Nutlin-1協(xié)同全反式維甲酸(ATRA)誘導白血病細胞分化的作用及其機制研究.pdf

1、目的:
　　 全反式維甲酸(ATRA)是臨床用于誘導腫瘤細胞分化的最重要的藥物之一。但維甲酸耐藥使其療效降低,阻礙其臨床的廣泛應用。Nutlin-1為p53與其E3酶MDM2結合的抑制劑。本課題將探討Nutlin-1與ATRA兩藥合用是否能夠協(xié)同誘導白血病細胞的分化,初步研究其作用機制,并探索Nutlin-1的靶點MDM2在細胞分化過程中發(fā)揮的功能,希望為克服維甲酸耐藥提供新思路。
　　 方法:
　　 選用三株白

2、血病細胞株HL60(p53缺失型)、NB4(p53突變型)、U937(p53野生型),探討Nutlin-1協(xié)同ATRA誘導細胞分化的分子機制。(1)運用MTT法測定Nutlin-1對細胞的生長抑制作用,以及高濃度ATRA的細胞毒作用。(2)細胞經(jīng)PI單染后,運用流式細胞術分析Nutlin-1誘導細胞凋亡的情況。(3)采用CD11b表面抗原的檢測以及NBT還原實驗觀察ATRA單用或Nutlin-1與ATRA合用對細胞分化水平的影響。(4)

3、運用小干擾RNA技術(siRNA技術)將U937細胞內(nèi)p53沉默。(5)使用RT-PCR和WesternBlot檢測MDRI、c-myc、CEBP/β的mRNA水平和p-gP、RARα的蛋白水平。(6)流式細胞術檢測細胞對染料JC1和Rhodamine123的外排作用。(7)通過ATP酶活性的測定以及分子docking模型觀察Nutlin-1作為底物與p-gP的結合作用。
　　 以實體瘤細胞(骨肉瘤細胞U2OS和神經(jīng)母細胞瘤細胞

4、CHP126)作為研究對象,探討MDM2在ATRA誘導細胞分化過程中的作用。(1)通過細胞形態(tài)變化,細胞突觸生長情況以及各分化分子標記物的表達水平檢測CHP126細胞的分化情況:鏡下觀察并記錄細胞的形態(tài)變化;運用ImagePro5.0軟件分析并統(tǒng)計細胞突觸的生長情況;WesternBlot檢測分子標記物MAP2和β3-tubulin表達水平的變化。(2)通過細胞增殖情況以及各分化分子標記物的表達水平檢測U2OS細胞的分化情況:采用細胞計

5、數(shù)法檢測其增殖情況;RT-PCR和WesternBlot分別測定分子標記物ALP、RUNX2、OPN的mRNA和蛋白表達水平。(3)分別運用siRNA和小發(fā)卡RNA技術(shRNA技術)對細胞內(nèi)MDM2和p53的蛋白表達進行沉默。(4)對細胞進行質(zhì)粒轉(zhuǎn)染,并建立穩(wěn)定表達質(zhì)粒PCMV-myc3-MDM2的CHP126和U2OS細胞株。(5)運用RT-PCR以及WesternBlot檢測細胞內(nèi)MDM2的mRNA以及蛋白水平。
　　

6、結果:
　　 MTT結果顯示,相同濃度的Nutlin-1只有對p53野生型的U937細胞有生長抑制作用,對HL60、NB4和p53沉默的U937細胞株均無細胞毒作用。并且Nutlin-1(20μM)能夠誘導U937細胞產(chǎn)生33.63％的凋亡率,而作用于其他細胞則無明顯的凋亡現(xiàn)象。CD11b表面抗原的檢測結果顯示,在HL60細胞中,ATRA單用誘導細胞分化率為15.57%,而5μM、10μM、20μMNutlin-1與之合用后,細

7、胞分化率分別達到19.04%、21.83%、30.16%,呈現(xiàn)濃度依賴性。同樣在NB4細胞中,Nutlin-1的這一作用更加明顯。但在U937細胞中則觀察不到Nutlin-1協(xié)同ATRA促分化的現(xiàn)象。NBT還原實驗也說明了同樣的實驗結果。ATRA單用誘導HL60、NB4、U937細胞中NBT還原率分別為12.68%、46.20%、31.00%,Nutlin-1合用后NBT還原率則變?yōu)?0.08%、83.06%、31.94%。同時我們將U

8、937細胞中的p53沉默,Nutlin-1與ATRA依然沒有合用效果。在ATRA處理HL60和NB4細胞過程中,p-gp的蛋白水平顯著增高。并且MDR1的mRNA表達水平也呈現(xiàn)相同的上調(diào)趨勢.然而這些變化在U937細胞中均不存在。之后我們用ATRA預處理HL60細胞1到3天,發(fā)現(xiàn)細胞對染料JC1和Rhodaminel23的外排作用均逐漸增強。同時我們檢測了高濃度ATRA(0-50μM)對NB4細胞的毒性作用,結果發(fā)現(xiàn),已經(jīng)使用0.01μ

9、MATRA預處理3天的NB4細胞對ATRA的敏感性明顯下降,但是當用經(jīng)典的p-gp底物維拉帕米與ATRA合用時,高濃度ATRA的毒性作用則被部分逆轉(zhuǎn).在p-gPATP酶活性實驗中,Nutlin-1對酶活性的激活作用呈現(xiàn)濃度依賴性,而ATRA也顯示為p-gP的底物。在此基礎上,分子docking模型提示p-gp蛋白的特定氨基酸殘基能夠與Nutlin-1的兩個異構體1a和1b結合。RT-PCR和WesternBlot的結果分別顯示,Nutl

10、in-1與ATRA合用后能夠明顯抑制c-myc基因的表達,并顯著增強C/EBPβ基因的激活,ATRA能夠誘導其受體RARα蛋白的降解,而Nutlin-1合用后能夠促使RARα蛋白水平下調(diào)的更加明顯。
　　 在ATRA處理CHP126和U2OS細胞1到3天過程中,MDM2蛋白水平明顯下調(diào),但是其mRNA水平保持不變。將MDM2沉默之后,ATRA作用5天能夠顯著誘導CHP126細胞突觸增多增長,MAP2蛋白表達水平明顯增高;在U2O

11、S細胞中,抑制MDM2的表達同樣使其分化標記物ALP、RUNX2、OPN的表達上調(diào),并且ATRA對細胞的生長抑制作用更加顯著。在MDM2穩(wěn)定高表達的CHP126和U2OS細胞株中,結果則相反,即ATRA誘導細胞分化過程被抑制。將U2OS細胞中p53沉默后,再將MDM2沉默,發(fā)現(xiàn)ATRA依然能夠誘導分化標記物RUNX2和OPN蛋白水平的上調(diào),說明MDM2對分化發(fā)揮的負性調(diào)控作用為p53非依賴性的。
　　 結論:
　　 Nu

12、tlin-1與ATRA有協(xié)同誘導白血病細胞分化的作用,與p53的功能狀態(tài)無關。同時我們證明了Nutlin-1為p-gp的底物能夠競爭性與其結合,從而抑制細胞對ATRA的外排,增強其下游通路的激活。作為Nutlin-1的靶點,MDM2在ATRA誘導CHP126和U2OS細胞分化過程中發(fā)揮負性調(diào)控作用,并且MDM2這一功能為p53非依賴性的。本課題證實了Nutlin-1確實能夠增強ATRA誘導細胞分化的能力,并初步探索其機制,為Nutlin