2.2诱导ZR751细胞凋亡的检测ZR751细胞在含有放线菌素D的培养液中,在mt 471rhTNFα与wt rhTNFα处理组中,分别加入10 μg/L的mt 471rhTNFα与wt rhTNFα,分别经两样本作用12 h后,进行细胞基因组DNA 20 g/L琼脂糖凝胶电泳. mt 471rhTNFα组的细胞基因组DNA降解成不同倍数的180~200 bp大小的片段,呈现明显的ladder状分布(Fig 1).
2.3流式细胞仪检测ZR751细胞凋亡与对照组相比,虽然两实验组均有凋亡峰出现,但mt 471rhTNFα诱导的凋亡峰面积占43%,wt rhTNFα诱导凋亡峰面积占25%, mt 471rhTNFα诱导的凋亡峰面积高于同浓度wt rhTNFα诱导组,对照组未见凋亡峰.
2.4不同实验组ZR751中的NFκB活性实验中,我们选择了不同的TNFα浓度处理ZR751细胞,实验结果可知(n=3)当两型rhTNFα以浓度为10 μg/L作用于ZR751细胞4 h后,与对照组A均值0.6±0.03相比,wt rhTNFα和mt 471rhTNFα处理组的NFκB活化均有增加,其A均值分别为1.35±0.1732和0.9±0.1, wt rhTNFα处理组的NFκB活化增加量高于mt 471rhTNFα处理组(t=7.68, P=0.002);当两型TNFα浓度增高到50 μg/L时,wt rhTNFα处理组的增加量明显增多其A均值为(3.48±0.13),而mt 471rhTNFα处理组仅有轻度升高,A均值为(1.65±0.217),两实验组间有显著差异(t=12.49, P=0.000);当样品的浓度为100 μg/L时,特别是mt 471rhTNFα处理组的细胞有明显的死亡,未见到明显的NFκB活性改变;此外,两个实验组均未见到NFκB活化量随TNFα作用时间的延长而增加, 在一定浓度范围的TNFα作用下,细胞NFκB的活化有剂量依赖性.
3讨论
我们在获得高纯度和高活性mt 471rhTNFα的基础上,对两型TNFα诱导肿瘤细胞凋亡的能力及相关机制进行了初步比较研究. 研究发现,mt 471rhTNFα杀伤肿瘤细胞的作用是通过诱导肿瘤细胞发生凋亡实现的,与wt rhTNFα相比,mt 471rhTNFα诱导ZR751细胞发生凋亡的作用明显增强. 分析mt 471rhTNFα诱导凋亡能力增强的主要因素可能与以下因素有关:首先,TNFα作用于不同亚型的受体(TNFR1和TNFR2)可以激活不同的信号传导途径. 已有的研究报道mt 471rhTNFα由于在N端进行了缺失突变和氨基酸置换,与TNFR1的亲和力显著提高,对TNFR2的亲和力降低[1]. 存在于大部分细胞表面的TNFR1是一个含有死亡域(death domain)的受体,接头蛋白TNFRⅠ相关死亡域蛋白(TRADD)与TNFR1分子的胞内死亡域部分相结合,而TRADD随后又引起的另一个接头蛋白Fas相关死亡域蛋白(FADD)的招募,因此形成了诱导凋亡的信号传导复合物,此复合物通过caspase8的活化启动了凋亡. 其次,主要表达在髓性细胞和受刺激的T或B淋巴细胞表面的TNFR2,可以激活NFκB,具有抗凋亡的作用并引起全身毒副作用[5,6]. 为了进一步分析本实验中肿瘤细胞的凋亡是否与NFκB的活化有关,我们采用TRANSAM NFκB转录因子测定试剂盒,此法较凝胶分析更为灵敏,它是以ELISA为基础,将NFκB的p65亚单位结合位点的共有序列,即5′GGGACTTTCC3′包被于96孔板上,细胞核蛋白中转录因子NFκB的活化形式能够与此寡核苷酸特异性结合,而识别转录因子的一抗则与转录因子结合,再用抗IgG偶联物和显色反应,容易得到定量的结果. 实验中,wt rhTNFα处理组的NFκB的活化量显著高于mt 471rhTNFα处理组,此结果证实了mt 471rhTNFα与TNFR2的结合力降低,使NFkB的活化受到抑制这一设想. wt rhTNFα在与TNFR1或TNFR2结合时并没有明显的选择性,它与受体结合后不仅介导凋亡信号的发生,同时也具有部分活化NFkB的作用,因此,wt rhTNFα只可以引起轻微的凋亡;而mt 471rhTNFα与TNFR2的亲和力降低,造成NFκB的活化量明显减少,引起大量的靶细胞发生凋亡,因此mt 471rhTNFα可能具有更强的抗肿瘤作用. 研究认为,NFκB是一种广泛分布的多效性的核因子[7,8],它可以调节一些编码细胞因子、细胞黏附分子和生长因子的基因表达[9],为大部分肿瘤细胞提供有重要意义的生存蛋白,如IAP家族、survivin蛋白等;激活凋亡抑制基因的转录,如cmyc,CD40L等,抑制了肿瘤细胞的凋亡而促进其生存. 目前,NFκB已经成为人们密切关注的抗癌药物治疗的靶点. 我们推测mt 471rhTNFα是通过下调NFκB的抑凋亡能力,而拥有了相对较强的抑制细胞生长、诱导肿瘤细胞发生凋亡的能力. 值得注意的是细胞凋亡并不只是线性通路,而更可能存在凋亡信号分子相互影响的环性通路. 尤其是半胱天冬氨酸酶、线粒体膜Bcl2 家族以及细胞色素C 间存在的相互作用,使得上游分子和下游分子的凋亡信号可以呈环形级联放大,也可以由一些抑制凋亡的分子如 Bcl2 等阻断这种环形放大的级联效应,从而有效地抑制凋亡[10]. 因此,究竟mt 471rhTNFα是否存在其它诱导肿瘤凋亡的机制,有待于我们进一步的研究.
【参考文献】
[1] Masegi T, Kato A, Kitai K, et al. Characterization of a novel human tumor necrosis factoralpha mutant with increased cytotoxic activity [J]. Jpn J Cancer Res, 1995; 86(1):72-80.
[2] 李瑶琛,孔令洪,王一理,等. 重组人突变型471TNFα及野生型TNFα的表达及活性初步鉴定[J]. 西安交通大学学报(医学版),2003;24(1):14-16.
Li YC, Kong LH, Wang YL, et al. The expression of recombinant human mutant 471TNFα and wild type TNFα and the primary identification of their bioactivities [J]. J Xian Jiaotong Univ (Med Sci), 2003;24(1):14-16.
[3] 孔令洪,李瑶琛,王一理,等. 人突变型TNFα工程菌发酵培养的实验研究[J]. 西安交通大学学报(医学版),2003;24(3): 211-214.
Kong LH, Li YC, Wang YL, et al. Study on fermentation of recombinant bacterial strain of human mutant tumor necrosis factor α [J]. J Xian Jiaotong Univ (Med Sci), 2003;24 (3): 211-214.
[4]李瑶琛,孔令洪,王一理,等. 人重组TNFα突变体471蛋白的初步纯化及生物学活性[J]. 细胞与分子免疫学杂志, 2003 ;19 (4): 409-412.
Li YC, Kong LH, Wang YL, et al. Study on the preliminary purification and bioactivity of recombinant human TNF-α mutein 471 [J]. Chin J Cell Mol Immunol, 2003;19(4): 409-412.
[5] Lejeune F, Lienard D, Eggermont A, et al. Clinical experience with highdose tumor necrosis factor alpha in regional therapy of advanced melanoma [J]. Circ Shock, 1994;43(4):191-197.
[6] Banno T, Gazel A, Blumenberg M. Pathwayspecific profiling identifies the NFkappa Bdependent tumor necrosis factor alpharegulated genes in epidermal keratinocytes [J]. J Biol Chem, 2005; 280(19): 18973-18980.
[7] Mitsiades N, Mitsiades CS, Poulaki V, et al. Biologic sequelae of nuclear factorkappaB blockade in multiple myeloma: Therapeutic applications [J]. Blood, 2002;99(11):4079-4086.
[8] Okahashi N, Inaba H, Nakagawa I, et al. Porphyromonas gingivalis induces receptor activator of NFkappaB ligand expression in osteoblasts through the activator protein 1 pathway [J]. Infect Immun, 2004;72(3):1706-1714.
[9] Scaife CL, Kuang J, Wills JC, et al. Nuclear factor kappaB inhibitors induce adhesiondependent colon cancer apoptosis: Implications for metastasis [J]. Cancer Res, 2002;62(23):6870-6878.
[10] Hengartner MO. Apoptosis. Death cycle and Swiss army knives [J]. Nature, 1998;391(6666):441-442.