异(P<0.01);即各实验组裸鼠移植瘤体积均小于对照组。

    2.2肿瘤细胞形态学改变

    光镜下对照组和实验组间无明显变化,瘤体表面结节状,有一薄包膜,并有血管生长,肿瘤细胞呈多角形,大小不一,可见瘤巨细胞,细胞排列紧密呈巢状,间质少,血管丰富。透射电镜下可见:对照组细胞核大、核膜凹陷,核仁多为2个以上,核分裂相多见,核浆比例大,胞浆丰富的游离核糖体,胞内张力原纤维少,细胞形态不规则,细胞间桥粒较少;实验组细胞出现一定的分化,细胞核变光滑无切迹,核分裂少见,核浆比例下降,胞内张力原纤维增多,细胞间桥粒多见,可见较多的凋亡细胞(如图2)。
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    图1ATRA对Tca8113裸鼠移植瘤生长的作用

    图2透射镜下ATRA对Tca8113细胞形态学的影响

    体外药物处理组组经方差分析三者间存在显著性差异(P<0.001),各实验组与对照组比较存在显著性差异(P<0.001),两实验组间也存在显著性差异(P<0.001);灌胃组经t检验实验组与对照组存在显著性差异(P<0.001);即各实验裸鼠移植瘤体积均小于照组.

    3 讨论

    恶性肿瘤是细胞过速增殖和异常分化的结果,而维甲类化合物具有较好的诱导分化和增殖抑制作用,其主要通过诱导核维甲酸受体(RAR)的表达而起作用,同时可抑制异常角化,调节癌基因和抑癌基因的表达[2,3]。维甲类是鳞癌治疗最有希望的药物,ATRA在体外可降低上皮细胞增殖的能力,降低头颈鳞癌分化标志物的表达[7],这与作者先前的研究结果相似:人舌癌细胞经ATRA体外处理后细胞生长速率减慢,群体倍增时间延长,细胞形态趋向良性分化,3H-TdR掺入率减低,抑制率为22.7%~61.5%。目前关于维甲类治疗口腔癌移植瘤的研究还很少。
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    裸鼠移植瘤试验是反映细胞良恶性度的可靠指标,改变细胞的成瘤性和在体内增殖活性的下降是诱导分化的生物学指标,本研究应用ATRA体外处理舌癌细胞后接种于裸鼠,移植瘤的生长速率减慢、倍增时间延长、且随体外处理时间的增加上述变化更为显著,这种变化存在显著性差异(P<0.01),即ATRA可明显抑制裸鼠移植瘤的生长,其抑制率分别为40.2%、50.1%,表明舌癌细胞经ATRA处理后其恶性程度减弱,该实验表明ATRA虽不能阻止移植瘤的形成,但可减慢生长速率,该结果进一步证实了体外的研究结果。

    体外用药研究的局限性在于体外恶性肿瘤细胞培养的非生理性,为了更好地模拟鳞癌的体内生物学行为,必须采用鳞癌的移植瘤模型,这种移植瘤的发展过程与临床上肿瘤的发展过程相似,另外,体内用药还可进一步模拟临床用药,为药物的临床使用作准备。本研究应用ATRA灌胃(20mg/kg)治疗移植瘤,结果可见肿瘤生长速率减慢,倍增时间延长,这种变化存在显著性差异(P<0.01),即ATRA可明显抑制裸鼠移植瘤的生长,抑瘤率达42.7%,由此可见无论是体外处理或体内用药的移植瘤,维甲酸均可抑制舌癌细胞的生长,这与ShalinskyDR[6]的研究结果相同。ATRA体外处理人舌癌细胞后,细胞形态趋向良性分化,本实验可见光镜下各组间无明显差异,这与孙月霞等的研究结果一样[8],透射电镜下无论是体外处理或体内用药的移植瘤,肿瘤细胞均出现一定的分化,胞浆中细胞器增多,出现较多张力纤维和桥粒,核浆比例减少,同时还发现肿瘤组织中有较多的凋亡细胞,说明维甲酸还具有诱导细胞调亡的作用[6]
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    以上实验表明,无论是体外实验或体内实验,ATRA均对人舌癌细胞株具有诱导分化作用,但实验中也发现ATRA并不能阻止移植瘤的形成,其抑瘤率介于40~60%之间,光镜下对照组和实验组未见明显变化,这也说明ATRA的抑瘤率并不高,具有一定的局限性,因此必须寻找更为有效的诱导分化剂或采用联合用药以提高其抑瘤作用[9]

    通讯作者:王安训 Tel:86-20-81332425

    [参考文献]

    [1]Parkinson DR,Smith MA,Cheson BD,et al. Trans-retinoic acid and related differentiation agents [J]. Semin Oncol,1992,19(6):734~ 741.

    [2]Lotan R. Suppression of squamous cell carcinoma growth and differentiation by retinoids [J].Cancer Res,1994,54(1):1987s~ 1990s.
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    [3]Kautsky MB, Fleckman P, Dale BA. Retinoic acid regulates oral epithelial differentiation by two mechanisms [J]. J Invest Dermatol,1995,104(4):546~ 553.

    [4]Eicher SA,Lotan R. Differential effects of retinoic acid and N-(4-hydroxyphenyl) retinoids on head and neck squamous cell carcinoma cells [J]. Larynogoscope,1996,106:1471~ 1475.

    [5]Franca Giannini.All-trans 13-cis and 9-cis retinoic acids induce a fully reversible growth inhibition in HNSCC cell lines implications for in vivo retinoic acid use [J]. Int J Cancer,1997,70(2) :194~ 200.
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    [6]Shalinsky DR, Bischoff ED, Gregory ML, et al. Retinoid-induced suppression of squamous cell differentiation in human oral squamous cell carcinoma xenografts(line 14830) in athymic nude mice [J]. Cancer Res,1995,55:3183~ 3191.

    [7]Zou CP,Clifford JL,Xu XC,et al.Modulation by retinoic acid(RA)of squamous cell differentiation, cellular RA-binding proteins, and nuclear RA receptors in human head and neck squamous carcinoma cell lines [J]. Cancer Res, 1994,54:5479~ 5487.

    [8]孙月霞,何震平,程枫,等.维甲酸对人胃癌细胞诱导分化的研究[J].中华肿瘤杂志,1994,16(1):15~17.

    [9]Smith MA, Parkinson DR, Cheson BD, et al. Retinoids in cancer therapy [J]. J Clin Oncol,1992,10(5):839~ 855.

    收稿日期:1999-04-05

    修回日期:2000-01-10, http://www.100md.com