甲磺酸伊馬替尼增強ALA-PDT對皮膚基底細胞癌細胞殺傷作用研究

張東晨， 萬學峰

(1.河北省保定市第一中心醫院皮膚科， 河北 保 定 071000 2.新疆醫科大學第一附屬醫院皮膚科， 新疆 烏魯木齊 830054)

近些年臨床采用5-氨基酮戊酸光動力療法(ALA-PDT)治療日光性角化病、淺表型基底細胞癌和Bowen病等，是一種有效治療淺表皮膚惡性腫瘤的方法。研究表明PDT治療淺表型基底細胞癌、Bowen病和日光性角化病1年清除率約為65%～100%[1,2]，影響PDT療效的重要因素之一是病變組織內卟啉物質的蓄積，通過增加卟啉物質在病變組織中的蓄積可提高PDT的療效，運用該方法治療不同類型的腫瘤是目前研究領域的熱點。靶向性原卟啉IX(PpIX)的蓄積可通過藥物前體ALAS旁路傳遞及抑制血紅素生物合成終端酶亞鐵螯合酶(FECH)而獲取。同時通過螯合鐵降低FECH的活性，增加該途徑中前體藥物誘導PpIX的蓄積。PpIX是一種底物以ATP依賴性藥物外排泵ABCG2(BCRP/ABCG2)[3]，ABCG2蛋白主要位于細胞膜，也有報道位于線粒體內膜和細胞系的其它細胞內。ABCG2過度表達來源于人細胞系時可致細胞內PpIX的熒光降低，這與PDT療效的降低相關聯，當細胞孵育于含ABCG2抑制劑如煙曲霉毒素C[4,5]、Ko-134[6]或甲磺酸伊馬替尼[7]時，可逆轉ABCG2蛋白的過度表達。因此本研究采用人類細胞系(HaCaT表皮角質形成細胞，HSC-2基底細胞癌)，采用ALA處理上述細胞系，在有/無ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼時，對卟啉物質的蓄積、ABCG2蛋白的表達及細胞內卟啉物質的定位進行評價。

1 材料與方法

1.1一般材料

1.1.1細胞系:人角質形成細胞HaCaT和人皮膚基底細胞癌細胞HSC-2購于武漢普諾賽生命科技有限公司。

1.1.2主要試劑:細胞培養用DMEM培養基和胎牛血清購于Gibco公司，抗體ABCG2(BS-0662R)購自于博奧森，抗體GAPDH(AB-P-R 001)購自于杭州賢至生物有限公司，HRP標記羊抗兔二抗(BA1054)購自于武漢博士德生物工程有限公司，磷酸酶抑制劑(S1873)、RIPA裂解液(P0013B)、PMSF(ST506)和BCA蛋白濃度測定試劑盒(P0010)購自于碧云天，ECL底物液(NCI5079)購自于Thermo，人原卟啉(EPP)ELISA試劑盒(ml711200)購自于上海酶聯，ALA購自于復旦張江生物制藥股份有限公司，ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼(Imatinib)購自于諾華制藥有限公司，熒光線粒體探針(MitoTracker-Green)購自于碧云天(C1048)。

1.2方 法

1.2.1細胞培養及分組干預方法:人HaCaT角質形成細胞保存于達爾貝科改良Eagles’s培養基，內含5%胎牛血清和1%非必需氨基酸，人基底細胞癌細胞HSC-2接種于RPMI培養基中，其含有10%FCS。細胞在具有5%CO2和飽和濕度的恒溫培養箱中37℃恒溫培養。分組為：HaCaT細胞/HSC-2細胞作為空白對照組，HaCaT細胞/HSC-2細胞+ALA組和HaCaT細胞/HSC-2細胞+ALA+甲磺酸伊馬替尼作為實驗組。細胞干預方法為：細胞密度達24×104cells/cm2時鋪板，鋪板后24h分別給予濃度為1mM ALA和1uM甲磺酸伊馬替尼0.5ml，避光環境下孵育4h，處理上述細胞進行細胞蛋白提取、ELISA和細胞熒光染色試驗。

1.2.2細胞蛋白的提取:六孔板培養細胞，在細胞長滿的情況下每孔加入100μL含PMSF(100mM)的裂解液，于冰上裂解30min，然后用槍將細胞碎片和裂解液移至1.5ml離心管中，于4℃下12000rpm離心5min，將離心后的上清分裝轉移倒0.5ml的離心管中放于-20℃保存備用。

1.2.3蛋白濃度的測定:將蛋白樣品進行10倍稀釋，將BSA標準品進行稀釋，制成蛋白濃度為1，0.8，0.6，0.4，0.2標準蛋白。將PBS稀釋過的蛋白樣品、稀釋過的標準蛋白分別加入96孔板內，標準品各設2個平行孔，待測樣品設3個平行孔，每孔加入體積20μl。加入PBS的2個平行孔為空白對照。按50:1比例將BCA試劑盒中A液和B液進行混合，將混合液加入96孔板內，每孔加入200μL。37℃避光孵育30min后，用DG-3022A酶標儀測定OD568，根據標準蛋白濃度和相應的OD值計算直線回歸方程，根據蛋白樣品OD值，利用回歸方程計算出樣品蛋白濃度。

1.2.4Western blotting 半定量檢測目的基因表達:SDS-PAGE凝膠電泳梯度分離目的蛋白后將目的蛋白轉移至PVDF膜，5%脫脂牛奶室溫搖床封閉2h，分別加入ABCG2(1:1000)和GAPDH(1:1000)抗體4℃孵育過夜，TBST沖洗6次，5min/次，加入HRP偶聯二抗(1:50000)室溫孵育2h，TBST沖洗6次，5min/次，ECL顯影液顯影后，X光膠片壓片后依次放入顯影液顯影、定影液定影，沖洗膠片。晾干膠片，掃描膠片，用BandScan分析膠片灰度值。

1.2.5ELISA檢測:①樣品處理：細胞收集在EP管中，加入低滲溶液放入液氮3～5s后提出轉入-20℃冰箱(20～30s)，再取出室溫解凍，重復三次。3000rpm離心10min，取上清檢測。②ELISA實驗步驟：加樣：分別設空白孔、標準孔、待測樣品孔。空白孔加標準品&樣品稀釋液50μL，余孔分別加標準品或待測樣品50μL。酶標板覆膜后37℃孵育30分鐘。棄去液體，洗板5次，每次浸泡30S，甩干并在吸水紙上輕拍將孔內液體拍干。每孔加酶標試劑50μL，加上覆膜，37℃溫育30min。棄去孔內液體，甩干，洗板5次。每孔先加顯色液A 50μL，再加顯色液B 50μL，震蕩混勻，酶標板加上覆膜37℃避光孵育15min左右。立即用酶標儀在450nm波長測量各孔的光密度(OD值)。

1.2.6細胞PpIX的共聚焦顯微鏡檢查:細胞接種到含ALA的35mm培養皿18h(24×104cells/cm2)，細胞用PBS洗滌兩次。含或不含ALA(1mM)或甲磺酸伊馬替尼(1μM)的DMSO加入完整培養基，細胞在37℃，5%CO295%空氣的黑暗環境中孵育4h。3.5h后，細胞用500nM的熒光線粒體探針MitoTracker-Green(分子探針)在37℃條件下染色30min。405和488nm半導體激光光源并發射610～650nm和515～555nm的帶通濾波器分別用于PpIX和MitoTracker-Green熒光成像強度。對于每張圖像，采用100×油鏡Leica SP5顯微鏡(No11506210，徠卡顯微鏡系統，德國)觀察，1024×1024像素成像格式，每幅圖像掃描分辨率為200Hz。

2 結 果

2.1ALA和甲磺酸伊馬替尼對ABCG2蛋白表達的影響:Western blot 結果顯示，和對照組相比，在HaCaT細胞和HSC-2細胞中，加入ALA(1mM)處理后，細胞中ABCG2的蛋白表達明顯降低；在加入ALA(ALA)的基礎上進一步加入甲磺酸伊馬替尼處理后，細胞中ABCG2的蛋白表達更加顯著的降低(圖1)(P<0.01)。用BandScan分析不同處理組中ABCG2蛋白表達的灰度值并進行統計，得出的ABCG2的蛋白相對表達量的統計結果得出相同結論(圖2)。

圖1 Western bolt結果

2.2ALA和甲磺酸伊馬替尼對細胞內原卟啉含量的影響:通過人卟啉ELASA檢測試劑盒的檢測結果顯示，在人類HaCaT角質形成細胞中，加入ALA(1mM)處理后，細胞中總卟啉量明顯升高；在加入ALA(ALA)的基礎上進一步加入ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼處理后，細胞中總卟啉量更加顯著的升高；與HaCaT角質形成細胞相比，在HSC-2細胞中，加入ALA(1mM)處理后，細胞中總卟啉量明顯升高；在加入ALA(ALA)的基礎上進一步加入ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼處理后，細胞中總卟啉量更加顯著的升高(圖3)(P<0.01)。

圖2 Western bolt 數據統計

圖3 ELASA結果

圖4 熒光圖

2.3ALA和甲磺酸伊馬替尼對卟啉細胞內定位的影響:為進一步探討ALA和甲磺酸伊馬替尼對卟啉物質細胞內定位的影響，采用激光掃描共聚焦顯微鏡研究ALA誘導的卟啉在細胞內定位。用ALA分別處理HaCaT細胞和HSC-2細胞后，卟啉物質的熒光彌漫分布在所有細胞的胞漿中，尤其表現在HaCaT細胞；而HSC-2細胞內，卟啉物質的熒光集中分布在細胞漿及細胞核(圖4)。表明對不同的細胞類型，卟啉物質的分布部位有顯著差異。如前所述甲磺酸伊馬替尼與ALA共同孵育情況下，同時熒光染色試驗結果還顯示，HaCaT細胞和HSC-2細胞卟啉物質熒光強度均有不同程度的增加(圖4)。

3 討 論

基底細胞癌是一種最常見的皮膚惡性腫瘤，發病率不斷升高[8]。臨床多采用液氮冷凍、激光、微波、放療及手術等治療方法。近些年隨著新型光敏劑的不斷問世，為PDT的臨床應用提供了更佳的光敏劑，尤其適用于不宜進行傳統手術及非手術治療的患者，具有非手術創傷及良好的美容效果等特點。

本研究通過探討ALA及甲磺酸伊馬替尼對HaCaT細胞和HSC-2細胞內卟啉物質含量的影響以及對ABCG2蛋白表達的影響。在單一ALA作用的情況下，與空白對照組相比，HaCaT細胞和HSC-2細胞中卟啉含量增加；而ALA聯合甲磺酸伊馬替尼的情況下，較單一使用ALA處理相比，HSC-2細胞中卟啉含量增加更明顯。提示ABCG2抑制劑可增強HSC-2對卟啉物質的攝取，而細胞內卟啉物質的含量增加有助于提高PDT的療效。同時采用免疫印跡法檢測細胞ABCG2蛋白的表達，與空白對照組相比，ALA可降低HSC-2細胞中ABCG2蛋白的表達，而ALA聯合甲磺酸伊馬替尼可顯著降低HSC-2細胞中ABCG2蛋白的表達，有關ABCG2蛋白表達的研究結果與Bebes等研究一致[6]。有研究表明PpIX的細胞內定位模式對PDT的療效有重要影響，尤其對腫瘤細胞死亡的模式[9,10]。研究表明某些靶點對PDT的敏感性強，如在線粒體或溶酶體內蓄積的卟啉物質可加速細胞的凋亡，同時卟啉物質與質膜的結合可加速細胞的壞死，從而導致腫瘤組織的壞死[11,12]。本研究采用激光共聚焦顯微鏡檢查的結果表明，與單一ALA作用于HSC-2細胞相比，ALA聯合甲磺酸伊馬替尼可顯著增強HSC-2細胞內熒光物質的分布及強度，同時ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼可顯著影響不同細胞類型的卟啉物質蓄積、分布或聚集狀態[5,13]。

總之，本研究表明在HaCaT和HSC-2細胞中，ALA和/或ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼可提高HSC-2細胞內卟啉物質的含量，同時降低細胞內ABCG2蛋白的表達，從而為ABCG2抑制劑甲磺酸伊馬替尼聯合ALA可提高PDT的療效提供了理論依據，但對正常的角質形成細胞無此作用，為進一步采用ABCG2抑制劑在PDT治療基底細胞癌中的應用提供理論基礎。