potential mechanisms involved in resistant phenotype of MCF-7breast carcinoma cells to ionizing radiation induced apoptosis

In the present study, we investigated the mechanisms of apoptosis resistance and the roles of the phosphorylation of BRCA1, p21, the Bax/Bcl-2 protein ratio and cell cycle arrest in IR-induced apoptosis in MCF-7 cells. X-irradiation, in particular at low dose (1 Gy), but not carbon ion irradiation, had a significant antiproliferative effect on the growth of MCF-7 cells. 1 Gy X-irradiation resulted in G1 and G2 phase arrest, but 4 Gy induced a significant G1 block. In contrast, carbon ion irradiation resulted in a significant accumulation in the G2 phase. Concomitant with the phosphorylation of H2AX induced by DNA damage,carbon ion irradiation resulted in an approximately 1.9–2.8-fold increase in the phosphorylation of BRCA1 on serine residue 1524, significantly greater than that detected for X-irradiation. Carbon ion irradiation caused a dramatic increase in p21 expression and drastic decrease in Bax expression compared with X-irradiation. The data implicated that phosphorylation of BRCA1 on serine residue 1524 might,at least partially, induce p21 expression but repress Bax expression. Together, our results suggested that the phosphorylation of BRCA1 at Ser-1524 might contribute to the G2 phase arrest and might be an upstream signal involved in preventing apoptosis signal via upregulation of p21 and downregulation of the Bax/Bcl-2 ratio.

低剂量碳离子束辐射增强AdCMV-p53转染对非小细胞肺癌细胞的治疗效果

探讨低剂量碳离子束预辐照对AdCMV-p53转染非小细胞肺癌细胞的影响, 观察了20和40 MOI AdCMV-p53转染经12C6+ 束流或γ 射线预辐照的H1299细胞后, 外源性p53的表达、细胞周期、细胞凋亡和细胞存活等. 结果显示, 经碳离子束预辐照后 AdCMV-p53转染细胞p53阳性细胞所占比例高达90%多, 明显高于γ 射线预辐射后AdCMV-p53 转染细胞p53阳性率. 低剂量碳离子预辐照明显阻止AdCMV-p53转染细胞G0/G1阻滞的发生,促进 G2/M 阻滞和细胞凋亡的发生. 碳离子束辐射诱导 AdCMV-p53 转染组相对生物学效应(RBE)比单纯碳离子束辐照组增加 30%~60%, 比单纯 AdCMV-p53 转染组增加20%~130%, 比单纯γ 辐射诱导 AdCMV-p53 转染组增加 30%~70%. 结论: 低剂量碳离子束预照射明显增强外源性 p53 的表达和AdCMV-p53 转染对非小细胞肺癌细胞的抑制.

低剂量连续辐射引起的小鼠免疫系统的变化

为了评估低剂量X射线连续辐射对BALB/c小鼠健康机体免疫系统的影响,实验采用X射线全身连续照射BALB/c小鼠,照射第一天剂量为0.07Gy,剂量率0.2Gy/min,之后每天照射0.08Gy,共照射12d,累积剂量1.03Gy,照射后24和48h取血、胸腺和脾脏。流式细胞仪检测免疫细胞周期和凋亡的变化,胸腺和脾脏指数用重量法获取。实验结果表明,小鼠胸腺细胞的周期在照射后24h被阻滞在G2/M期;外周血淋巴和胸腺细胞周期48h被阻滞在G0/G1期,细胞凋亡比例在照射后两个时间点都显著增加;脾脏淋巴细胞周期24h被阻滞在G0/G1期,48h被阻滞在S期,细胞凋亡比例在24和48h显著减少;脾脏指数在照射后48h显著减少。故低剂量X射线连续全身照射BALB/c小鼠可激活免疫细胞不同的周期监测点,引起免疫细胞凋亡比例发生变化,造成一定的辐射损伤,且这种影响随着免疫器官的不同而不同。

低剂量~(12)C~(6+)离子束预辐照对小鼠肝脏细胞DNA损伤和周期进程的影响

研究低剂量重离子束预辐照对小鼠肝脏辐射损伤程度的影响。分别用低剂量12C6+离子束全身均匀预辐照处理小鼠,剂量分别为0、0.05、0.1、0.25、0.5Gy,剂量率为1Gy/min,4h后用4Gy的12C6+离子束全身均匀辐照,照射8h后用流式细胞仪检测辐照小鼠肝脏细胞在各细胞周期时相的百分率,并用单细胞电泳技术检测辐照损伤小鼠肝脏细胞的DNA损伤程度。结果显示,和对照组相比,低剂量预辐射处理可以减轻辐照损伤小鼠肝脏细胞G0/G1期和G2/M的阻滞,促进肝脏细胞在S期的积累。此外,辐照小鼠肝脏细胞的拖尾率及拖尾长度也显著减少,其中以0.1Gy处理组效果最为显著(P<0.01)。提示:低剂量重离子预辐照能使细胞产生适应性反应,有效减轻辐照小鼠肝脏细胞G0/G1期和G2/M的阻滞,并显著减轻肝脏细胞DNA的辐射损伤程度。

~(12)C~(6+)离子预辐射对小鼠胸腺脾脏细胞周期进程的影响

以0,0.05,0.1,0.25,0.5Gy12C6+离子全身预辐照昆明小鼠,间隔4h后再对小鼠进行4Gy全身辐射。辐照后12h用流式细胞仪检测小鼠胸腺脾脏细胞在各细胞周期时相的百分率,同时用单细胞电泳检测受辐射小鼠胸腺脾脏细胞DNA损伤程度。结果显示,相对于大剂量预照射组,各低剂量预照射组胸腺细胞S期细胞百分率显著减少;脾脏细胞G0/G1期细胞百分率明显减少;同时胸腺脾脏细胞的拖尾率及拖尾长度明显减少,以0.1Gy预辐照效果最为明显。这些结果表明,低剂量预辐射处理可以减弱胸腺细胞的S期阻滞及脾脏细胞的G1期阻滞,并明显减轻胸腺脾脏细胞的DNA损伤程度。

低剂量碳离子束辐射增强AdCMV-p53转染对人非小细胞肺癌细胞的治疗效果

探讨低剂量碳离子束预辐照对AdCMV-p53转染非小细胞肺癌细胞的影响,观察了20和40MOIAdCMV-p53转染经12C6+束流或γ射线预辐照的H1299细胞后,外源性p53的表达、细胞周期、细胞凋亡和细胞存活等.结果显示,经碳离子束预辐照后AdCMV-p53转染细胞p53阳性细胞所占比例高达90%多,明显高于γ射线预辐射后AdCMV-p53转染细胞p53阳性率.低剂量碳离子预辐照明显阻止AdCMV-p53转染细胞G0/G1阻滞的发生,促进G2/M阻滞和细胞凋亡的发生.碳离子束辐射诱导AdCMV-p53转染组相对生物学效应(RBE)比单纯碳离子束辐照组增加30%~60%,比单纯AdCMV-p53转染组增加20%~130%,比单纯γ辐射诱导AdCMV-p53转染组增加30%~70%.结论:低剂量碳离子束预照射明显增强外源性p53的表达和AdCMV-p53转染对非小细胞肺癌细胞的抑制.

低剂量~(12)C~(6+)离子辐照对小鼠胸腺、脾脏细胞周期及DNA损伤的影响

研究低剂量12C6+离子全身辐照对小鼠胸腺、脾脏细胞周期进程及DNA损伤的影响。以0、10、50、75、100和250mGy12C6+离子全身辐照小鼠,照射后6h处死小鼠,用流式细胞仪检测受辐照小鼠胸腺、脾脏细胞在各细胞周期的百分率,用彗星电泳技术检测受辐照小鼠胸腺脾脏细胞的拖尾率和拖尾长度。所有照射组G0/G1期胸腺细胞百分率明显低于对照组,(p<0.05),10～100mGy照射组S期胸腺细胞百分率显著高于对照组(p<0.01),所有照射组(G2/M)期胸腺细胞百分率明显高于对照组(p<0.05);所有照射组G0/G1期脾细胞百分率明显高于对照组(p<0.01),S期脾细胞百分率显著低于对照组(p<0.05)。彗星电泳结果显示低剂量12C6+离子辐照以剂量依赖的方式引起小鼠胸腺脾脏细胞DNA迁移长度及拖尾率的增加。低剂量的碳离子辐射可促进小鼠胸腺细胞DNA合成,对小鼠脾脏细胞产生抑制作用,使其发生G1期阻滞;同时对胸腺及脾脏细胞造成具有明显剂量效应关系的DNA损伤。

重离子束与X射线辐照对人舌鳞癌细胞周期影响的比较

[目的]研究重离子和X射线辐照对人舌鳞癌Tb细胞周期影响的规律。[方法]采用X射线和离子束分别辐照人舌鳞癌Tb细胞,X射线照射剂量为0、2、4、6、8Gy;重离子照射剂量为0、0.5、1、2.0、4.0Gy。PI荧光探针标记,流式细胞仪检测不同剂量组受照后在6h、12h、24h的细胞周期变化。[结果]人舌鳞癌Tb细胞在X射线照射后,2.0Gy组激活G1期检测点,而4.0、6.0、8.0Gy组激活G2期检测点。重离子照射后,Tb细胞G2/M期阻滞明显增加,阻滞程度具有剂量和时间依赖性,并且0.5、1Gy组细胞在12～24h时间点出现"崩溃"现象,细胞阻滞解除;2Gy和4Gy组细胞表现为明显的G2/M阻滞,未出现"崩溃"现象。在2Gy辐照时对细胞G2期阻滞率达到70%,相当于6GyX射线辐照。[结论]重离子和X射线对人舌鳞癌细胞周期影响不同,小剂量重离子束具有较高的生物学效应。

碳离子辐照对人肺癌细胞A549细胞周期进程的影响

选取对数生长期人肺癌细胞A549接受0—6.0 Gy碳离子照射,用克隆形成法检测细胞的存活率;并于照射后12和24 h收集细胞,用流式细胞术检测细胞周期各时相的细胞百分比,观察不同剂量碳离子辐照对A549细胞周期进程的影响。结果显示:0—6.0 Gy碳离子照射后细胞存活率显著下降;照射后12 h细胞发生G0/G1期阻滞,而照射后24 h,1.0 Gy照射组细胞在G0/G1期阻滞,2.0—6.0 Gy照射组细胞在G2/M期阻滞。上述结果表明,在A549细胞接受碳离子照射后的12和24 h内,1.0 Gy照射可持续激活细胞G1期检查点,而2.0—6.0 Gy碳离子照射后其细胞周期进程是随时间变化的。

一氧化氮对人肝癌细胞SMMC-7721辐射敏感性的增强效应

目的:观察一氧化氮对肿瘤细胞SMMC-7721辐射敏感性的作用效果。方法:实验于2005-06/09在兰州大学生命科学学院和中科院近代物理研究辐射医学实验室进行。处于对数生长期的肝癌细胞SMMC-7721,在用X射线照射前4h,换入含有0.1mmol/L硝普钠(一氧化氮的前体)的培养液,与对照组(不加硝普钠)一起,在200cGy/min的剂量率下,分别照射0,1,2,4,6,8Gy,换为正常培养液培养。用集落形成法计算细胞的存活率,用吖啶橙/溴乙啶双染法检测细胞的死亡情况,用流式细胞仪检测细胞周期。结果:①存活曲线细胞存活率随照射剂量增加而减少,硝普钠组细胞的克隆形成率低于对照组(2Gy时,P<0.01)。②细胞死亡百分率(坏死细胞与凋亡细胞总数/总细胞数):与照射剂量呈正相关,硝普钠组高于对照组(P<0.05)。对照组从(9.95±3.53)%(0Gy)逐渐升至(58.74±3.46)%(6Gy),而硝普钠组则从(18.53±12.02)%(0Gy)迅速升至(61.57±9.53)%(2Gy)。③细胞周期检测结果:对照组细胞经过X射线照射后,出现了G2/M期阻滞[从0Gy时(12.50±5.76)%逐渐增加到8Gy(40.36±2.74)%],而硝普钠组细胞在低剂量时主要表现为G0/G1期阻滞[0Gy:(16.06±7.19)%;2Gy:(17.93±0.92)%],而G2/M期阻滞仅在高剂量时明显[8Gy时为(50.10±3.93)%,P<0.05]。结论:经硝普钠产生的一氧化氮,通过与X射线协同作用,减少了肝癌细胞SMMC-7721的细胞存活率,促进细胞死亡,阻止细胞被阻滞至G2/M期,是一种有效的辐射增敏剂。

80MeV/u ~(12)C~(6+)离子辐照小鼠头部对骨髓细胞周期分布的影响

研究重离子辐照小鼠头部对骨髓细胞周期分布的影响,为重离子放射治疗癌症和太空防护提供基础数据。80MeV/u能量的12C6+离子对BALB/c小鼠头部给以0、0.5、1、2、4、10Gy的照射,用流式细胞仪测骨髓细胞周期分布。随着重离子辐照剂量的增加,G1/G0期细胞出现明显阻滞(P<0.05),而G2/M期细胞出现显著减少(P<0.05)。说明重离子辐照小鼠头部对小鼠骨髓细胞周期分布有明显影响,也同时表明电离辐射对骨髓细胞周期分布的影响也有一种间接作用。

碳离子辐射对人肝癌细胞SMMC-7721细胞周期和P53、MDM2及P21表达的影响

研究12C6+离子辐照对体外培养人肝癌细胞SMMC-7721细胞周期和P53、MDM2及P21表达的影响。采用0、1.0、2.0、4.0、6.0Gy12C6+离子束辐照细胞,用克隆形成法观察细胞存活情况;同时在辐照24h后用流式细胞仪检测细胞周期的变化,Western-blot检测细胞中P53、MDM2及P21蛋白表达情况。结果发现,重离子辐照后细胞存活率显著下降;1.0Gy、4.0Gy和6.0Gy照射组发生G0/G1期阻滞,而2.0Gy照射组出现G2/M期阻滞;Western-blot结果显示细胞辐照后MDM2的57kD蛋白表达水平无明显变化,而76kD蛋白表达水平随辐照剂量逐渐上升;P53和P21蛋白表达水平随辐照剂量增高。以上结果提示不同剂量的12C6+离子束照射可激活SMMC-7721细胞不同的细胞周期检测点,其中G0/G1期阻滞与P53和P21蛋白以及MDM2截短体76kD蛋白的表达水平升高有关。

辐射基因治疗黑色素瘤的实验研究

研究低剂量辐射结合腺病毒(AdCMV)载体介导的p53基因转导对人黑色素瘤A375细胞系基因转移效率和辐射敏感性的影响。用复制缺陷的重组腺病毒载体(AdCMV-p53)介导人p53基因转染1GyX-射线预辐照的A375细胞系,RT-PCR检测mRNA水平,流式细胞仪测定细胞周期阻滞及外源性P53蛋白表达情况,克隆形成率测定辐射后细胞存活率。用携带报道基因的复制缺陷重组腺病毒载体AdCMV-GFP作为对照。实验结果表明,1GyX-射线辐照可较高地增加AdCMV-p53对A375细胞的基因转导效率,转导的外源性野生型p53可在A375(wtp53)细胞中高效表达,并诱导细胞周期G1期阻滞;单纯转导p53对A375细胞无明显诱导凋亡和生长抑制效应;而转导p53后给予X-射线辐射,当剂量达到4Gy及其以上时,48h后AdCMV-p53感染组细胞开始出现明显形态改变,克隆存活率明显低于AdCMV-GFP感染组和未感染组,显示存活曲线下移,4Gy时细胞存活率就减少了1个量级。小剂量辐射既可有效增加AdCMV-p53介导的p53转导,又不会对患者产生明显副作用;转导野生型p53的人黑色素瘤A375细胞系显示P53过表达;过表达的P53蛋白虽然对A375细胞无明显生长抑制及凋亡诱导作用,但可明显增加其辐射敏感性。这表明p53是基因治疗黑色素瘤较好的侯选基因,也为临床上放疗联合基因治疗黑色素瘤提供了实验室依据,即减轻临床上对于辐射敏感性差的肿瘤单纯大剂量照射或单纯基因疗法中rAd-p53制品用量过大而给病人造成的毒副作用。

辐射诱导p53腺病毒重组体转染对结直肠癌细胞周期的影响

以复制缺陷型重组腺病毒载体(AdCMV-GFP)为对照,用复制缺陷型p53重组腺病毒载体 (AdCMV-p53)转染经0．5、1．0、2．0Gyγ射线照射的HT-29细胞,克隆形成法检测对细胞的抑制作用,流式细胞分析法检测细胞周期和细胞凋亡,探讨辐射诱导对AdCMV-p53转染p53突变型结直肠癌细胞(HT-29细胞系)细胞周期的影响。结果显示,0．5-1．0Gy辐射诱导明显增强40 MOI AdCMV-p53转染对HT-29细胞的抑制。与AdCMV-p53转染对照相比,1 d后,辐射诱导转染组G0／G1期细胞减少5%-15％,S期细胞增加 2%-19％,2．0Gy辐射诱导80 MOI AdCMV-p53转染组G2/M期细胞增加12％;3d后,0．5、1．0Gy辐射诱导40 MOI AdCMV-p53转染组G2／M期细胞分别增加10%-13％。辐射诱导AdCMV-p53转染组细胞凋亡与辐射诱导剂量和AdCMV-p53转染剂量相关。以上结果表明,辐射诱导加速AdCMV-p53转染细胞由G0／G1期到S期的进程,促进S期阻滞和G2/M期阻滞发生。

80MeV/u~(12)C~(6+)离子辐照小鼠头部对脾脏细胞周期分布的影响

研究重离子辐照小鼠头部对脾脏细胞周期分布的影响,为重离子放射治疗癌症和太空防护提供基础数据。80MeV/u能量的12C6+对BALB/c小鼠头部给以0、0.5、1、2、4、10Gy的照射,用流式细胞仪测脾脏细胞周期分布。重离子辐照后36h,小鼠脾脏细胞S期细胞随着辐照剂量的增加显著减少(p<0.05);0.5Gy组、4Gy组和10Gy组出现G1/G0期阻滞明显阻滞(p<0.05),1Gy组和2Gy组无显著变化(p﹥0.05);0.5Gy组G2/M期细胞显著减少(p<0.01),其它剂量组明显阻滞(p<0.05)。重离子辐照小鼠头部对小鼠脾脏细胞周期分布有明显影响。