铂类化疗药物诱导的氧化应激影响小鼠间充质干细胞中DNA修复基因的转录反应

Platinum chemotherapeutic-induced oxidative stress affects the transcriptional response of DNA repair genes in murine mesenchymal stem cells.

作者信息Sehrish Jabeen, Yasir Raza, Sumreen Begum, Saira Yahya, Arif Ali Chishti, Tashmeem Razzaki
PMID40686747
发布时间2025-06-15
DOI10.62347/TICZ7344

实验完整度

研究包含细胞培养、药物处理、细胞活力测定、氧化应激检测(8-OHdG免疫荧光)、坏死性凋亡检测(AO/EB染色)及基因表达分析(TaqMan-qRT-PCR),但缺乏动物模型或患者样本等体内验证,未进行蛋白质水平或功能验证。

主要模型

小鼠骨髓来源间充质干细胞(mMSCs)

重点核对

mMSCs的分离与培养条件:BALB/c小鼠骨髓细胞,在含10% FBS、1%青霉素/链霉素和2 mM L-谷氨酰胺的DMEM培养基中培养。 药物处理浓度与时间:顺铂和奥沙利铂浓度5、15、25 μM,处理时间1、4、24、48、72小时。 细胞活力检测方法:台盼蓝排斥试验结合血细胞计数器计数。 氧化应激检测指标:8-OHdG免疫荧光染色,阳性细胞百分比。 基因表达检测方法:TaqMan-qRT-PCR,以18S rRNA为内参基因,计算相对对照组的倍数变化。

摘要

顺铂和奥沙利铂是治疗多种癌症中使用最广泛的抗癌药物之一。然而,这些药物对正常细胞和成体干细胞的细胞毒性是一个主要问题。目的:本研究旨在确定铂类药物在小鼠间充质干细胞(mMSCs)中诱导的氧化应激。方法:培养mMSCs,并用顺铂和奥沙利铂浓度(5 μM、15 μM和25 μM/L)处理1、4、24、48和72小时。观察细胞形态变化和活力。通过8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)的表达评估氧化应激。通过吖啶橙/溴化乙锭(AO/EB)染色确定坏死性凋亡。此外,使用Taq-Man定量实时聚合酶链反应(TaqMan-qRT-PCR)测量DNA修复基因的mRNA水平,特别是参与错配修复(MMR)的基因,包括MLH3、MSH2、MLH1、MSH6和PMS2,以及核苷酸切除修复(NER)途径的基因,如ERCC1。结果:与5 μM和15 μM相比,25 μM顺铂和奥沙利铂在72小时时显著影响mMSCs的增殖和形态。在25 μM药物处理的mMSCs中,8OHdG阳性和坏死性凋亡细胞在24至72小时显著升高(P < 0.001)。顺铂和奥沙利铂在mMSCs中产生的浓度和时间依赖性氧化应激在mRNA水平上扰乱了DNA修复基因的表达(P < 0.001)。顺铂在24小时显著上调MLH1和PMS2的表达(≥ 3.0倍),而在72小时下调MSH2、MLH1、MSH6和PMS2的表达(≤ 0.5倍)。然而,奥沙利铂在24-48小时明显引起MLH3和ERCC1表达上调(≥ 3.0倍),并在72小时下调MSH2、MLH1、MSH6、PMS2和ERCC1的表达(≤ 0.5倍)。结论:这表明组织和器官中的成体干细胞在癌症治疗期间极易受到铂类药物的影响。对局部治疗的进一步研究可能有助于预防对正常细胞的不良影响。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
铂类化疗药物(顺铂和奥沙利铂)是否在小鼠间充质干细胞(mMSCs)中诱导氧化应激,并影响DNA修复基因的转录表达?
核心机制
铂类药物诱导的氧化应激导致8-OHdG形成,引起氧化性DNA损伤,并调节DNA错配修复(MMR)和核苷酸切除修复(NER)基因的表达,可能扰动DNA修复机制。
主要证据
mMSCs暴露于顺铂和奥沙利铂后,8-OHdG阳性细胞和坏死性凋亡细胞显著增加,且MLH1、PMS2、MLH3、ERCC1等DNA修复基因的mRNA水平呈现时间和浓度依赖性变化(部分上调后下调)。
研究意义
研究表明成体干细胞在化疗期间易受铂类药物损伤,提示需要进一步研究局部治疗策略以减少对正常细胞的不利影响。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

小鼠骨髓间充质干细胞的分离与培养

获取并培养具有间充质干细胞特性的小鼠骨髓细胞,为后续实验提供细胞模型。

从BALB/c小鼠骨髓中分离细胞,在含特定成分的DMEM培养基中培养,并通过更换培养基去除未贴壁细胞,待细胞达到65-70%融合后传代。

2

间充质干细胞表面标志物鉴定

通过检测细胞表面标志物,确认分离培养的细胞具有间充质干细胞特征。

使用流式细胞术检测CD44、CD45和Nanog的表达。

3

铂类药物细胞毒性评估

评估顺铂和奥沙利铂对mMSCs形态和活力的影响,确定药物处理条件。

用不同浓度(5、15、25 μM)的顺铂和奥沙利铂处理mMSCs不同时间(1、4、24、48、72小时),观察形态变化并通过台盼蓝排斥试验检测细胞活力。

4

氧化应激检测

检测铂类药物是否诱导mMSCs产生氧化应激。

用25 μM顺铂和奥沙利铂处理mMSCs 24、48、72小时后,通过免疫荧光染色检测8-OHdG的表达。

5

坏死性凋亡检测

评估铂类药物诱导的mMSCs细胞死亡方式,包括凋亡和坏死。

用25 μM顺铂和奥沙利铂处理mMSCs 24、48、72小时后,通过AO/EB双染色观察细胞形态,区分活细胞、早期凋亡、晚期凋亡和坏死细胞。

6

DNA修复基因表达分析

检测铂类药物处理对mMSCs中DNA修复基因mRNA表达水平的影响。

提取总RNA,反转录为cDNA,使用TaqMan探针进行qRT-PCR检测MLH3、MSH2、MLH1、MSH6、PMS2和ERCC1的mRNA水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜尔贝科改良 Eagle 培养基Gibco11960-044
青霉素/链霉素Gibco15140
胎牛血清Gibco16000-044
L-谷氨酰胺Gibco25030-081
杜尔贝科磷酸盐缓冲液Gibco14190-136
胰蛋白酶/EDTA溶液Gibco25300054
70 μm细胞过滤器----
尼康ECLIPSE TS100显微镜Nikon--
FITC标记大鼠抗小鼠CD44抗体BD Bioscience553133
FITC标记大鼠抗小鼠CD45抗体BD Bioscience553080
FITC标记大鼠IgG2b,κ同型对照BD Biosciences553988
BD FACSCalibur流式细胞仪Becton Dickinson--
固定缓冲液BD Bioscience554655
透化缓冲液IBD Bioscience--
Alexa Fluor 488标记小鼠抗小鼠Nanog抗体BD Bioscience560278
Alexa Fluor 488标记小鼠IgG1 k同型对照BD Bioscience557782
顺铂Pfizer Perth Pty Ltd013965
奥沙利铂Fresenius Kabi Oncology Ltd.044878
台盼蓝染料SigmaT8154
含Ca2+和Mg2+的DPBSGibco14040-091
牛血清白蛋白Invitrogen15561-020
小鼠抗8OHdG抗体BiossBS-1278R
FITC标记的山羊抗兔IgG二抗Santa Cruz Biotechnologysc-3839
尼康ECLIPSE Ti-S显微镜Nikon--
吖啶橙Carl Roth0249.2
溴化乙锭PromegaH5041
尼康90i正置荧光显微镜Nikon--
Trizol试剂Invitrogen15596-018
High Capacity cDNA PCR Master MixApplied Biosystems4368813
2720 PCR热循环仪Applied Biosystems--
TaqMan通用实时PCR预混液Applied Biosystems4324020
7300实时PCR系统Applied Biosystems--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
mMSCs的分离和培养条件,包括小鼠品系、培养基组分、培养温度、CO2浓度和传代方法。
阅读提示:Methods: Isolation and culturing of murine mMSCs
流式细胞术
用于鉴定的抗体及其稀释比例、同型对照、细胞数量、孵育时间和流式细胞仪型号。
阅读提示:Methods: Characterization of mMSCs by flow cytometry
药物处理
细胞接种密度、铂类药物浓度(5、15、25 μM)、处理时间点(1、4、24、48、72小时)以及给药方式。
阅读提示:Methods: Treatment of mMSCs with platinum drugs
细胞活力检测
台盼蓝排斥试验的操作步骤,包括染料与细胞悬液的比例、计数方法。
阅读提示:Methods: Cell viability assay
氧化应激检测
8-OHdG免疫荧光染色的具体步骤,包括固定、封闭、抗体稀释比例、孵育时间和细胞计数。
阅读提示:Methods: Detection of 8OHdG by immunofluorescence staining
坏死性凋亡检测
AO/EB染料的浓度、染色步骤、细胞数量以及显微镜观察条件。
阅读提示:Methods: Determination of necroptosis by dual staining with acridine orange/ethidium bromide (AO/EB)
基因表达分析
RNA提取方法、cDNA合成条件、qRT-PCR反应体系、内参基因、目的基因及数据分析方法。
阅读提示:Methods: Gene expression analysis by Taq-Man quantitative real-time polymerase chain reaction (TaqMan-qRT-PCR)