BRCA1对人乳腺癌细胞辐射敏感性的影响及其作用机制研究

目的：研究肿瘤抑制子BRCA1在人乳腺癌细胞辐射抗性中的作用，并探讨其作用机制。材料和方法：利用实时细胞分析系统检测辐射对细胞存活的影响；流式细胞术检测辐射对细胞周期分布的影响；RT-PCR检测辐射导致的BRCA1、Bax和Bcl-2在 mRNA水平变化；Western blot方法检测辐射诱导的蛋白表达水平的变化； In-cell western定量检测辐射引起的蛋白表达水平的变化； AO/EB染色法检测辐射导致的细胞死亡情况。结果：第一，分别用1Gy和4Gy x射线和碳离子束辐照人乳腺癌细胞MCF-7，研究MCF-7对不同LET射线的辐射敏感性差异。结果显示，x射线组1Gy辐射导致细胞存活显著下降，4Gy辐射对细胞存活影响不明显；而碳离子束辐射对细胞生长无抑制作用。与x射线组比较，碳离子辐射诱导了更低的亚“G1”期细胞百分数和更显著的G2期阻滞现象。同时碳离子束辐射诱导BRCA1磷酸化水平和p21表达上调，Bax表达下调。以上结果表明MCF-7对辐射的耐受性与凋亡功能相关，而BRCA1 Ser-1524磷酸化作用可能参与细胞周期和凋亡的信号调控。第二，研究BRCA1在咖啡因诱导的辐射增敏效应中作用。当2mM咖啡因联合4Gy的x射线或碳离子束辐射处理MCF-7细胞后，观察到细胞存活显著下降，辐射诱导的G2期阻滞被废除，BRCA1和p21蛋白表达被抑制，而p53表达水平无明显变化。结果表明咖啡因诱导的MCF-7细胞的辐射增敏作用可能与G2期阻滞被废除相关，BRCA1可能参与该过程的信号调节。第三， 利用BRCA1功能正常的MCF-7细胞和BRCA1功能缺失的HCC1937细胞进一步研究BRCA1对细胞辐射敏感性的影响。辐射显著抑制了HCC1937细胞存活，但对MCF-7细胞存活无明显影响。与HCC1937细胞相比，辐射诱导MCF-7细胞发生显著的G2期阻滞。辐射诱导HCC1937细胞发生晚期凋亡，而MCF-7细胞则多发生早期凋亡，且MCF-7细胞凋亡数明显少于HCC1937细胞。RT-PCR检测结果显示，辐射增强了MCF-7细胞中BRCA1的mRNA 水平，抑制了Bax的mRNA 水平，对Bcl-2的影响不明显；而HCC1937细胞中Bax的mRNA表达水平则被增强。同时辐射诱导MCF-7细胞中BRCA1和p21蛋白表达增强，Bax表达下降，Bcl-2水平略有增高。而HCC1937细胞Bax表达水平增强，但p21和Bcl-2的表达水平则检测不到。这些结果表明，正常的BRCA1功能对Bcl-2的转录表达是必须的，BRCA1通过上调p21水平，下调Bax/Bcl-2影响细胞的辐射敏感性。结论： BRCA1在人乳腺癌细胞的辐射抗性发生中发挥重要作用，BRCA1通过上调p21水平诱导G2期阻滞，下调Bax/Bcl-2抑制凋亡信号，使得细胞对辐射诱导的凋亡产生抗性，最终导致细胞对辐射产生耐受性