本研究采用抗肿瘤药长春新碱(vincristine,VCR)诱导人肝癌细胞系HepG2自噬性凋亡,在此凋亡模型基础上,试图从发生自噬性凋亡的细胞中克隆并鉴定caspase3基因,以研究长春新碱诱导的自噬性凋亡是否也与caspase3有关。
细胞自噬(autophagy)与细胞凋亡(apoptosis)的调控机制有关,除了凋亡以外,自噬也可能是一种肿瘤抑制机制。有着明显自噬特征的细胞凋亡称为“自噬性凋亡”(autophagic apoptosis)。现认为caspase蛋白酶家族中的caspase3是哺乳动物细胞凋亡的关键蛋白酶。
经过一系列研究,作者认为“自噬性凋亡”是细胞凋亡的一种特殊类型,自噬性凋亡有着明显的自噬特征。其他一些学者也对细胞凋亡作了类似的分类,并认为自噬才是这类细胞凋亡的真正原因。
现普遍认为半胱天冬酶类(caspases)是凋亡信号传导的共同通路,该蛋白酶家族成员之一的caspase3在其中起着核心作用[5]。为了阐明长春新碱诱导的自噬性凋亡是否也依赖于caspases,作者进行了上述实验,在已建立的长春新碱诱导HepG2细胞自噬性凋亡之细胞模型基础上,试图从发生自噬性凋亡的细胞中克隆caspase3基因。
长春新碱属于长春碱类抗肿瘤药,据报道这类药物可诱导细胞自噬的发生,也能诱导肿瘤细胞凋亡。HepG2细胞在VCR诱导之后先后出现两个阶段的变化:自噬阶段和凋亡阶段。自噬阶段发生于VCR作用的初期,并贯穿整个细胞变化过程;而凋亡阶段主要出现于VCR处理8h之后,在药物作用16h时凋亡细胞数量达到很高的程度。作者分别以3组不同的HepG2细胞总RNA为模板,经RT后在caspase3的特异引物引导下进行PCR扩增,625bp的扩增产物其大小与设计的caspase3基因片段相符,结果并显示VCR作用4h组、16h组的细胞中均有caspase3 mRNA的表达。并可看出,从VCR作用4~16h即从自噬到自噬性凋亡过程中,caspase3的mRNA表达呈增强趋势。本实验采用GAPDH作为内对照,三组样本均获得同样的GAPDH扩增产物带,说明用于RTPCR的三组起始RNA的量基本相同,所获结果具有可比性。
将PCR扩增产物经测序及同源性比较分析后的结果表明,分离得到的基因片断与Genebank报道的caspase3 基因序列完全一致,提示作者从VCR诱导的自噬性凋亡HepG2细胞中克隆的基因片断为caspase3基因片断。虽然实验获得的只是caspase3的一段序列,但该实验证明caspase3参与了VCR诱导的HepG2细胞自噬性凋亡。caspase3基因可能是该自噬性凋亡的枢纽元件。自噬和凋亡可能使用着某些共同的调节机制,自噬的抑制可以影响长春新碱诱导的肝癌细胞自噬性凋亡。自噬也可能是一种肿瘤抑制机制,自噬及自噬性凋亡的调控可能均与肿瘤的调控机制有关。
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