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编号:10253224
外源性一氧化氮对骨肉瘤细胞株HOS生长能力的影响
http://www.100md.com 《中国矫形外科杂志》 2000年第11期
     作者:张新宇 史占军 秦斌

    单位:张新宇 史占军(第一军医大学南方医院骨科,510515,广东省广东市同和镇);秦斌(第一军医大学南方医院肿瘤科实验室)

    关键词:一氧化氮;骨肉瘤;SNP

    中国矫形外科杂志001118 摘 要 目的:研究外源性一氧化氮对骨肉瘤细胞株(HOS)体外生长能力的影响。方法:用不同浓度的SNP(Sodium Nitroprusside,硝普钠)作用于体外培养的HOS细胞株,经细胞作用产生外源性一氧化氮,通过Griess比色法、MTT比色法,观察HOS细胞株一氧化氮的产生量及对细胞株生长情况的影响。结果:随着SNP浓度的增加,HOS细胞一氧化氮的产生量逐渐增加而细胞存活数量逐渐减少,以SNP 200μmol/l浓度为一个分界点,200μmol/L以下时变化不明显,200μmol/L以上时变化明显,经统计学分析,200μmol/L以上各组间差异明显(P<0.01)。结论:一氧化氮对体外培养的骨肉瘤细胞株生长能力有一定的影响。
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    中图分类号 R738.1 文献标识码 A 文章编号 1005-8478(2000)11-1092-04

    The Influences of Exogenous Nitric Oxide on the Vitality of Osteosarcoma Cell Line

    ZHANG Xin-yu QIN Bin SHI Zhan-jun

    (The Orthopedic Department,Sowthern Hospital The Military Medical University,Guangzhou 510515)

    Abstract Objective: To study the influences of exogenous nitric oxide on the vitality of osteosarcoma cell line(HOS).Methods HOS cell line was acted by different concentrations of SNP(Sodium Nitroprusside)in vitro.Through Gries method and MTT assay,the cell production of nitric oxide and its influences on the vitality of HOS can be detected.Results: The production of nitric oxide was inreased gradually with the SNP concentrations having been raised,but the quantity of HOS cell was changed revisly.The 200μmol/L concentration of SNPwas a demarcation below it the reduction was not apparent,but very apparent above it.There were apparent differences between the different groups above 200μmol/L by statistice(p<0.01)。Conclusion The vitality of osteosarcoma cell line can be partlyinfluenced by nitric oxide in vitro.
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    Key words Nitric oxide Osteosatcoma SNP

    一氧化氮是近年来发现的一种细胞因子,据推测它在细胞信号传导和免疫方面具有重要的作用。骨肉瘤是一种恶性程度很高的肿瘤。治疗效果不佳,关于一氧化氮与骨肉瘤的关系,目前还未见有关报告。SNP(Sodium Nitroprusside,硝普钠)在生物体内可分解释放出一氧化氮,并在很多实验中证明对细胞生长有影响,本实验即是通过不同浓度SNP的改变来产生不同浓度的外源性一氧化氮,观察其对体外生长的骨肉瘤细胞株HOS的影响。

    1 材料和方法

    1.1 试剂和器材

    无酚红RPMI1640培养基(GIBCO),新生牛血清(中国医学科学院生物所),胰蛋白酶,EDTA,MTT试剂(SEVERA,北京天象人分司分装),一氧化氮测试试剂盒(南京聚力生物医学工程研究所),DWSO(SIGMA),骨肉瘤细胞株(中山医科大学病理教研室购买),50ml和75ml玻璃培养瓶,96孔培养板,756MC紫外分光光度计(上海市第3分析仪器厂),酶标仪(Metertech INC.),CO2孵箱(NUAIRE)。
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    1.2 骨肉瘤细胞株HOS的培养

    HOS细胞用含20%新生牛血清的RPMI1640培养基培养,Gomori钙钴法碱性磷酸酶染色阳性,常规传代培养并用于实验。0.25%胰蛋白酶(含0.02%EDTA)消化HOS细胞至单细胞悬液,血球记数板记数,取96孔板,每孔加入2×104个HOS细胞,并加含20%小牛血清的无酚红RPMI1640培养液至200μ1,培养24h后分别加SNP,浓度至50μmol/L,100μmol/L,200μmol/L,500μmol/L,1 000μmol/L,2.5mmol/L,5mmol/L,10mmol/L,30mmol/L,对照组为0.01mol/L的PBS,每组设5个平行样本,37℃5%CO2继续培养24h后,取出培养板,继续做下面的实验。

    1.3 细胞培养上清液中一氧化氮的检测

    取细胞上清液0.1ml按说明操作,加0.1ml试剂1,靠近液面上方加50μ1试剂2,用旋涡混匀器充分混匀,置37℃水浴1h,然后加0.5ml试剂3和0.5ml试剂4,混匀置室温10min,操作完毕立即上分光光度计,540nm波长比色,读OD值。标准品的光密度值为标准液加上述试剂后测得,空白对照为双蒸水加上述试剂。计算公式为:NO(μmol/L)=样品光密度值×100/标准品光密度值。
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    1.4 MTT实验

    每孔分别加入MTT试剂30μl(5mg/ml),继续培养4h后,取出并小心移去培养液,每孔加入DMSO 20μl,震荡10min,取下培养板,放入酶标仪检测口中,以570nm为检测波长,630nm为参考波长测吸光值。

    1.5 统计方法

    所有数据以均数和标准差S表示,并用SPSS统计程序包进行ANOVA检验,当P<0.05时被认为结果存在显著性差异。

    2 结果

    2.1 不同浓度SNP作用下HOS细胞NO值

    不同浓度SNP所诱导的外源性一氧化氮含量变化可以通过Griess试剂染色的方法测得,从表1及图1可以看到细胞外液一氧化氮含量随SNP浓度的增加而增加,统计学分析表明SNP浓度在200μmol/L以下时,细胞外液一氧化氮含量没有显著差异,但200μmol/L以上时其含量变化组间差异明显(P<0.01)。
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    图1 不同浓度SNP作用下HOS细胞培养液中一氧化氮测定值

    表1 不同浓度SNP作用下NO的产生及对细胞存活的影响

    PBS

    SNP

    50

    SNP

    100

    SNP

    200

    SNP

    500

    SNP
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    1 000

    SNP

    2 500

    SNP

    5 000

    SNP

    10 000

    SNP

    30 000

    NO

    13.125

    14.375
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    16.875

    35.625

    45.000

    85.000

    113.125

    170.000

    228.750

    302.500

    s

    0.625

    0.625

    0.625

, 百拇医药     0.625

    0.625

    1.250

    0.625

    0.955

    1.443

    1.301

    MTT

    1.108

    1.078

    1.070

    1.025
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    0.892

    0.802

    0.689

    0.624

    0.558

    0.510

    s

    5.81×

    10-3

    6.06×

    10-3

    1.82×
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    10-2

    6.03×

    10-3

    4.73×

    10-3

    5.36×

    10-3

    4.10×

    10-3

    4.81×

    10-3
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    3.09×

    10-2

    2.27×

    10-2

    NO浓度单位为μmol/L,MTT值以光密度值表示,SNP浓度单位为μmol/L。标准品光密度值为0.23。

    2.2 不同浓度SNP对肿瘤细胞体外生长情况的影响 活细胞线粒体中的瑚珀酸脱氢酶能使外源性的MTT还原为难溶性的紫色结晶物,并沉积在细胞中,而死细胞无此功能,二甲基亚砜(DMSO)能溶解细胞中的紫色结晶物,用酶联免疫检测仪测定其光吸收值,可间接反映活细胞数量。从表1及图2中可以看到随着SNP浓度的增加,HOS细胞的存活数量逐渐减少,以SNP 200μmol/L浓度为一个分界点,200μmol/L以下时减少不明显,200μmol/L以上时活细胞数量明显减少,经统计学分析,200μmol/L以上各组间活细胞数量差异明显(P<0.01)。
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    图2 不同浓度SNP对HOS细胞体外生长情况的影响(MTT实验)

    3 讨论

    一氧化氮是由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸反应而生成的一种多功能信号分子[1],已发现,除内皮细胞以外,很多细胞包括一些肿瘤细胞在体外[2-4]以及一些体内的实体瘤组织[5-6]中都可以产生一氧化氮,一氧化氮及其产物对肿瘤细胞可能会产生如下作用:调节细胞的生长和分化,调节细胞的侵袭能力,调节细胞对放疗和化疗的敏感性,以及产生肿瘤诱导的免疫抑制作用。目前对一氧化氮与肿瘤的关系的解释很多还不能令人满意,而一氧化氮与骨肉瘤的关系目前更是所知甚少。Edwards P等的研究表明鼠EMT-6乳腺癌细胞体外在LPS/IFN-的刺激下可以产生较多一氧化氮,一氧化氮在体外可抑制鼠EMT-6乳腺癌细胞的生长,与对照组相比,48h大约减少50%,然而,在体内却可以刺激肿瘤的生长和实验性的肺转移[7]。本文通过体外培养的方式,研究一氧化氮对骨肉瘤细胞株HOS生长情况的影响。SNP是一氧化氮产生的供体物质,Bates等[8]的实验证实还原剂以及生物组织中存在着的还原性物质可以使SNP还原并生成NO,并且NO的生成量与SNP终浓度成正比,SN生成NO的反应为:[Fe(CN)5NO]2+H2O→[Fe(CN)5H2O]2+NO。生物体内产生的一氧化氮是一种无色、微溶于水、脂溶性较强的物质,在生物体内可以较自由地通过生物膜,所以它可作为介质、信使或细胞功能调节因子而参与机体的许多生物活动和病理、生理过程,一氧化氮的另一个化学性质是易被氧化,生物体内半衰期只有几秒钟(<5s),所以很多研究只能通过其代谢产物NO2-/NO3-进行间接推测,这给某些研究易带来干扰或不确定性,这也是目前检测手段急需突破之点。本实验在细胞培养液内加入不同浓度的SNP,使细胞内的一氧化氮也产生相应程度的浓度变化,并测定其化谢产物NO2-/NO3-的变化,用以研究不同浓度条件下一氧化氮对HOS细胞株生长情况的影响。从实验结果可以看到,HOS细胞外液在未加入SNP时既有一定浓度的一氧化氮产生,说明骨肉瘤细胞可以产生一定浓度的一氧化氮(内源性),随着SNP浓度的增加而增加,一氧化氮产量(外源性为主)逐渐增加,并对细胞存活数量造成影响,统计学分析表明SNP浓度在200μmol/L以下时,细胞外液一氧化氮含量没有显著差异,但200μmol/L以上时其含量变化组间差异明显,随着SNP浓度的增加,HOS细胞的存活数量逐渐减少,以SNP 200μmol/L浓度为一个分界点,200μmol/L以下时减少不明显,200μmol/L以上时活细胞数量明显减少,经统计学分析,200μmol/L以上各组间活细胞数量差异明显。
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    一氧化氮对肿瘤细胞生长的影响,已有人做过探索,1995年Jenkins DC等人采用基因工程的方法,使人的结肠癌细胞株W/tR能够持续产生一氧化氮,成为新的细胞变异型,称为iNOS-19,在体外培养中,iNOS-19细胞克隆增殖速率较野生型亲代W/tR慢,当加入一氧化氮合酶抑制剂L-NIO后,可以逆转iNOS-19缓慢生长的状况,说明一氧化氮与肿瘤细胞增殖有直接联系,然而,在裸鼠体内,iNOS-19却持续快速生长,较野生型为快,组织学切片看到,iNOS-19肿瘤组织中新生血管较多,他们对iNOS-19肿瘤组织中的一氧化氮合酶进行分析后,发现其与产生细胞毒作用和凋亡作用的酶活性至少要低1~2个数量级[9]。因此推测,肿瘤中产生的一氧化氮据其量的高低具有双重作用,一方面,持续合适浓度(pmol或fmol水平)的一氧化氮产生,有利于肿瘤生长,一氧化氮有可能在这些肿瘤细胞信号传导途径中起调节作用,调节细胞增殖相关基因的表达,增加肿瘤血供和促进肿瘤血管生成;另一方面,肿瘤中产生高浓度(nmol水平)的一氧化氮,对其本身又是一种损害,因此,一氧化氮又具有细胞毒性作用。
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    体外与体内的情况可能有差异,本文仅从一个侧面反映了一氧化氮对骨肉瘤细胞株HOS的杀伤作用,但并没有在体外看到它有促肿瘤生长作用,一氧化氮的促肿瘤生长作用可能并不是一氧化氮直接作用于肿瘤细胞的结果,增加肿瘤血供和促进肿瘤血管生成、抑制机体的免疫力形成等可能起关键作用。

    作者简介:张新宇(1968-),男,辽宁沈阳人,主治医师,硕士,研究方向:骨肿瘤。 E-mail:zhxinyu2000@263.net

    参考文献

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    [8] Bates JN,Baker MT,Guerra R,Harrison DG.Nitric oxide generated from nitroprusside by vascular tissue.Biochem Pharmacol,1991,42(Suppl):S157~S165.

    [9] Jenkins DC,Charles IG,Thomsel LL,et al.Roles of nitric oxide in tumor growth.Proc Nat1 Acad Sci USA,1995,92:4 392.

    收稿:2000-01-19

    修回:2000-04-14, http://www.100md.com