深低温反复冻融杀伤人眼脉络膜黑色素瘤OCM-1细胞的机制

作者：刘斌，李永平，张波，张文忻，彭展

【摘要】【目的】研究-70℃反复冻融体外杀伤人眼脉络膜黑色素瘤细胞系OCM-1的机制。【方法】OCM-1细胞反复冻融后,用噻唑蓝比色法及克隆形成实验检测细胞的杀伤情况和细胞生长活力，免疫组织化学方法检测细胞P16表达的变化，电镜及共聚焦显微镜观察冻融后细胞凋亡和坏死的形态学改变，并测定细胞的凋亡比率，流式细胞仪检测冻融前后细胞CD40表达比率及细胞膜电位的变化。【结果】噻唑蓝比色法检测及克隆形成实验显示，冻融可以直接杀伤OCM-1细胞，且残存的细胞生长能力也明显受抑制。免疫细胞化学染色见对照组的细胞呈P16阳性，而冻融后的细胞均呈阴性，冻融后培养的细胞部分呈阳性。电镜下观察到冰晶的结构特征及细胞的坏死和凋亡等变化。激光共聚焦显微镜观察发现凋亡细胞随着冻融次数的增加而增多。流式细胞仪测定显示冻融后细胞膜电位下降,冻融前后CD40阳性细胞比率差异明显，且呈一定的量效关系。【结论】冻融不仅可以明显杀伤OCM-1瘤细胞，还能抑制残存瘤细胞生长。反复冻融能诱导大量的肿瘤细胞发生凋亡,此为杀伤肿瘤及诱导肿瘤退变的直接原因，其机制与线粒体膜电位及P16表达下调有关。冻融后瘤细胞坏死因子CD40表达增强，可能是增强机体的免疫应答，介导机体免疫杀伤瘤细胞的机理。

【关键词】反复冻融；脉络膜黑色素瘤；细胞凋亡；CD40;线粒体膜电位

Abstract：【Objective】Toinvestigatethemechanismofrepeating-70℃freezethawingonhumanchoroidalmelanomacelllineOCM-1.【Methods】OCM-1cellswerefrozenbyrepeating-70℃freezethawingforvariousfrequency,thenthedeathrateofcellswereexaminedbyMTTessay.Thecellviabilitywasmeasuredbycloneessay.ThemorphologicalchangesofthecellswereobservedusingelectronmicroscopeandtheP16immunocytochemistrystainingwasperformed.ThecellapoptosisrateoftheOCM-1cellswasexaminedbylaser-scanningconfocalmicroscopy（LSCM）.ThecellCD40positiveratesandmitochondrialmembranepotential（MMP）wereobservedbyflowcytometry（FCM）.【Results】GrowthofOCM-1cellswasinhibitedbyrepeating-70℃freezethawing.Andthatshowedfreezefrequencydependenteffects（P<0.01）.Differentmorphologyofcellsafter-70℃freezethawingcouldbeseenbyelectronmicroscopy.Theclassicmorphologiccharacteristicsoficecrystalandapoptosiswereshown.TheP16immunocytochemistrystainingshowedpositivereactioninthecontrolgroupandnegativereactioninthegroupofrepeating-70℃freezethawing,thenthepositivereactionappearanceintheculturedcells.DifferentcellapoptosisratesoftheOCM-1cellswereshowedbyLSCM.FlowcytometryshowedapositivecorrelationbetweenthecellCD40positiveratesandlethaleffect,butshowedainversecorrelationtheinversecorrelationbetweentheMMPandthecellapoptosisrate.【Conclusion】FreezethawingcankillOCM-1cellsandalsoinhibitsthegrowthofsurvivals.Repeating-70℃freezethawinginducesagooddealoftumorcellstoapoptosis,whichistheimmediatecauseoftumorregression.Themechanismofthiseffectisthatrepeating-70℃freezethawingdecreasesthelevelofMMPandtheexpressedofP16.FreezethawinginducestheexpressedofCD40,whichmayenhanceimmuneresponsetokilltumorcells.

Keywords:repeatfreezethawing;choroidalmelanoma;apoptosis;morphology;CD40;mitochondrialmembranepotential

近年来,现代冷冻治疗技术因其治疗范围广、安全有效及微创等特点,在恶性肿瘤治疗中显示了令人鼓舞的应用价值[1,2]，已经成功地用于前列腺癌、气管内肿瘤、肝癌等治疗[3-5]。冷冻在一些恶性肿瘤的早中期治疗效果明显，并能有效治愈恶性肿瘤［６］。即便肿瘤发展到晚期甚至转移，当药物等常规治疗的手段效果非常有限时，冷冻治疗也能显示良好的效果［７］。临床治疗上，无限制的延长冷冻治疗的时间并不现实，时间越长对正常组织造成的损害也越严重，因此，冷冻治疗肿瘤采用的方法是快速冷冻、缓慢复温、反复多次冻融[8]。虽然冷冻治疗在临床上已广泛应用，但是反复多次冻融杀伤肿瘤细胞的机制并不十分清楚，研究其机制有助于我们在攻克肿瘤的治疗上取得进展。本实验针对冻融杀伤肿瘤细胞的机制进行研究，结果报道如下。

1材料和方法

DMEM/F12（1∶1）培养基,胎牛血清（fetalcalfserumFCS,）均购自Gibco公司。小鼠抗人P16，CD40单克隆抗体分别购于福州迈新公司和Chemicon公司。荧光染料Rhodamine123为Sigma公司产品。FITC羊抗鼠IgG荧光二抗、Hoechst33342染色剂均购自Dako公司。仪器：美国ThermoForma生产-86℃超低温冰箱，型号:725。日本日立公司H-600型透射电镜。激光共聚焦荧光显微镜为德国Zeiss,LSM510Meta型。美国BD公司FACSAria型流式细胞仪和BDFACSivasoftware数据分析软件。

1.2实验分组

调节细胞浓度为1×106/mL，取1mL置入EP管，PBS洗涤，离心弃上清，置入超低温冰箱，调节温度为-70℃，每次冻融时间均为0.5min，共分为1、2、3、5次共4组。细胞从冰箱中取出后均放于37℃水浴恒温器中，复温2min，再行下一次冻融。

1.3噻唑蓝比色法检测

将细胞按上述冻融方法分别处理后，调节细胞浓度为1×105/mL，取80μL加入96孔板中，加入培养液至180μL，再加入（3,24,5dimethyliazol22,5diphenyltetrazoliumbromide）MTT液20μL,每一处理条件设6个重复孔，并设阴性对照组及空白对照组。继续培养4h后,弃去上清液,每孔加入二甲基亚砜（DMSO）200μL,充分混匀,在酶联免疫检测仪上测定每孔的吸光度（A值）,波长为492nm。计算细胞杀伤比率。

1.4克隆（集落）形成实验

分别取对照组，冻融1、2、3、5次组的细胞，用台盼蓝染色方法记数500个活力好的细胞接种于100mm培养皿中，并使细胞分散均匀,每组均用3个培养皿，置37℃、5%CO2培养箱静止培养14d后，甲醇固定，苏木素染色。记数细胞数>50为一个克隆，计算克隆形成率。

1.5免疫细胞化学染色

细胞经冻融处理后，收集细胞，PBS洗涤，吹散，用微量加样枪滴片，风干，甲醇固定。3%H2O2封闭内源性过氧化物酶10min，加血清并水浴10min，加入一抗P16后，依次加入二抗，S-P/HRP复合物，上述步骤均以PBS缓冲液稍洗3次，DAB显色，Maye′s苏木素复染细胞核，常规脱水、透明、封片。显微镜下观察。

1.6透射电镜观察

细胞冻融处理后,收集细胞（细胞数量≥1×107个/mL）。加入PBS,1000r/min离心10min（r=12cm）,弃上清。放入预冷的2%多聚甲醛2戊二醛前固定液（pH值为7.3）中,4℃固定2h,再次离心后弃上清。制作电镜切片，在透射电镜下观察及拍照。

1.7激光共聚焦显微镜观察

细胞经冻融处理后，收集细胞，PBS洗涤，吹散，用微量加样枪滴片，风干，甲醇固定。水洗3min，用Hoechst33342染色5min，晾干，甘油封片。共聚焦显微镜下观察。