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目的:以急性早幼粒性白血病细胞株NB4为研究对象,探讨亚砷酸钠及其中间代谢产物单甲基亚砷酸(MMA~Ⅲ)、二甲基亚砷酸(DMA~Ⅲ)作用于NB4细胞后与自噬的关系,进一步研究其作用机理。方法:常规培养NB4细胞,取生长良好、状态一致的NB4细胞,随机分为四组(Con组,iAs~Ⅲ组,MMA~Ⅲ组,DMA~Ⅲ组),加入浓度为1μM的对应三种砷化合物,处理不同时间后,透射电镜、Western-blot和免疫荧光等方法检测不同砷化合物对NB4细胞作用与自噬的关系。Western-blot法检测自噬相关蛋白表达。结果:前期研究结果中MTT结果显示,三种砷化合物(iAs~Ⅲ,MMA~Ⅲ和DMA~Ⅲ)中,二甲基中间代谢产物DMA~Ⅲ对NB4细胞的毒性最大,其次为一甲基中间代谢产物MMA~Ⅲ,iAs~Ⅲ对NB4细胞的毒性最小。前期研究显示iAs~Ⅲ可以降解急性早幼粒细胞性白血病(Acute PromyeloidLeukaemia,APL)特异性融合蛋白PML/RARα,诱导细胞分化成正常细胞;单甲基代谢产物MMA~Ⅲ及二甲基代谢产物DMA~Ⅲ处理NB4细胞后,未能降解融合蛋白PML/RARα,而是诱导细胞产生凋亡。前期研究结果显示砷中间代谢产物MMA~Ⅲ通过作用于线粒体引起细胞凋亡,而DMA~Ⅲ通过内质网应激引起细胞凋亡。当加入凋亡抑制剂后,发现并不能完全逆转两种代谢产物引起的细胞凋亡,提示我们除了线粒体与内质网途径引起的凋亡以外,还可能存在另外一种凋亡方式诱导细胞凋亡。细胞在受到刺激后可以发生自噬性凋亡,因此我们推测砷中间代谢产物可能诱导细胞发生了自噬性凋亡。有文献报道[1],iAs~Ⅲ处理NB4细胞后,通过自噬途径降解PML/RARα融合蛋白。透射电镜结果显示,经亚砷酸钠及其代谢产物处理NB4细胞后,均可见明显的自噬泡。Western-blot检测自噬相关蛋白LC3B及Beclin-1,经iAs~Ⅲ处理的NB4细胞均有显著表达,而MMA~Ⅲ及DMA~Ⅲ处理过NB4细胞后,自噬相关蛋白出现一过性显著表达,两者之间有显著性差异。共聚焦显微镜观察结果显示,对照组LC3B与PML没有良好重叠,而iAs~Ⅲ处理后LC3B与PML有良好的重叠;MMA~Ⅲ及DMA~Ⅲ处理过NB4细胞后,LC3B与PML也没有良好重叠。由此提示iAs~Ⅲ处理NB4细胞后发生了自噬现象,而MMAШ及DMA~Ⅲ处理后虽然发生了自噬现象,但不能降解融合蛋白。为了研究三种不同砷化合物作用NB4细胞后发生自噬的相关机制,我们探讨了自噬通路相关蛋白p-Akt473、p-mTOR的表达,结果显示经过iAs~Ⅲ处理NB4细胞后P-Akt473表达量一过性升高,p-mTOR12h后明显下调;MMA~Ⅲ作用于NB4细胞后,p-Akt473表达量呈现时间依赖性减少,p-mTOR12h后明显下调;DMA~Ⅲ作用于NB4后,P-Akt473表达量一过性升高,p-mTOR24h后明显下调。结果提示,iAs~Ⅲ、MMA~Ⅲ及DMA~Ⅲ诱导细胞自噬均与p-Akt及m-TOR有关,iAs~Ⅲ及DMA~Ⅲ可能通过一过性激活PI3K/Akt--mTOR进而抑制此通路启动自噬。MMA~Ⅲ通过抑制Akt的磷酸化诱导自噬短暂发生。结论:由以上结果提示,三种不同的砷化合物作用于NB4细胞后,亚砷酸iAs~Ⅲ可能通过自噬降解APL特异性融合蛋白PML/RARα,其机制可能与一过性激活PI3K/Akt-mTOR进而抑制此通路诱导自噬有关;单甲基代谢产物MMA~Ⅲ通过抑制Akt的磷酸化诱导自噬短暂发生;二甲基代谢产物DMA~Ⅲ一过性激活PI3K/Akt-mTOR进而抑制此通路诱导自噬,但不能降解PML/RARα融合蛋白。