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实体肿瘤内存在乏氧细胞,约占10%~50%,它们大多处于细胞周期的G0期,增殖缓慢或不增殖,对射线有较强的抗拒性而使肿瘤更具有侵袭性。乏氧细胞的放射敏感性只有常氧细胞的1/3,在放疗中这部分细胞不易被杀死,从而降低了肿瘤的放射敏感性,导致放疗效果不理想,也成为肿瘤放疗后复发和转移的潜在隐患[1]。因此,在肿瘤放疗增敏的相关研究中,建立合适的乏氧细胞模型,是一项非常重要的工作。目前国内外建立乏氧细胞模型常用的方法有两种,一种是在细胞或组织的培养液中加入二氯化钴或铁的螯合剂,阻断氧信号的转导,模拟乏氧信号传给细胞,也称作细胞乏氧[2];另一种是在低氧的环境中培养肿瘤细胞或组织,即使用特殊的实验设备如“乏氧培养箱”,也称作环境乏氧[3]。本研究主要探讨二氯化钴与环境乏氧诱导人卵巢癌细胞株SKOV3乏氧的特点及更适合用于放疗增敏研究中乏氧细胞模型的建立方法。
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不同浓度的二氯化钴作用不同时间点对SKOV3细胞的毒性作用如图 1所示。与正常对照组比较,相同时间内,50、100、150、200、250 μmol/L二氯化钴对SKOV3细胞的增殖具有抑制作用,并随二氯化钴的浓度增加,其抑制作用增强;相同浓度的二氯化钴作用24、48、72、96 h后,各时间点的细胞存活率差异均有统计学意义(50 μmol/L:F=102.555;100 μmol/L:F=168.357;150 μmol/L:F=2174.232;200 μmol/L:F=5620.296;250 μmol/L:F=23 076.373,P均<0.05),且作用时间越长,对SKOV3细胞的增殖抑制作用越强。100、150 μmol/L二氯化钴作用96 h后,SKOV3细胞的存活率分别为91.55%和70.79%,可见,150、200、250 μmol/L二氯化钴对SKOV3细胞产生了较强的毒性,因此选择100 μmol/L二氯化钴作为后续建立乏氧细胞模型的适宜浓度。
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由表 1各时间点的OD值可以看出,常氧对照组的细胞随培养时间的延长不断增殖(F=16 724.300,P<0.01),而环境乏氧组各时间点之间无显著性变化(F=1.202,P>0.05),即细胞在乏氧环境下,未出现明显的细胞增殖;相同时间点内,常氧对照组与环境乏氧组间差异均有统计学意义,前者的细胞增殖率远高于环境乏氧组。
组别 OD值 24 h 48 h 72 h 96 h 常氧对照组 0.3577±0.0054 0.4785±0.0034 0.6945±0.0070 0.9568±0.0033 环境乏氧组 0.2485±0.0035 0.2460±0.0064 0.2439±0.0052 0.2502±0.0082 t值 40.436 78.924 126.748 196.960 P值 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 Table 1. The optical density of different groups at different times
(x±s, n=6) -
如图 2所示,与同组未照射细胞相比,常氧对照组与二氯化钴组接受2、4、6、8 Gy的X射线单次照射后,其细胞存活率均显著下降(F=2263.039、3672.044,P<0.01),且放射剂量越大,其细胞存活率越低,而环境乏氧组无显著性变化(F=1.412,P>0.05);与常氧对照组的同剂量照射细胞相比,除了2 Gy无显著性差异外(F=61.125,P>0.05),二氯化钴组其余各照射剂量下细胞存活率均升高(4 Gy:F=181.825;6 Gy:F=373.830;8 Gy:F=2425.510,P均<0.05),而与常氧对照组、二氯化钴组的同剂量照射细胞相比,环境乏氧组细胞存活率均显著升高(2 Gy:F=61.125;4 Gy:F=181.825;6 Gy:F=373.830;8 Gy:F=2425.510,P均<0.01)。