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目的:研究不同转移潜能的人肝癌细胞的pERK表达与细胞转移潜能及索拉菲尼体外杀伤效应之间的关系。方法:选用4种具有不同转移潜能的人肝癌细胞系:SMMC-7721(非转移)、MHCC97-L(低转移性)、MHCC97-H(高转移性)、HCCLM6(高转移性)为靶细胞。以索拉菲尼为干预药物,以5-氟尿嘧啶(5-FU)为干预对照药物;用U0126作为pERK蛋白抑制剂。(1)应用免疫细胞化学定量分析和Western Blot方法检测各细胞系分别于索拉菲尼、5-FU及U0126作用前后的pERK蛋白表达,并计算pERK蛋白平均光密度值(MOD)定量分析;(2)应用细胞增殖与毒性实验,检测药物的半抑制浓度值(IC50),并与pERK的MOD值进行相关性分析,评价细胞对索拉非尼药物体外杀伤作用的敏感性与pERK蛋白表达的关系。(3)先予U0126抑制肝癌细胞基础pERK蛋白表达后,再应用索拉菲尼干预,进一步评价细胞对索拉非尼药物体外杀伤作用敏感性的变化。结果:(1)免疫细胞化学和图像分析以及Western Blot结果显示,SMMC-7721、MHCC97-L、MHCC97-H和HCCLM6细胞的pERK蛋白平均光密度(MOD)分别为0.042±0.006、0.081±0.007、0.329±0.037和0.463±0.084,存在显著的统计学差异(P<0.0001,n=6)。提示,细胞基础pERK蛋白表达含量随着肝癌细胞转移潜能的增加而依次递增。(2)分别给予5、10、20μmol/L的索拉非尼作用细胞24h后,SMMC-7721细胞的pERK蛋白表达率分别下降至(81.88±7.65)%、(71.63±10.80)%和(17.47±1.34)%;HCCLM6细胞分别下降至(78.06±4.66)%、(28.12±1.36)%和(3.99±0.19)%。与各自对照组比较,均存在统计学差异(P=0.0043和P<0.0001,One-Way ANOVA,n=6)。提示,5~20μmol/L浓度范围内的索拉非尼均能抑制4种细胞系细胞ERK磷酸化。与pERK蛋白相对高表达的3种细胞系相比,索拉非尼对低表达pERK蛋白的SMMC-7721细胞的ERK磷酸化抑制程度明显较弱(P<0.0001,Two-Way ANOVA,n=6),提示:索拉非尼对4种细胞ERK磷酸化抑制程度存在差异,并且与其基础pERK表达水平有关。(3)以MHCC97-H细胞为代表,分别给予不同浓度的5-FU(10,20,50mg/L)作用48h,与对照组相比,pERK蛋白表达率分别为:(102.3±7.88)%,(110.8±6.60)%,(101.1±5.12)%,均无统计学差异(One-Way ANOVA,P>0.05,n=6)。提示,5-FU对细胞的ERK磷酸化无抑制作用。(4)索拉非尼对SMMC-7721、MHCC97-L、MHCC97-H和HCCLM6细胞系的IC50分别为:20.85±2.81μmol/L、10.38±1.52μmol/L、10.70±2.35μmol/L和9.11±2.44μmol/L。SMMC-7721细胞组与其他三组细胞比较有显著差异,(Two-Way ANOVA,SPSS 13.0,P=0.0018,n=4)。提示,索拉非尼对pERK低表达细胞的体外杀伤作用明显低于pERK高表达细胞。相关性分析显示:索拉非尼对各细胞系的IC50与各细胞系pERK蛋白的平均光密度(MOD)呈负相关,具有明显的统计学意义,(Spearman r=-0.8671,P=0.0003,n=12)。提示,索拉非尼的药物敏感性与pERK蛋白表达相关。(5) 5-FU对SMMC-7721、MHCC97-L、MHCC97-H和HCCLM6细胞系的IC50分别为:4.24±0.87mg/L,79.71±24.49mg/L,41.21±21.55mg/L和187.45±78.05mg/L,存在明显差异(Two-Way ANOVA,P<0.0001,n=4)。提示,pERK蛋白低表达细胞(SMMC-7721)对5-FU反应敏感,而pERK高表达细胞(MHCC97-L、MHCC97-H、HCCLM6)则表现出明显的耐药性。相关性分析显示:5-FU对各细胞系的IC50与各细胞系pERK蛋白的平均光密度(MOD)呈正相天,具有显著的统计学意义,(Spearman r=0.7846,P=0.0009,n=12)。提示,5-FU的耐药性与pERK蛋白表达相关。(6)浓度范围为0~100μmol/L的U0126体外作用细胞6h对细胞的直接杀伤作用轻微;而20μmol/L的U0126作用细胞6h后,细胞pERK蛋白表达率下降约60%。细胞经U0126预处理后,对索拉非尼的IC50为17.31±1.62μmol/L,与对照组(10.81±1.24μmol/L)比较,有显著性差异(P=0.0281,n=6)。提示RAF/MEK/ERK信号通路的活性状态在索拉非尼的细胞杀伤作用中具有重要意义;索拉非尼药物敏感性与该信号通路的激活状态及pERK蛋白的表达直接相关。结论:本实验研究进一步证实,在肝细胞癌中,pERK可以作为一个潜在的生物标记物,预测索拉非尼的药物敏感性。RAF/MEK/ERK级联通路的激活,可能参与肝癌细胞侵袭、转移潜能和传统化疗药物耐药性的增强。