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目的: 放疗是治疗肿瘤的有效方法之一,但临床上发现放疗后循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)数目增加,并通过循环肿瘤细胞造成肿瘤的复发和转移。目前认为肿瘤细胞分泌的外泌体(Tumor DerivedExosome,TD-exosomes)可参与并促进肿瘤的发生、发展,但放疗后残存肿瘤细胞分泌的外泌体的功能是否发生改变,即对肿瘤细胞及基质细胞的作用还鲜有报道。本实验采用A549细胞释放的exosome(A549/exo)和X-射线照射A549细胞株后提取的exosomes(irr-A549/exo),观察了其对同源细胞(即A549细胞)增殖、迁移及巨噬细胞Thp-1产生炎症因子的影响,为放疗导致的肿瘤复发和迁移提供实验数据。 方法: 1.不同剂量X-射线照射对A549细胞增殖及凋亡的影响 体外培养A549细胞株,采用X照射直线加速器进行照射,剂量分别为10Gy、20Gy及30Gy,对照组细胞不进行照射。然后将X射线处理后的细胞分别培养在96孔或6孔细胞培养板,继续培养24h、48h、72h,MTS方法观察A549细胞增殖;6孔板的细胞,在继续培养24h后,收集细胞,部分细胞采用75%乙醇固定,流式细胞仪分析细胞周期;另外部分细胞采用AnnexinⅤ/PE及7AAD进行标记,流式细胞仪测定细胞凋亡率。 2.exosomes的制备及电镜观察 收集体外培养的A549及经X射线照射72h后A549细胞的培养上清,差速离心法分离提取exosomes:2000×g,10min;10,000×g,1h;然后将上清超高速110,000×g离心16h,以少量PBS重悬所得沉淀。最后用磷钨酸负染exosomes并在透射电镜下观察exosomes的形态,并以Nanodrop进行定量。 3.A549细胞经X-射线照射后分泌的exosomes(irr-A549/exo)对同源A549细胞增殖及迁移的影响 MTS实验、Transwell细胞迁移实验、划痕试验分别观察A549/exo或 irr-A549/exo两种不同exosome对A549细胞增殖、迁移能力的影响。 4.A549/exo或irr-A549/exo对Thp-1产生炎症因子的影响 人单核细胞Thp-1经PMA诱导48 h,使其分化为巨噬细胞。以A549/exo或irr-A549/exo分别作用于巨噬细胞12h和24 h,收集培养上清,CBA检测细胞培养上清中细胞因子TNF、IL-8、IL-6、IL-10、IL-1β和TGF-β1的表达情况。 5.A549/exo或irr-A549/exo对Thp-1信号分子表达的影响 收集A549/exo或irr-A549/exo刺激12 h及24 h的Thp-1细胞,采用Western blot检测NF-κBp65/p-p65及p105/p-p105、p38/p-p38、JNK/p-JNK的表达变化。 结果: 1.A549细胞经不同剂量放射线照射后,生长均受到不同程度的抑制,其中30Gy放射线剂量可使A549细胞在72h内的抑制率维持在50%左右;细胞凋亡率达20%以上;细胞周期阻滞在S期。 2.电镜观察到大小均一的、直径约为100nm大小的圆形或椭圆形囊泡。 3.A549/exo或irr-A549/exo对A549细胞的增殖均没有明显影响;但划痕实验显示,与空白对照相比,A549/exo可显著提高A549的迁移率(P<0.05),irr-A549/exo促A549横向迁移的能力更显著,与空白组及A549/exo刺激组均有显著差异(P<0.05,P<0.01)。Transwell试验也显示,无论将exosome置于transwell小室的下室,或用exosome处理A549细胞24h,再将该细胞加入transwell的上室,继续培养24h后,穿过微孔滤膜的细胞均增加(P<0.01),且irr-A549/exosome促细胞迁移的能力明显高于A549/exo(P<0.05)。 4.巨噬细胞Thp-1经A549/exo或irr-A549/exo刺激后,培养上清中IL-1、IL-6、TNF-α及TGF-β的水平显著增加。 5.巨噬细胞Thp-1经A549/exo或irr-A549/exo刺激后12h,Western blot检测到p-p38活性增加,且irr-A549/exo作用更明显(P<0.05)。 结论: 1.A549经剂量为30Gy的X-射线照射后释放的exosome,显著促进A549细胞的迁移; 2.A549经剂量为30Gy的X-射线照射后释放的exosome,可促进Thp-1细胞产生IL-1、IL-6、TNF-α及TGF-β; 3.X-射线照射可促进A549释放的exosome活化p-38信号分子。