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非小细胞肺癌(NSCLC)占肺癌发病的80%,其恶性度高,对放疗、化疗不敏感,5年生存率低。研究发现,环氧合酶-2(COX-2)与肿瘤关系密切,在包括肺癌在内的多种肿瘤组织中表达增高。体内外实验证实COX-2抑制剂可有效抑制肿瘤生长,并增加放疗和化疗的细胞毒性,但不增加放化疗对正常组织的毒性。塞来昔布是一种新型的选择性COX-2的抑制剂,于1998年被美国FDA批准用于预防家族性肠息肉的恶变。本研究探讨了塞来昔布对NSCLC的抑制作用及其放化疗增敏作用,旨在为塞来昔布的临床应用提供理论依据,为NSCLC的治疗提供新的思路。本实验分为如下三个部分:
第一部分:塞来昔布对非小细胞肺癌细胞的增殖抑制作用和侵袭抑制作用的研究
目的:研究选择性环氧合酶-2抑制剂塞来昔布对非小细胞肺癌增殖抑制作用和侵袭抑制作用。
方法:1.四唑氮蓝比色试验(MTT)检测塞来昔布对肺腺癌细胞株A549和肺鳞癌细胞株NCI-H520的体外增殖抑制作用。2.建立A549裸鼠移植瘤模型,予以塞来昔布干预,检测塞来昔布对非小细胞肺癌体内的增殖抑制作用。3.体外侵袭试验检测塞来昔布对肺腺癌细胞株A549和肺鳞癌细胞株NCI-H520的体外侵袭的抑制作用。
结果:1.塞来昔布对肺腺癌细胞株A549和肺鳞癌细胞株NCI-H520均有明显的体外增殖抑制作用,而且随塞来昔布剂量的增大和作用时间的延长,抑制作用明显增强,即有明显的时间和剂量依赖关系。2.在相伺条件下,比较塞来昔布对两种细胞株增殖抑制率,150umol/L塞来昔布作用24小时、100umol/L塞来昔布作用48小时、50~100umol/L塞来昔布作用72小时后,塞来昔布对肺鳞癌NCI-H520的抑制率明显高于对肺腺癌A549的抑制率(P<0.05、P<0.01)。3.塞来昔布可明显抑制裸鼠移植瘤的生长。在塞来昔布治疗组,肿瘤的体积为369.33mm3,重量为0.19g,均明显低于对照组(P<0.05、P<0.01),抑瘤率为69.35%。4.塞来昔布对NSCLC有明显的侵袭抑制作用,呈剂量依赖性。25和50umol/L塞来昔布作用24小时,A549穿膜细胞数分别为122.8和74.2,NCI-H520穿膜细胞数分别为84.4和53.8,均明显低于对照组(P<0.01)。
结论:1塞来昔布对NSCLC在体内外有明显的抑制作用,且呈剂量依赖性和时间依赖性。2塞来昔布对H520的增殖抑制作用强于对A549的增殖抑制作用,提示塞来昔布对鳞癌的抑制作用强于腺癌。3塞来昔布对NSCLC有明显的侵袭抑制作用,提示塞来昔布有抑制肿瘤转移、侵袭的作用。
第二部分:塞来昔布抑制非小细胞肺癌的作用机制的研究——细胞周期阻滞、诱导凋亡、COX-2依赖机制?
目的:从细胞周期阻滞、诱导凋亡、COX-2依赖机制三个方面探讨塞来昔布对NSCLC抑制作用的机制。
方法:1.MTT法检测加用PGE2后塞来昔布对NSCLC抑制率的改变。2.应用透射电镜形态学、流式细胞术、DNA凝胶电泳分析检测肿瘤细胞的凋亡。3.应用流式细胞仪检测细胞周期的分布。4.应用RT-PCR检测P21、P27、XIAP、SurvivinmRNA的表达水平。5.应用westernblot检测survivin、P27KIP1蛋白的表达水平。
结果:1.PGE2对塞来昔布抗NSCLC细胞增殖作用无影响,100umol/L塞来昔布+200umol/L的PGE2、100umol/L塞来昔布+300umol/L的PGE2作用24小时~72小时,其增殖抑制率与对照组(单独100umol/L塞来昔布)无差异。2.诱导凋亡的作用:透射电镜、DNA凝胶电泳分析证实了塞来昔布组凋亡的存在,流式细胞仪检测25-150umol/L塞来昔布作用于A549细胞24小时后所诱导的凋亡率分别为15.7%、26.8%、76.2%、86.7%,其中50-150umol/L塞来昔布组凋亡率显著高于对照组(P<0.05),组间有显著性差异(P<0.05);25-150umol/L塞来昔布作用于NCI-H520细胞24小时后所诱导的凋亡率分别为11.8%、15.7%、41.1%、80.0%,其中100-150umol/L塞来昔布组凋亡率显著高于对照组(P<0.05),组间有显著性差异(P<0.05)。3.细胞周期的改变:A549细胞经25-100ummol/L塞来昔布作用后,G0/G1细胞比例为85.42%、86.47%、84.73%、88.7%,100ummol/L组明显高于对照组(P<0.05)。NCI-H520细胞经25-100ummol/L塞来昔布作用24小时后,G0/G1细胞比例分别为62.37%、64.86%、66.04%、70.41%,其中50-100umol/L组G0/G1细胞比例显著高于对照组(P<0.05,P<0.01)。4.50-150umol/L塞来昔布作用24小时后,NSCLC细胞的survivinmRNA及蛋白的表达逐渐降低,成剂量依赖性。5.50-150umol/L塞来昔布作用24小时后,NSCLC细胞的XIAPmRNA的表达逐渐降低。6.50-150umol/L塞来昔布作用24小时后,NSCLC细胞P21mRNA的表达逐渐增加,成剂量依赖性。7.50-150umol/L塞来昔布作用24小时后,NSCLC细胞P27mRNA及蛋白的表达逐渐增加,成剂量依赖性。
结论:1PGE2不能逆转塞来昔布对NSCLC的增殖抑制作用,表明塞来昔布对非小细胞的抑制作用为非COX-2依赖途径。2塞来昔布抑制NSCLC的机制涉及细胞周期阻滞和诱导凋亡两方面。3塞来昔布诱导NSCLC细胞凋亡的机制可能通过降低XIAP、survivin的表达而诱导凋亡的发生。4塞来昔布导致细胞周期阻滞的机制是通过增加P21WAF1、P27KIP1的表达水平,导致细胞阻滞于G0/G1期。
第三部分:塞来昔布对非小细胞肺癌的放疗和化疗的增敏作用及机制
目的:探讨塞来昔布对NSCLC的放疗和化疗增敏作用及其机制。
方法:1.MTT法检测放疗、顺铂(DDP)、足叶乙甙(VP16)单独应用的增殖抑制率及与塞来昔布联合应用的增殖抑制率,并根据金氏公式计算Q值,评价两药的合用效应。2.应用流式细胞术检测各处理组的凋亡率。
结果:1.DDP对肺腺癌、鳞癌细胞株均有明显的体外抑制作用,且抑制作用呈剂量依赖型和时间依赖性。2.1.25、2.5mg/L的DDP分别联合25、50umol/L塞来昔布后对NSCLC抑制作用明显增强,且两药联合的Q值>1.15,二者合用有协同作用。3.VP16对肺腺癌、鳞癌细胞株均有明显的体外抑制作用,且抑制作用呈剂量依赖型和时间依赖性。4.1.25、2.5mg/L的VP16分别联合25、50umol/L塞来昔布后对NSCLC抑制作用明显增强,且两药联合的Q值>1.15,二者合用有协同作用。5.50umol/L塞来昔布与2.5mg/LDDP联合作用于A549、H520细胞24小时,凋亡率为55.27%和42.93%,联合用药的凋亡率明显高于单用药组(P<0.01)。6.3Gy放疗联合25-75umol/L塞来昔布作用24-72小时抑制率均显著高于单独放疗组,且随塞来昔布剂量增大、作用时间的延长,抑制率明显增加。7.放疗联合50umol/L塞来昔布作用24小时后,凋亡率为41.27%和49.19%,明显高于单独放疗组和塞来昔布组(P<0.01)。
结论:1塞来昔布可增强DDP、VP16对NSCLC的增殖抑制作用,具有化疗增敏作用,其机制可能与塞来昔布促进凋亡有关。2塞来昔布有放疗增敏作用,其机制可能与塞来昔布促进调亡有关。