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目的:骨肉瘤(osteosarcoma)是骨组织最常见的原发性恶性肿瘤,典型的恶性骨肉瘤主要发病于青少年时期,已具有显著的局部侵袭性和早期迁移能力。但通常由于转移病灶不易被诊断出而引起该类病患的高死亡率。目前骨肉瘤的主要治疗手段为手术辅助化疗。虽然病人的生存率已得到了显著的提高,但对于伴有转移的骨肉瘤目前仍无有效的治疗手段;化疗耐药和化疗后继发肿瘤也是骨肉瘤治疗过程中面临的难题。研究表明,过氧化物酶体增殖因子活化受体(peroxisome proliferators activated receptor,PPAR)γ和环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)在许多肿瘤发生、发展中起着十分重要的作用,PPARγ配体和COX-2抑制剂可使一些肿瘤细胞增殖抑制和凋亡,但PPARγ激动剂罗格列酮和COX-2特异性抑制剂NS-398对人骨肉瘤的防治作用机制尚不十分清楚。因此,本课题拟通过检测PPARγ在人成骨肉瘤及骨软骨瘤组织中的表达,及探讨PPARγ激动剂罗格列酮和COX-2特异性抑制剂NS-398对人骨肉瘤细胞MG-63增殖和凋亡的影响,以期明确罗格列酮及NS-398两种非细胞毒性药物有无防治骨肉瘤作用及二者是否具有协同作用,为临床骨肉瘤的防治提供实验依据。
方法:
1.选取郑州大学第一附属医院及河南省郑州市骨科医院2005年-2009年住院患者手术切除的骨肉瘤和骨软骨瘤组织标本,其中骨肉瘤36例,骨软骨瘤30例。采用免疫组织化学二步法检测全部组织中PPARγ的蛋白表达情况;
2.细胞实验选择人骨肉瘤MG-63细胞。实验组分:不同浓度罗格列酮干预组、不同浓度NS-398干预组、罗格列酮与NS-398联合干预组;
3.用MTT比色法分别检测三组药物干预不同时间(24h、48h、72h)后对骨肉瘤MG-63细胞增殖的影响,测定吸光度(OD)值:
4.流式细胞仪分析PPARγ激动剂罗格列酮和COX-2特异性抑制剂NS-398单独或联合干预对骨肉瘤MG-63细胞前后周期分布情况的影响;
5.TUNEL检测PPARγ激动剂罗格列酮和COX-2特异性抑制剂NS-398单独或联合作用对骨肉瘤MG-63细胞前后的细胞凋亡情况。
结果:
1.免疫组化结果显示:PPARγ在骨肉瘤和骨软骨瘤组织中均有表达,主要定位于细胞核,胞浆也有少量表达,呈棕黄色颗粒。骨肉瘤组织中PPARγ的阳性表达率显著高于骨软骨瘤组织(P<0.01);
2.MTT结果显示:在一定浓度范围内,罗格列酮、NS-398以及联合用药组干预骨肉瘤MG-63细胞不同时间后均能明显抑制细胞增殖。随着时间的延长,抑制作用明显升高,但48h与72h两组无明显差异。分别用罗格列酮、NS-398及二者联合干预细胞48h后,浓度为0.5μmol/L、5μmol/L、50μmol/L的罗格列酮对MG-63细胞的抑制率分别为46.7%、38.6%及18.9%,与对照组(加入等量培养液)比较,差异有显著性(P<0.05或P<0.01);浓度为1μmol/L、10μmol/L、100μmol/L的NS-398对MG-63细胞的抑制率为23.3%、41.6%及54.8%,与对照组(加入等量培养液)比较,差异有显著性(P<0.05或P<0.01);选择二者单独干预时药物的最佳浓度,即:0.6μmol/L罗格列酮和100μmol/L NS-398联合作用对MG-63细胞的抑制率可达68.8%,明显高于单独应用相同浓度的罗格列酮组或NS-398组。
3.流式细胞术结果分析:流式细胞仪检测MG-63细胞周期分布显示,0.5μmol/L、5μmol/L、50μmol/L、100μmol/L罗格列酮分别处理MG-63细胞24h、48h后,在0.5μmol/L~50μmol/L浓度范围内,随药物浓度的增加,与对照组相比,GWG1期细胞比例明显增多,S期和G2/M期细胞比例则明显减少,即罗格列酮可阻滞MG-63细胞周期于G1期,且48h的抑制效果明显强于24h,该作用与剂量呈负相关、与时间呈正相关;但从结果亦可看出,在罗格列酮浓度为100μmol/L时其抑制作用又明显增强。1μmol/L、10μmol/L、100μmol/L、200μmol/L浓度的NS-398分别处理MG-63细胞24h、48h后,在1μmol/L~100μmol/L浓度范围内,随着药物浓度的增加,与对照组相比,G0/G1期细胞比例逐渐增加,S期和G2/M期细胞比例则逐渐减少,即NS-398可阻滞MG-63细胞进程于G1期,该作用呈剂量、时间-效应依赖关系;结果也显示,当NS-398浓度达到200μmol/L时,其抑制作用有所降低。分别选择单独使用罗格列酮或NS-398作用效果较佳的浓度联合干预细胞,结果显示:罗格列酮0.5μmol/L和NS-398100μmol/L联合干预组,以及罗格列酮5μmol/L和NS-39810μmol/L联合干预组,均可将MG-63细胞周期阻滞于G1期,且与对照组相比,G0/G1期细胞比例明显增多,其G0/G1期细胞比例分别为88.2%和94.7%,此比例也明显高于二者单独干预组,S期和G2/M期细胞比例则相应减少。
4.TUNEL结果分析:0.5μmol/L罗格列酮或100μmol/L NS-398单独以及二者联合干预MG-63细胞48h后,正常对照组细胞增殖旺盛,偶见凋亡细胞。罗格列酮组和NS-398组以及联合用药组中均可见到散落分布的棕黄色浓着色细胞,并可见细胞核固缩、染色质边聚、凝集成块及散在的凋亡小体。与对照组相比,罗格列酮组和NS-398组以及二者浓度联合用药组的凋亡率均有所升高。细胞凋亡率分别为14.3%、18.6%、21.7%,与对照组2.82%相比差异有统计学意义(P<0.05)。同时亦可看出,联合作用效果明显强于单独使用两种药物的其中一种。
结论:
1.人骨肉瘤组织中PPARγ呈高表达,PPARγ可能成为骨肉瘤治疗的一个新靶点。
2.罗格列酮或NS-398或二者联合作用可抑制人骨肉瘤MG-63细胞的增殖,诱导其凋亡,为肿瘤的防治提供新的实验依据和思路。
3.最佳剂量浓度的PPARγ激动剂罗格列酮、COX-2特异性抑制剂NS-398及二者的联合应用有望成为临床骨肉瘤治疗的新方法和新药物。