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骨肉瘤是骨原发性恶性肿瘤发病率最高的疾病,青少年好发且死亡率高。其恶性程度高、早期肺转移和预后极差。首选治疗方案为保肢手术并加以大剂量化疗;而已发生转移病人则选择化疗治疗,化疗起着重大作用。现今经典骨肉瘤化疗药物为顺铂、甲氨蝶呤和阿霉素等。但因其肝肾毒性、骨髓毒性、耳毒性、外周神经毒性等副作用和耐药问题,制约了其临床上的长期高疗效使用,所以骨肉瘤转移和复发率高居不下。因此,研发新型低副作用和高疗效抗骨肉瘤药物尤为必要。 研究发现钌类配合物能有效抑制肿瘤细胞生长,具有抑瘤作用强、毒性低、易吸收、易排出且易被肿瘤组织吸收的特点,其中某些钌配合物已经进入临床应用。 本研究通过合成的新型钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip作用于骨肉瘤细胞系MG-63和HOS,通过体内外实验探讨验证其抗肿瘤作用,为治疗骨肉瘤提供新的思路和理论基础。 目的: 1通过观察体外实验新型钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip对人骨肉瘤细胞MG-63和HOS凋亡作用的影响,探讨钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip对人骨肉瘤的抗肿瘤作用和初步机制。 2建立骨肉瘤皮下荷瘤模型,观察钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip对人骨肉瘤细胞HOS皮下荷瘤增殖的影响,探讨钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip的体内抗肿瘤作用,并为钌(Ⅱ)配合物的临床应用提供药理学依据。 方法: 1、体外实验 1.1 CCK8法检测钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip对人骨肉瘤MG-63、HOS细胞株细胞活性的影响。 1.2 Hoechst33258荧光染色观察不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip对骨肉瘤细胞细胞核的影响。 1.3 AO/EB荧光染色法观察不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理骨肉瘤细胞后细胞凋亡形态变化。 1.4流式细胞术检测不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理骨肉瘤细胞后细胞凋亡情况。 1.5流式细胞术检测不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理骨肉瘤细胞后细胞周期变化。 1.6 JC-1荧光探针检测不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理骨肉瘤细胞后线粒体膜电位变化。 1.7免疫印迹法验证不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理骨肉瘤细胞后凋亡相关蛋白BCL2、BAX和Caspase3表达变化。 2、体内实验 2.1实验分组:①空白对照组:生理盐水;②阳性对照组:顺铂组,3mg/kg;③钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip组:a.低浓度组,1/20 LD50浓度,即1.34mg/kg;b.中浓度组:1/10 LD50浓度,即2.67mg/kg;c.高浓度组:1/5 LD50浓度,即5.35mg/kg。 2.2模型建立及给药方案:裸鼠右腋下消毒后注射5×107个细胞悬液,24h后根据实验分组腹腔注射给药,连续7天。 2.3结果监测:瘤块每隔2天用游标卡尺测量肿瘤的长径和短径,根据体积=长×宽2/2计算体积,测量体重变化。给药18天后,处死裸鼠测量肿瘤重量和肝肺重量,计算脏器系数评价药物对脏器损害,计算药物抑瘤率:(阴性对照组瘤重量-实验组瘤重量)/阴性对照组瘤重量×100%。 结果: 1、钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip抗骨肉瘤的体外实验研究 1.1体外细胞毒性实验结果显示:钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能显著的抑制骨肉瘤细胞MG-63和HOS的细胞活性,呈剂量-时间依赖效应;对MG-63细胞的24h、48h和72h的 IC50分别为;>500μM、247.98±34.19μM和7.54±0.41μM;钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip对HOS细胞的24h、48h和72h的IC50分别为:196.5±21.8μM、35.6±2.6μM和22.75±0.44μM。 1.2 Hoechst-33258染色观察显示:与实验组对比,对照组人骨肉瘤MG-63和HOS细胞胞核完整,着色均匀,荧光弥散;不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理细胞,染色质凝聚皱缩,着色不规则,细胞核会呈致密浓染,或呈碎块状,呈现细胞凋亡皱缩核碎裂等典型变化,而且与钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip浓度相关。 1.3 AO/EB荧光染色法观察显示:对照组MG-63细胞和HOS细胞,细胞形态未改变,呈均匀黄绿色荧光;低浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理后细胞形态改变,核质体呈绿色或橙色,染色质浓缩或碎裂呈点状。可见坏死细胞呈橙黄色或红色。 1.4 Annexin V-FITC/PI双染检测细胞凋亡显示:钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能够诱导MG-63和HOS细胞凋亡坏死,并呈剂量相关性。MG-63细胞药物处理后(0、25μM、50μM、100μM)的各组凋亡率分别是5.4±0.38%、9.06±1.88%、11.82±2.74%和17.84±0.48%;HOS细胞药物处理后(0、25μM、50μM、100μM)的各组凋亡率分别是5.35±0.32%、7.18±0.62%、14.04±1.96%和25.93±4.03%。 1.5流式细胞术检测细胞周期变化显示:钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip(0、25μM、50μM、100μM)作用于骨肉瘤细胞MG-63和HOS细胞24h后流式细胞仪检测周期变化,钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能起S期阻滞,随剂量增加而S期阻滞效应相应升高(MG-63:0、25μM、50μM、100μM分别为23.16±2.18%、29.36±1.93%、36.45±2.93%和39.62±2.35%;HOS:0、25μM、50μM、100μM分别为31.94±3.83%、38.16±5.32%、41.75±4.4%和41.92±2.6%);而G0/G1期细胞比例则随浓度增高而逐渐减少(MG-63:0、25μM、50μM、100μM分别为62.79±6.04%、50.59±3.3%、39.93±0.69%和38.4±2.95%;HOS:0、25μM、50μM、100μM分别为53.45±0.87%、48.45±6.45%、40.88±4.95%和37.83±1.83%);G2/M期变化不明显。 1.6线粒体膜电位JC1探针法检测结果显示:钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能明显降低骨肉瘤细胞线粒体膜电位。对MG-63细胞,钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip(0、25μM、50μM、100μM)作用24h,流式细胞仪检测相应药物浓度对应线粒体膜电位降低细胞比例为:8±4.5%、28.9±4.16%、33.46±6.1%和42.83±3.33%,;对HOS细胞,钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip(0和6.25μM)作用24h,原位装载JC-1探针后荧光显微镜观察,探针荧光从红色向绿色转变明显;钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip(0、6.25μM、12.5μM、25μM、50μM、100μM和200μM)作用24h,全波长多功能酶标仪检测Green/Red荧光,结果显示与阴性对照相比, Green/Red比值随药物浓度增加而升高:1.03±0.19、1.19±0.2、1.27±0.18、1.33±0.19、1.39±0.21和1.42±0.21。 1.7免疫印迹法验证不同浓度钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip处理骨肉瘤细胞后凋亡相关蛋白BCL2、BAX和Caspase3表达变化,结果显示:钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip(0、25μM、50μM、100μM)作用于骨肉瘤细胞MG-63和HOS细胞24h,与阴性对照相比,骨肉瘤细胞内抗凋亡蛋白Bcl2表达水平下降,而促凋亡蛋白Bax和Caspase3表达升高。 2、钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip抗骨肉瘤的体内实验研究 实验设定空白对照组,低、中、高三个药物浓度组,顺铂为阳性对照组。结果表明:(1)与阴性对照组相比,钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能有效抑制肿瘤体积增大,随浓度增高效果越明显,阳性对照组顺铂效果最强;(2)瘤体称重后结果表明:与阴性对照组相比,钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip组瘤体重量较轻,且随药物浓度增加而降低越明显,阳性对照顺铂组瘤体重量降低最明显,结果与时间-瘤体体积结果一致。瘤体抑制率:低浓度组为10.06%、中浓度组为12.7%、高浓度组为25.26%,顺铂组为29.2%;(3)裸鼠肝脏和肺部称重计算脏器系数表明:与阴性对照组相比,钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip组和阳性对照组没有统计学差异,表明钌配合物无肝肺损害或者损害不明显;(4)裸鼠体重实时监测结果表明,开始给药后,阳性对照顺铂组对裸鼠体重影响较大,有明显的降低体重副作用,而钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip组与阴性对照组体重变化无明显差异,副作用较低。 结论: 1钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能体外抑制骨肉瘤细胞增殖和促进凋亡。 2钌(Ⅱ)配合物dmpNAdpip能体内抑制骨肉瘤瘤体增长,且与顺铂相比副作用更小。