Method Article
يوضح هذا البروتوكول أن الأكسجين عالي الضغط يمكن أن يعزز تثبيط التكاثر وموت الخلايا المبرمج لخلايا الورم الدبقي U251 المعالجة بالأشعة السينية عن طريق منع الخلايا في مرحلة G2 / M. هذا يحسن الحساسية الإشعاعية لخطوط خلايا الورم الدبقي البشري.
كان الهدف من هذه الدراسة هو استكشاف استخدام الأكسجين عالي الضغط لتعزيز الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي البشري. تم تقسيم خلايا الورم الدبقي البشري U251 المزروعة بشكل عشوائي إلى أربع مجموعات: مجموعة تحكم غير معالجة ، والخلايا المعالجة بالأكسجين عالي الضغط (HBO) فقط ، والخلايا المعالجة بالأشعة السينية (الأشعة السينية) فقط ، والخلايا المعالجة بكل من HBO والأشعة السينية. لوحظ مورفولوجيا الخلايا ونشاط تكاثر الخلايا وتوزيع دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج في هذه المجموعات لتقييم دور HBO في تحسين الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي. مع الزيادة في جرعات الأشعة السينية (0 Gy ، 2 Gy ، 4 Gy ، 6 Gy ، 8 Gy) ، انخفض جزء البقاء على قيد الحياة (SF) لخلايا الورم الدبقي تدريجيا.
لوحظ انخفاض ملحوظ في SF للخلايا المعالجة ب HBO والأشعة السينية معا مقارنة بمجموعة الأشعة السينية لكل جرعة (كل P < 0.05). كان تثبيط الانتشار أعلى بشكل ملحوظ في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية لكل جرعة (كل P < 0.05) لخط الخلايا U251. كانت النسبة المئوية لخلايا الطور G2 / M أعلى بشكل ملحوظ في مجموعة HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) (26.70٪ ± 2.46٪) ومجموعة HBO (22.36٪ ± 0.91٪) مقارنة بالمجموعة الضابطة (11.56٪ ± 2.01٪) ومجموعة الأشعة السينية (2 Gy) (10.35٪ ± 2.69٪) (كل P < 0.05٪). كان موت الخلايا المبرمج لخلايا U251 أعلى بكثير في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) مقارنة بمجموعة HBO ، ومجموعة الأشعة السينية (2 Gy) ، والمجموعة الضابطة (كل P < 0.05). نستنتج أن HBO يمكن أن يعزز تثبيط التكاثر وموت الخلايا المبرمج لخلايا الورم الدبقي U251 عن طريق منع خلايا الورم الدبقي في مرحلة G2 / M وتحسين الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251.
الورم الدبقي هو ورم أساسي داخل الجمجمة ينشأ من الخلايا الدبقية في الجهاز العصبي المركزي1. استراتيجية العلاج الحالية للورم الدبقي هي الجراحة جنبا إلى جنب مع العلاج الإشعاعي والعلاج الكيميائي. يمكن أن يوفر العلاج الإشعاعي بعد الجراحة للورم الدبقي فوائد البقاء على قيد الحياة (دليل الدرجة الأولى) ، ويمكن للعلاج الإشعاعي المبكر بعد الجراحة أن يطيل بقاء المريض على قيد الحياة بشكل فعال (دليل من الدرجة الثانية)2. بالنسبة للأورام الدبقية عالية الدرجة (الدرجة الثالثة أو الرابعة)، وخاصة الورم الأرومي الدبقي شديد الخبيث والغازي (أدلة الدرجة الثالثة)3، يجب إجراء العلاج الإشعاعي بعد الجراحة في أقرب وقت ممكن (<6 أسابيع). ومع ذلك ، على الرغم من التدخل المبكر ، لا يزال الورم الدبقي يعاني من معدل تكرار مرتفع وتشخيص ضعيف بعد العلاج الشامل. ترتبط هذه النتائج بشكل أساسي بانخفاض الحساسية الإشعاعية للورم الدبقي. تشمل العوامل المتعلقة بالحساسية الإشعاعية للورم الحساسية الإشعاعية المتأصلة في الخلايا السرطانية ، والخلايا السرطانية الناقصة أو غير الناقصة للأكسجين ، ونسبة الخلايا السرطانية الناقصة للأكسجين ، وقدرة الأنسجة المحيطة بالورم على إصلاح الضرر الإشعاعي4.
من بين هذه العوامل ، الخلايا السرطانية الناقصة أو غير الناقصة للأكسجين ونسبة الخلايا السرطانية الناقصة للأكسجين لها تأثيرات مهمة على الحساسية الإشعاعية للورم. يمكن للأكسجين عالي الضغط (HBO) تحسين تخزين الأكسجين في الأنسجة عن طريق زيادة توتر الأكسجين في الأنسجة وانتشار الأكسجين في الدم. قد تنتج HBO أيضا سلسلة من التأثيرات الكيميائية الحيوية والخلوية والفسيولوجيةالمفيدة 5. على سبيل المثال ، HBO له تأثير تعويضي ملحوظ على الضرر الإشعاعي الناجم عن العلاج الإشعاعي. على الرغم من أن HBO جنبا إلى جنب مع العلاج الإشعاعي أو العلاج الكيميائي يحسن الفعالية السريرية للعلاج الإشعاعي أو العلاج الكيميائي للورم الدبقي6 ، إلا أن هناك ججلا كبيرا حول كيفية تأثير HBO وحده على نمو الورم الدبقي الخبيث. أظهر كل من Ding et al.7 و Wang et al.8 أن HBO يعزز نمو الورم الدبقي في الموقع في الفئران عبر الآليات التي تنطوي على تثبيط موت الخلايا المبرمج وتعزيز تكوين الأوعية الدموية. في ظل الظروف الفسيولوجية ، تم الإبلاغ عن أن HBO يعزز تكوين الأوعية الدموية للورم عن طريق إحداث الإجهاد التأكسدي9.
ومع ذلك ، أشارت إحدى الدراسات إلى أن التعرض قصير المدى ل HBO يعزز تكاثر الخلايا السرطانية ، في حين أن التعرض المطول ل HBO يعزز موت الخلايا المبرمج ويمنع التكاثر10. لذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لاستكشاف ما إذا كان HBO يعزز أو يثبط نمو الورم الدبقي وكيف يمكن أن يؤدي HBO جنبا إلى جنب مع العلاج الإشعاعي أو العلاج الكيميائي إلى تحفيز الحساسية العلاجية. على وجه الخصوص ، هناك حاجة إلى تفاصيل ميكانيكية حول كيفية تحسين HBO للحساسية الإشعاعية للورم الدبقي. لاستكشاف كيفية تحسين HBO للحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251 البشرية في هذه الدراسة ، استخدمنا HBO جنبا إلى جنب مع تشعيع الأشعة السينية على تكاثر خلايا الورم الدبقي ولاحظنا التأثيرات على توزيع دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج.
تمت الموافقة على جميع طرق الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية ولجنة الأخلاقيات في المستشفى الثاني التابع لجامعة لانتشو وتم إجراؤها وفقا للإرشادات واللوائح ذات الصلة.
1. علاج خلايا الورم الدبقي
ملاحظة: تم استخدام خط خلايا الورم الدبقي U251 في هذه التجربة.
2. خلايا الورم الدبقي U251 في مجموعات مختلفة
3. الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251 (مقايسة تكوين الاستنساخ) في غضون 30 دقيقة بعد HBO
4. مقايسة عد الخلايا لتقييم تكاثر خلايا الورم الدبقي U251
5. الكشف عن موت الخلايا المبرمج لخلايا الورم الدبقي U251
6. الكشف عن توزيع دورة خلية الورم الدبقي U251
7. التحليل الإحصائي
مزرعة خلايا الورم الدبقي U251
كان لخلايا الورم الدبقي U251 شكل مغزلي بعد 24 ساعة إلى 48 ساعة من الزراعة في DMEM وكانت ملتزمة. تم استخدام هذه الخلايا لمزيد من الدراسة (الشكل 1).
مورفولوجيا خلايا الورم الدبقي وعددها
كان عدد الخلايا لخلايا الورم الدبقي U251 في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) أقل بكثير من تلك الخاصة بمجموعة الأشعة السينية (2 Gy) بعد 24 ساعة و 48 ساعة و 72 ساعة من زراعة الخلايا (كل P < 0.05) (الجدول 1). عند استزراعها لمدة 24 ساعة ، نمت خلايا U251 غير المعالجة في المجموعة الضابطة بشكل جيد مع مورفولوجيا طويلة على شكل مغزل. في مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) ، انخفضت كثافة خلايا U251 ، مع ظهور عدد قليل من الخلايا الميتة العالقة. في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) ، انخفضت كثافة الخلايا ، وكان هناك المزيد من الخلايا الميتة العالقة. عند استزراعها لمدة 48 ساعة ، انخفضت كثافة الخلايا باستمرار في الأشعة السينية (2 غراي) و HBO جنبا إلى جنب مع مجموعات الأشعة السينية (2 غراي) ، بينما زادت الكثافة للمجموعة الضابطة. عند استزراعها لمدة 72 ساعة ، انخفضت كثافة الخلايا بشكل أكبر في مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) ، وخاصة HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) (الشكل 2).
آثار علاج HBO على الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251
انخفض SF الجرعة اعتمادا على زيادة جرعة الإشعاع (0 Gy و 2 Gy و 4 Gy و 6 Gy و 8 Gy) في الأشعة السينية و HBO جنبا إلى جنب مع مجموعات الأشعة السينية. كان SF أقل بشكل ملحوظ في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية لجميع جرعات الإشعاع المختبرة (جميع P < 0.05) (الجدول 2). تظهر هذه النتائج معا أن علاج HBO زاد من الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251.
ارتبطت D0 و Dq و N و SF2 عكسيا بالحساسية الإشعاعية وكانت أقل في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية لخلايا U251. توضح هذه النتائج أن HBO زاد من الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251 (الجدول 3).
آثار علاج HBO على التثبيط الناجم عن الإشعاع لتكاثر خلايا الورم الدبقي U251
مع زيادة جرعة الإشعاع (0 Gy و 2 Gy و 4 Gy و 6 Gy و 8 Gy) ، زاد تثبيط تكاثر الخلايا تدريجيا لكل من مجموعات الأشعة السينية وتلك التي تلقت HBO جنبا إلى جنب مع الأشعة السينية. تم تثبيط معدل الانتشار بشكل كبير بالنسبة ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية فقط في جميع جرعات الإشعاع المختبرة (كل P < 0.05). تشير هذه النتائج إلى أن HBO عزز التأثير المثبط لإشعاع الأشعة السينية على تكاثر خلايا الورم الدبقي U251 (الجدول 4).
تأثير HBO على توزيع دورة خلايا الورم الدبقي U251 وموت الخلايا المبرمج
كانت النسبة المئوية للخلايا في مرحلة G2 / M من دورة الخلية أعلى بشكل ملحوظ بالنسبة ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) (26.70٪ ± 2.46٪) ومجموعة HBO (22.36٪ ± 0.91٪) مقارنة بالمجموعة الضابطة (11.56٪ ± 2.01٪) ومجموعة الأشعة السينية (2 Gy) (10.35٪ ± 2.69٪) (كل P < 0.05). ومع ذلك ، لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في النسبة المئوية لخلايا الطور G2 / M بين المجموعة الضابطة ومجموعة الأشعة السينية (2 Gy) فقط أو بين مجموعة HBO و HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) (كل P > 0.05) (الجدول 5 ، الشكل 3 ، والشكل 4). وبالتالي ، من المحتمل أن تكون HBO قد ألقت القبض على خلايا الورم الدبقي U251 في مرحلة G2 / M لتعزيز تزامن دورة خلية الورم الدبقي U251.
كان عدد خلايا موت الخلايا المبرمج U251 أعلى بكثير في مجموعات HBO والأشعة السينية (2 Gy) من المجموعة الضابطة (كل P < 0.05) وفي HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) مقارنة بمجموعات HBO والأشعة السينية (2 Gy) ومجموعات التحكم (جميع P < 0.05) (الشكل 5 والجدول 5). من النتائج المذكورة أعلاه ، بدا أن كلا من HBO والأشعة السينية تحفز موت الخلايا المبرمج لخلايا U251 ، لكن قدرة HBO جنبا إلى جنب مع الأشعة السينية على إحداث موت الخلايا المبرمج لخلايا U251 كانت أكثر وضوحا.
الشكل 1: مورفولوجيا خلية الورم الدبقي U251. (أ) خلايا U251 (20x) ؛ (ب) خلايا الورم الدبقي U251 (100x). شريط المقياس = 10 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 2: مورفولوجيا الخلايا في المجموعات المختلفة بعد 24 ساعة و 48 ساعة و 72 ساعة بعد زراعة الخلايا. المجموعة الضابطة ، 20x ؛ HBO جنبا إلى جنب مع الأشعة السينية ، 20x ؛ الأشعة السينية (2 غراي) ، 20x ؛ مجموعة HBO ، 100x. الاختصارات: HBO = الأكسجين عالي الضغط. شريط المقياس = 10 ميكرومتر. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: توزيع دورة خلية الورم الدبقي U251 في كل مجموعة (ن = 3). اختصار: HBO = الأكسجين عالي الضغط. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: توزيع دورة خلية الورم الدبقي U251 في كل مجموعة (ن = 3). (أ) مجموعة HBO. (ب) مجموعة الأشعة السينية (2 غراي)؛ (ج) HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) ؛ (د) المجموعة الضابطة. الاختصارات: HBO = الأكسجين عالي الضغط ؛ PE-A = منطقة ذروة phycoerythrin. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: موت الخلايا المبرمج لخلايا الورم الدبقي U251 في كل مجموعة (ن = 3). (أ) مجموعة الأشعة السينية (2 غراي) ؛ (ب) المجموعة الضابطة؛ (ج) HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية (2 Gy) ؛ (د) مجموعة HBO. الاختصارات: HBO = الأكسجين عالي الضغط ؛ PE-A = منطقة ذروة phycoerythrin; FITC-A = منطقة ذروة الفلورسينات إيزوثيوسيانات. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
(× ̄ ± ق) (ن = 3) × 106 | |||
المجموعات | 24 ساعة | 48 ساعة | 72 ساعة |
المجموعة الضابطة | 2.03±0.17 | 3.27±0.21 | 5.94±0.16 |
HBO مدمجة مع الأشعة السينية | 1.04±0.13 | 0.36±0.06 | 0.08±0.04 |
الأشعة السينية | 1.94±0.09 | 0.79±0.09 | 0.43±0.10 |
التعليم المهني العالي | 2.34±0.10 | 3.50±0.12 | 6.00±0.15 |
P | 0.017 | 0.03 | 0.013 |
الجدول 1: عدد خلايا U251 لكل مجموعة. عدد الخلايا هو 1 × 106. P مخصص ل HBO جنبا إلى جنب مع الأشعة السينية (2 غراي) مقابل الأشعة السينية (2 غراي). اختصار: HBO = الأكسجين عالي الضغط.
(× ̄ ± ق) (ن = 3) | |||||
المجموعات | 0 غراي | 2 غراي | 4 غراي | 6 غراي | 8 غراي |
الأشعة السينية | 1 | 0.66 | 0.424 | 0.301 | 0.075 |
HBO مدمجة مع الأشعة السينية | 0.75 | 0.319 | 0.235 | 0.109 | 0.019 |
P | 0.019 | 0.019 | 0.031 | 0.04 | 0.036 |
الجدول 2: جزء بقاء الخلية U251 لكل مجموعة. اختصار: HBO = الأكسجين عالي الضغط.
(ن = 3) | ||||||
العناصر | د0 (جي) | دي كيو (جي) | N | SF2 | SER (D0) | SER (Dq) |
المجموعات | ||||||
الأشعة السينية | 4.01 | 2.305 | 1.314 | 0.66 | ---- ---- | ---- ---- |
HBO مدمجة مع الأشعة السينية | 2.64 | 1.143 | 0.436 | 0.319 | 1.52 | 2.02 |
الجدول 3: المعلمات البيولوجية الإشعاعية لخلايا U251 في الأشعة السينية و HBO جنبا إلى جنب مع مجموعات الأشعة السينية. ن = 3. الاختصارات: HBO = الأكسجين عالي الضغط ؛ D0 = متوسط الجرعة المميتة; Dq = جرعة شبه عتبة ؛ N = رقم الاستقراء ؛ SF2 = جزء البقاء على قيد الحياة بجرعة تشعيع قدرها 2 غراي. SER = نسبة تعزيز التحسية؛ SER (D0) = D0 في المجموعة الضابطة / D0 في المجموعة التجريبية ؛ SER (Dq) = Dq في المجموعة الضابطة / Dq في المجموعة التجريبية.
(ن = 5) | |||||
المجموعات | 0 غراي | 2 غراي | 4 غراي | 6 غراي | 8 غراي |
الأشعة السينية | 0 | 0.1026 | 0.153 | 0.2157 | 0.2327 |
HBO مدمجة مع الأشعة السينية | 0.0189 | 0.2039 | 0.2622 | 0.3143 | 0.336 |
P | 0.045 | 0.018 | 0.026 | 0.02 | 0.015 |
الجدول 4: تثبيط تكاثر خلايا الورم الدبقي U251 في كل مجموعة. ن = 5. اختصار: HBO = الأكسجين عالي الضغط.
دورات | ز1 / ز0 | S | G2 / م | موت الخلايا المبرمج |
المجموعات | ||||
التعليم المهني العالي | 59.23±1.46 | 18.41±0.54 | 22.36±0.91* # | 10.25±4.48*& |
الأشعة السينية | 74.77±4.14 | 14.89±1.45* | 10.35±2.69 | 12.31±5.39*& |
HBO مدمجة مع الأشعة السينية | 53.60±3.23 | 19.72±0.76 | 26.70±2.46* # | 28.89±8.78* |
تحكم | 67.96±2.41 | 20.49±0.40 | 11.56±2.01 | 5.21±2.03& |
الجدول 5: توزيع دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج لخلايا U251 في كل مجموعة. ن = 3 ، ٪. الاختصارات: HBO = الأكسجين عالي الضغط. * يشير إلى P < 0.05 مقارنة بالمجموعة الضابطة. # يشير إلى P < 0.05 مقارنة بمجموعة الأشعة السينية. & يشير إلى P < 0.05 مقارنة ب HBO جنبا إلى جنب مع الأشعة السينية.
يعد خط خلايا الورم الدبقي U251 أحد أكثر خطوط خلايا الورم الدبقي البشري كلاسيكيا ويستخدم على نطاق واسع كنموذج للورم الدبقي في العديد من الدراسات.
آثار HBO على تكاثر خلايا الورم الدبقي U251
يشير HBO عادة إلى استنشاق الأكسجين النقي (تركيز الأكسجين بنسبة 100٪) في غرفة محكمة الغلق بضغط أعلى بمقدار 1.5-3 أضعاف من الضغط الجوي العادي ، مما قد يزيد من محتوى الأكسجين في بلازما الأوعية الدموية الدقيقة14. بالنسبة للمرضى الذين يعانون من الورم الدبقي ، تم الإبلاغ عن الجمع بين العلاج الإشعاعي أو العلاج الكيميائي مع HBO لزيادة الفعالية السريرية لهذه العلاجات. في الأطفال أو الشباب المصابين بأورام الجهاز العصبي المركزي ، يمكن أن يؤدي HBO جنبا إلى جنب مع العلاج الإشعاعي إلى تحسين الأعراض السريرية ونتائج تصوير الورم. على الرغم من أن تطبيق HBO آمن6 ، إلا أن هناك ججلا كبيرا حول تأثيرات HBO وحدها على نمو الورم الدبقي الخبيث. أظهر Ding et al.7 أن HBO يثبط موت الخلايا المبرمج ويزيد من كثافة الأوعية الدموية الدقيقة في أنسجة الورم من خلال تعزيز التعبير عن عامل النمو البطاني الوعائي والعامل المحفز لنقص الأكسجة -1a ، مما يشير إلى أن HBO النقي لن يكون مفيدا لعلاج الورم الدبقي. تم الإبلاغ عن أن HBO يعزز نمو خلايا الورم الدبقي في نموذج الفئران من الورم الدبقي8 ويعزز تكوين الأوعية الدموية للورم عن طريق إحداث الإجهاد التأكسدي في ظل الظروف الفسيولوجية9. يعزز التعرض قصير المدى ل HBO تكاثر الخلايا السرطانية ، بينما يمنع التعرض المطول تكاثر الخلايا السرطانية10. يمنع HBO موت الخلايا المبرمج ويقلل من كثافة الأوعية الدموية الدقيقة للورم في الأورام الدبقية المزروعة تحت الجلد. ومع ذلك ، لا تظهر هذه التأثيرات في الورم الدبقي المزروع داخل الجمجمة15،16. أظهرت هذه الدراسة أن تثبيط معدل تكاثر الخلايا كان أعلى بشكل ملحوظ بالنسبة ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية في كل جرعة (كل P < 0.05) ، وكذلك لمجموعة HBO مقارنة بالمجموعة الضابطة (P < 0.05). تشير هذه النتيجة إلى أن HBO يمكن أن يعزز التأثير المثبط للأشعة السينية على تكاثر خلايا الورم الدبقي U251 وأن HBO وحده لا يعزز تكاثر خلايا الورم الدبقي هذه. قد يرتبط تأثير HBO على نمو الورم بمجموعة متنوعة من العوامل ، مثل موقع الورم وحالة التمايز ، بالإضافة إلى ضغط HBO ومدة HBO. في هذه الدراسة ، تم استخدام HBO عند 0.2 ميجا باسكال (2.0 ATA) لمدة 90 دقيقة ، وتكرر علاج HBO ثلاث مرات. ستتطلب العلاقات بين مدة HBO وتواترها وضغطها مع تكاثر خلايا الورم الدبقي U251 مزيدا من التحقيق. أشارت هذه النتائج إلى أنه مع زيادة جرعة الإشعاع (0 Gy و 2 Gy و 4 Gy و 6 Gy و 8 Gy) ، زاد تثبيط تكاثر الخلايا تدريجيا في مجموعات الأشعة السينية و HBO جنبا إلى جنب مع مجموعات الأشعة السينية ، وكان معدل الانتشار أقل بشكل ملحوظ بالنسبة ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية لكل جرعة إشعاعية. توضح هذه النتيجة أن HBO يمكن أن يعزز التأثير المثبط للأشعة السينية على تكاثر خلايا الورم الدبقي U251.
يمكن أن ينتج العلاج الإشعاعي أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) التي تسبب تلف الحمض النووي في الخلايا السرطانية. ومع ذلك ، فإن نقص الأكسجة في أنسجة الورم يقلل بشكل مباشر من إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ، مما قد يقلل من التأثير العلاجي للعلاج الإشعاعي على الخلايا السرطانية. في البيئة المكروية لفقدان الأكسجين ، من المحتمل أن ترتبط الخلايا السرطانية بذرات الهيدروجين من مركبات السلفهيدريل ، وهذا الارتباط يحيد الجذور الحرة الناتجة عن الإشعاع المؤين ويقلل من إصابة الحمض النووي للخلايا السرطانية. ومع ذلك ، في بيئة غنية بالأكسجين ، تتأكسد الجذور الحرة الناتجة عن الإشعاع المؤين بسرعة وقادرة على إتلاف الحمض النووي للخلايا السرطانية. قد تكون هذه هي الآلية المحتملة التي يمكن من خلالها ل HBO تعزيز التأثير المثبط للأشعة السينية على تكاثر خلايا الورم الدبقي U251.
تأثير HBO على الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251
مقايسة تكوين الاستنساخ بسيطة ومناسبة للخلايا الملتصقة. يعد تحضير معلقات الخلايا وكثافة التلقيح أمرا مهما لهذا الفحص. يجب أن تكون الخلايا مشتتة جيدا بدون مجموعات الخلايا ، ويجب ألا تكون كثافة التلقيح عالية جدا. يتمثل الحد من مقايسة تكوين الاستنساخ هذه في أنه يمكن فحص الخلايا الملتصقة فقط لتأثيرات HBO على الانتشار.
في هذه الدراسة ، كان SF أقل بكثير لمجموعة HBO (0.750 ± 0.023) من المجموعة الضابطة (1.000 ± 0.000) (P = 0.019) ، مما يدل على أن HBO لا يعزز نمو خلايا الورم الدبقي U251. تتوافق هذه النتيجة مع تلك الخاصة بفحص عد الخلايا. مع زيادة جرعة الإشعاع (0 Gy و 2 Gy و 4 Gy و 6 Gy و 8 Gy) ، انخفض SF تدريجيا وكان أقل بكثير ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية في كل جرعة إشعاع (كل P < 0.05) ، مما يدل على أن الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251 زادت بعد علاج HBO. بالإضافة إلى ذلك ، أشارت منحنيات البقاء على قيد الحياة لخلايا الورم الدبقي U251 ، بالإضافة إلى جميع المعلمات البيولوجية الإشعاعية ، إلى أن SF2 و D0 و Dq كانت أقل بكثير بالنسبة ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعة الأشعة السينية ، مما يشير إلى أن HBO يمكن أن يحسن الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي. يقال إن SF2 يرتبط ارتباطا وثيقا بمعدل بقاء الورم بعد العلاج الإشعاعي لمدة عامين ، ومعدل التحكم المحلي ، ومعدل التكرار17،18،19.
آثار HBO على دورة خلايا الورم الدبقي U251 وموت الخلايا المبرمج
تختلف خصائص الحمض النووي بين مراحل دورة الخلية. على سبيل المثال ، الحمض النووي الخلوي هو 2N في مرحلة G0 / G1 و 4N في مرحلة G2 / M. يمكن أن يرتبط يوديد البروبيديوم (PI) بالحمض النووي ، وتعكس شدة التألق للمركب بشكل مباشر حالة الحمض النووي داخل الخلايا. لذلك ، يمكن استخدام قياس التدفق الخلوي وتلوين PI للكشف عن دورة الخلية. مفتاح هذه التقنية التجريبية هو زيادة نفاذية الأغشية الخلوية التي تقلل من التصاق الخلايا. في الخلايا المعالجة بالإيثانول و Triton X-100 و EDTA ، يجب أن يصل التركيز النهائي ل PI إلى 50 ميكروغرام / مل للسماح بالكشف الدقيق عن توزيع دورة الخلية.
تتكون دورة الخلية من مراحل G0 / G1 و S و G2 / M ، والتي تلعب دورا مهما في تنظيم نمو الخلايا السرطانية. المرحلة G0 / G1 هي المرحلة التحضيرية لتخليق الحمض النووي أو المرحلة الأولى من تكاثر الخلايا ، في حين أن المرحلة S هي المرحلة النشطة من تكاثر الخلايا التي يكتمل فيها تكرار الحمض النووي. مرحلة G2 / M هي المرحلة التي يتم فيها توزيع المادة الوراثية وتشكل خلايا ابنة جديدة. يمكن لأي عامل يمنع مرحلة معينة من دورة الخلية أن يحفز التزامن الخلوي ، وبالتالي زيادة نسبية في نسبة الخلايا في مرحلةمعينة 20. الخلايا في مراحل دورة الخلية المختلفة لها حساسية إشعاعية مختلفة. على سبيل المثال ، تظهر الخلايا في المرحلة المبكرة G1 عداء إشعاعي ، في حين أن الخلايا في مرحلة G1 / S لديها حساسية إشعاعية مرتفعة قليلا. تتمتع الخلايا في المرحلة S بارتفاع معتدل من الحساسية الإشعاعية ، وتتمتع خلايا الطور G2 / M بأعلى حساسية إشعاعية. أظهرت هذه الدراسة أن النسبة المئوية لخلايا الطور G2 / M كانت أعلى بشكل ملحوظ في HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعات الأشعة السينية والتحكم فيها. ومع ذلك ، لم يكن هناك فرق كبير في النسبة المئوية لخلايا الطور G2 / M بين HBO و HBO جنبا إلى جنب مع مجموعات الأشعة السينية ، مما يشير إلى أن HBO يمكن أن يتسبب في توقف خلايا الورم الدبقي U251 في مرحلة G2 / M. يتوافق هذا الاستنتاج مع النتائج التي أبلغ عنها Kalns و Piepmeier21. لذلك ، فإن تزامن دورة الخلية في مرحلة G2 / M لا يمنع تكاثر الخلايا السرطانية فحسب ، بل يزيد أيضا من حساسية الخلايا السرطانية للعلاج الإشعاعي.
يلعب موت الخلايا المبرمج دورا مهما في نمو الأجنة البشرية وإصلاح الأنسجة واستقرار البيئة الداخلية. أظهرت هذه الدراسة أن موت الخلايا المبرمج لخلايا U251 كان أعلى بشكل ملحوظ لمجموعات HBO والأشعة السينية من المجموعة الضابطة ، وكذلك بالنسبة ل HBO جنبا إلى جنب مع مجموعة الأشعة السينية مقارنة بمجموعات HBO والأشعة السينية والتحكم ، مما يشير إلى أن HBO والأشعة السينية معا قد يحفزان موت الخلايا المبرمج لخلايا U251 وأن HBO يمكن أن يعزز موت الخلايا المبرمج الناجم عن الأشعة السينية. يرتبط موت الخلايا المبرمج ارتباطا وثيقا بنمو الورم وتطوره. تم الإبلاغ عن كل من الأشعة السينية و HBO للحث على موت الخلايا المبرمج للخلاياالسرطانية 10،15،16 ، وهو ما يتوافق مع نتائج هذه الدراسة. قد يعزز HBO موت الخلايا المبرمج عن طريق تنظيم التعبير عن الجينات المرتبطة بموت الخلايا المبرمج مثل هيدرولاز بروتين الأسبارتات (كاسباز) ، وسرطان الغدد الليمفاوية للخلايا البائية -2 (Bcl-2) ، وسرطان الغدد الليمفاوية B (Bax) 22. تلعب بروتينات عائلة الجينات Bcl-2 دورا مهما في تنظيم الحساسية الإشعاعية للورم. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي التعبير الجيني المتزايد ل Bcl-2 إلى معاداة موت الخلايا المبرمج الناجم عن الإشعاع ، بينما يمكن أن يؤدي الإفراط في التعبير عن جين Bax إلى تعزيز الحساسية الإشعاعية للورم23،24. يمكن ل HBO تحسين الحساسية الإشعاعية للورم عن طريق تقليل تنظيم تعبير Bcl-2 و Bcl-xl مع تنظيم تعبير Bax25،26.
باختصار ، يمكن استخدام HBO لعلاج الورم الدبقي لأنه يمكن أن يعزز موت الخلايا المبرمج وتثبيط الانتشار والحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي U251 عن طريق منع الخلايا في مرحلة G2 / M. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لتوصيف الآليات الجزيئية المتضمنة في قدرة HBO على تعزيز الحساسية الإشعاعية لخلايا الورم الدبقي والحث على موت الخلايا المبرمج.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
اي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Binding Buffer | Dickinson and Company | RH10 9RR | |
CCK-8 test kit | DOJINDO | NJ | Cell counting assay |
CELL FIT | cell cycle analysis (DNA content) | ||
CELLQUEST | apoptotic cell analysis | ||
DMEM and Annexin V-FITC | Gibco BRL | ||
flow cytometer | Dickinson | ||
Glioma U251 and U87 cell line | Shanghai Institute of Cell Biology | ||
hyperbaric oxygen chamber | Hongyuan Institute | ||
medical linear accelerator | Elekta Limited Company | ||
microplate reader | |||
MOD FITLT formac v1.01 | cell analysis--cell cycle phase | ||
trypsin | Hyclone Laboratories Inc |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved