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主题: 细胞凋亡-非损伤微测系统研究成果

细胞凋亡-非损伤微测系统研究成果 2016-03-25 16:27 #839

  • 工程师 meng
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光动力疗法抑制癌细胞的离子流机制(文献编号:C2014-002


神经胶质瘤是一种高发病率与死亡率的常见原发性脑瘤,体内外研究表明,光动力疗法(PDT)可以使神经胶质瘤细胞发生死亡。近期的研究显示,PDT抑制神经胶质瘤与C6神经胶质瘤细胞外谷氨酸浓度上升以及作为Ca2+与K+通道的谷氨酸受体AMPA表达的上调有关,但PDT如何影响细胞内外的Ca2+与K+的跨膜流动还未进行过研究。


该报道以C6神经胶质细胞瘤为研究对象,通过非损伤微测技术发现,正常状态下C6神经胶质瘤细胞Ca2+少量外流,K+内流,当进行PDT干预后,发生明显的Ca2+内流和K+外流,细胞发生死亡。谷氨酸受体AMPA的拮抗剂CNQX可以抑制PDT干预后Ca2+与K+流的改变。
这项研究更进一步的揭示了PDT引起神经胶质瘤细胞死亡的分子机制,显示出癌细胞的死亡可能与Ca2+内流和K+外流这个转变的发生有关。



图注:不同条件处理后,C6神经胶质瘤细胞Ca2+的流速。正值表示外排,负值表示内流。





H+、Ca2+双电极同时检测细胞凋亡
(旭月研究院2011年国际Ca2+信号会议摘要)



图注:H2O2引起猪卵母细胞凋亡。NMT检测结果显示,凋亡过程中,Ca2+由外排转变为内流,H+呈显著的内流。正直表示外排,负值表示吸收。





O2、Ca2+流速成为癌细胞凋亡新指标(文献编号:C2015-014


当前,世界范围内的口腔鳞状细胞癌发病率居高不下,每年新患病者达389000人,十年生存率不超过50%。目前,化疗、放疗法均有较大的副作用,而光动力疗法(PDT)作为一种微损伤的治疗手段逐渐地进入人们的视野。光动力治疗能够引起诸如坏死/凋亡导致的细胞死亡,本研究探讨了O2以及Ca2+流速作为光动力治疗诱导的口腔鳞状癌细胞凋亡指标的可行性。


研究以口腔鳞状癌细胞(OSCC)作为研究对象,经PDT处理后,观察实验组与对照组在活性氧自由基(ROS)含量、细胞凋亡率、凋亡因子表达水平上的差异,发现OSCC经PDT处理后,各项指标均降低。通过非损伤微测技术(NMT)检测O2及Ca2+流速,结果显示,PDT处理2h后,O2、Ca2+流速开始发生明显变化,其中O2内流逐渐增加,Ca2+外排速率也明显高于未处理组。


这一研究结果表明,O2及Ca2+流速变化是PDT诱导的细胞凋亡的早期信号,并且这一信号的变化受到胞内ROS的直接调控。本研究中,NMT实现了长达24h的活体检测,为研究的顺利进展提供了必要的技术支持。


图注:光动力疗法处理后的口腔鳞状癌细胞O2流速





K+外排——活体凋亡检测新方法(文献编号:F2009-008


细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,在生物进化、内环境的稳定以及多个系统的发育过程中具有重要作用。K+是细胞内主要的阳离子,在细胞凋亡过程中会发生K+外流,阻止K+的流失能够有效抑制细胞凋亡的发展。


2009年,墨西哥和澳大利亚的科学家使用“非损伤微测技术”和膜片钳研究了细胞凋亡,发现1μM STS(十字孢碱)会快速引起T淋巴细胞K+外流,大约15min达到峰值,随后减弱。同时记录到Kbg通道的电流增加,伴随着膜去极化的急剧下降。Kv1.3的电流不受STS影响,但是这种非激活的通道转换成了更多的正电势。Kbg和Kv1.3通道对STS诱导的K+外流的贡献有先后时序关系,bupivacaine(丁哌卡因)主要抑制Kbg电流,margatoxin(玛格毒素)是Kv1.3特异的抑制剂。


通道调节K+外流引起了T淋巴细胞的收缩,激活了半胱氨酸蛋白酶(凋亡蛋白酶),使细胞从正常的生理状态转变到凋亡生理状态,再到非生理状态。细胞内的环境发生快速的改变,如细胞大小、膜电势、pH和Ca2+浓度也会发生变化,在细胞环境的变化中K+的调节机制至关重要。Kbg通道调节早期的K+外流,Kv1.3通道在后期起到主要作用,K+外流被抑制后则完全停止,半胱氨酸蛋白酶-3的活性也发生了变化。这一研究为认识细胞凋亡的内在机制提供了新的证据,这种实时和便于操作的研究手段有望在临床等实际应用领域诊断或检测凋亡细胞。



图注:十字孢碱处理T细胞后,K+的流速变化(左图)以及K+通道电流变化(右图)结果。正值表示外排。
最后修改: 2016-04-26 15:42 由 Magee.
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