微秒脉冲电场促进肝癌细胞凋亡及其机制

作     者：郑伟 陈新华 胡深 黄琦 

作者机构：安徽医科大学第二附属医院肿瘤科 浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室 浙江大学医学院附属第二医院产科 

出 版 物：《安徽医科大学学报》 (Acta Universitatis Medicinalis Anhui)

年 卷 期：2024年第8期

页      面：1370-1376页

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(编号:82003037) 安徽省转化医学研究院科研基金(编号:2022zhyx-C79) 浙江省科技健康计划(编号:2021KY719) 

主　　题：肝癌 微秒脉冲消融 凋亡 

摘      要：目的 初步探究微秒脉冲电场引起肝癌细胞HepG2凋亡的现象及其机制。方法 利用CCK-8检测不同参数的微秒脉冲电场对人肝癌细胞HepG2和人正常肝细胞L-O2增殖的影响，通过流式细胞术观察不同电场强度下微秒脉冲消融对HepG2细胞凋亡的影响；利用透射电镜观察消融后的HepG2细胞形态改变；通过转录组测序和生物信息学分析筛选消融组和对照组细胞间的差异表达基因；采用实时荧光定量PCR(qPCR)实验和蛋白质印迹实验验证HepG2细胞经脉冲消融后差异表达基因的RNA和蛋白表达改变。结果 CCK-8实验显示，随着电场强度的增加，微秒脉冲电场消融对肝癌细胞HepG2和人肝细胞L-O2的增殖和抑制能力也逐渐增加。但微秒脉冲电场对二者之间的消融能力没有显著性差异。在电压增加至1 600 V/cm时，微秒脉冲电场能够诱导HepG2细胞凋亡(P0.000 1),凋亡细胞比率近80%。透射电镜观察显示，微秒脉冲电场消融后，HepG2细胞膜发生破碎，其中线粒体形态不规则，出现了典型的凋亡小体。转录组学分析揭示参与微秒脉冲消融的主要基因有丝氨酸苏氨酸蛋白激酶1(TAOK1),卷曲蛋白家族受体3(FZD3),钙蛋白酶10(CAPN10),基质金属蛋白酶9(MMP-9)以及转化生长因子β-1诱导的转录本(TGFB1)等。qPCR实验证实在1 600 V/cm微秒脉冲消融后，HepG2细胞内TAOK1(P0.05)、FZD3(P0.01)的RNA表达水平上调，CAPN10(P0.001)、MMP-9(P0.01)和TGFB1(P0.05)的RNA表达水平降低。蛋白质印迹实验进一步证实TAOK1和FZD3在微秒脉冲处理后表达水平出现上升，而CAPN10、MMP-9和TGFB1的表达水平出现下调。结论 微秒脉冲电场消融可以有效促进肝癌HepG2细胞的凋亡，CAPN10、FZD3等基因可能参与微秒脉冲消融促进肝癌HepG2细胞凋亡的调控。