肝素对小鼠肝癌细胞Hca?F和Hca?P淋巴道转移的抑制作用
作者：王宏梅，魏巍，谢涛，康晓慧，左云飞 ，张嘉宁
【摘要】 目的 观察肝素对小鼠肝癌高转移株Hca?F和低转移株Hca?P细胞与冰冻淋巴结切片体外粘附和体内淋巴道转移的影响，探讨其作用的分子机制。方法 采用细胞黏附检测（Stamper?Woodruff Method）、组织化学、流式细胞分析等方法，观察和检测肿瘤细胞粘附和转移的情况。结果 肝素体外对小鼠肝癌细胞Hca?F和Hca?P与冰冻淋巴结切片粘附有明显的抑制作用，100U、150U肝素组与对照组比较有高度统计学意义（P＜0.01）；肝素体内对小鼠肝癌细胞Hca?F淋巴道转移也有明显的抑制作用，100U肝素组与对照组比较有统计学意义（P＜0.05）。结论 小鼠肝癌细胞Hca?F和Hca?P均有L?选择蛋白的表达，仅程度不同，L?选择蛋白的表达水平高低与Hca?F和Hca?P细胞的淋巴道转移潜能正相关，肝素竞争性抑制L?选择蛋白与其配体的结合过程，从而达到抑制肿瘤细胞转移的目的，这可能是肝素抑制肿瘤及其转移作用的分子机制之一，由此也说明L?选择蛋白介导和协助了Hca?F和Hca?P细胞的淋巴道转移。
【关键词】 肝素；L?选择蛋白；粘附；淋巴道转移
Hca?F和Hca?P是从小鼠腹水型肝癌细胞株H22中筛选出的特异性向淋巴道转移的细胞，Hca?F为高转移细胞株，淋巴结转移率高于80％，Hca?P为低转移细胞株，淋巴结转移率低于30％。研究表明[1,2 ]，不同淋巴结转移能力的Hca?F和Hca?P细胞中，Hca?F细胞的L?选择蛋白表达量明显高于Hca?P细胞，L?选择蛋白可能介导和协助了Hca?F和Hca?P细胞经淋巴道的转移。实验表明[3]，肝素可以抑制L?、P?选择蛋白与sLeX的结合，这提示肝素可能是L?选择蛋白配体的竞争物。本实验采用Hca?F和Hca?P细胞，以615小鼠为研究对象，观察不同浓度肝素对冰冻淋巴结切片体外粘附和体内淋巴道转移抑制作用的影响。
1 材料与方法
1.1 材料
小鼠腹水型肝癌高低转移株细胞Hca?F和Hca?P，由大连医科大学病理教研室克隆并冻存。615小鼠，普通级，8周龄，雄性，体重20～23g，由大连医科大学动物中心繁育提供，动物合格证号SCXK（辽）2002-0002。肝素钠（150U/mg，进口分装，上海生物所）；RPMI1640完全培养液（HyClone公司）；新生小牛血清（中美合资兰州民海生物工程有限公司）；青链霉素（GIBCO/BRL公司）；CFSE（Fluka公司）。CO2恒温细胞培养箱（美国，HEPA公司）；普通显微镜（日本，Olympus公司）；倒置显微镜（日本，Nikon公司）；THZ?C恒温振荡器（江苏省太仓市实验设备厂）；流式细胞仪（美国，BD公司）；石蜡切片机（德国）；恒温冷冻切片机（英国）。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养 分别复苏Hca?F和Hca?P细胞，接种至正常615小鼠腹腔，7天后无菌条件下抽取腹水，再次接种于正常615小鼠腹腔，5天后无菌条件下抽取非血性腹水，以PBS缓冲液洗涤1次，将细胞加入含10％灭活的小牛血清、RPMI1640完全培养液中（含青霉素100 U/ml，链霉素100 μg/ml），培养24h以使巨噬细胞贴壁，收集悬浮液，离心收集细胞。
1.2.2 体外粘附抑制实验(Stamper?Woodruff Method) 配制终浓度为50U、100U、150U不同肝素浓度细胞悬液（2×105/ml），不加肝素的细胞悬液做对照，37℃温育10min。取正常615小鼠腹股沟、腋窝淋巴结做连续冰冻淋巴结切片（厚7μm），分别加入200μl不同肝素浓度的细胞悬液和对照液，37℃共温育16h，取出后倒去剩余液体，加入生理盐水，轻轻晃动洗涤1次，置于7℃冰箱30min，然后用冷生理盐水震荡洗涤（40r/min，1min）3次，洗去未黏附细胞。95％冷乙醇固定5min，HE染色（苏木素?伊红染色，hematoxylin?eosin staining），观察细胞粘附部位及数量，随机计数5个低倍视野（100×）并照相保存。实验重复六次。
1.2.3 体内淋巴道转移抑制试验 本实验分对照、100U肝素2组，每组10只小鼠。分别制备Hca?F和Hca?P细胞悬液（6×107/ml），配制成100U肝素浓度细胞悬液，生理盐水细胞悬液做对照，37℃温育10 min。取50 μl（3×106个细胞）细胞悬液正常615小鼠足垫注射， 以后每隔 3 天100U肝素组足垫再注射50 μl 100U肝素溶液, 对照组再注射生理盐水50 μl。4周后颈椎脱位法处死小鼠，取同侧腘窝、腹股沟、腋窝淋巴结，称其重量，然后4％中性甲醛固定，石蜡切片，HE染色，镜下观测转移发生情况，只要一个部位淋巴结可见肿瘤细胞浸润便确定为发生转移。
1.2.4 淋巴结归巢实验 本实验Hca?F和Hca?P细胞各分对照、100U肝素2组，每组5只615小鼠。配制100U肝素浓度细胞悬液（2×107/ml），生理盐水细胞悬液做对照，37℃温育10 min。然后加入CFSE[4]（羧基荧光素二乙酸盐琥珀酰亚胺脂，终浓度为5 μM），37℃温育20 min。正常615小鼠足垫注射50 μl（1×106个细胞），1 h、12 h后颈椎脱位法处死小鼠，取同侧腘窝、腹股沟、腋下淋巴结，在0.5ml生理盐水中，剪碎淋巴结，装入Ep管中，加入0.1％胶原酶1 μl降解30 min，避光保存，尼龙膜筛网过滤，流式细胞仪检测Hca?F和Hca?P细胞经淋巴道转移到淋巴结的细胞百分率，并显微计数分析。按下列公式出转移到淋巴结的肿瘤细胞个数。
转移肿瘤细胞数=细胞数/ml×1/2×肿瘤细胞转移百分率
1.3 统计学分析
数据分析采用SPSS10.0统计软件进行检验分析, 组间比较采用单因素方差分析法（One?Way ANOVA）。
2 结果
2.1 体外粘附抑制实验结果
在Hca?F和Hca?P细胞与冰冻淋巴结切片共温育16 h的对照组中，粘附结合的细胞数Hca?F明显多于Hca?P，且粘附部位多发生在被膜下窦，也有些粘附于小梁区和皮质浅层，见图1。加入不同浓度肝素处理后，其粘附细胞数量均下降，呈剂量效应关系，与对照组相比，100U、150U肝素组抑制效果尤为显著，粘附数量少，被膜下窦部位几乎无黏附，P＜0.01，差异有高度统计学意义，见图2。
2.2 体内淋巴道转移抑制实验结果
2.2.1 小鼠淋巴结重量比较 Hca?F细胞100U肝素组与对照组各部位淋巴结重量相比，明显低于对照组，见表1（P＜0.05），差异有统计学意义；而Hca?P细胞100U肝素组与对照组各部位淋巴结重量相比，低于对照组，见表2，但P＞0.05，差异无统计学意义。表1 Hca?F细胞100U肝素组与对照组淋巴结重量的比较
2.2.2 小鼠淋巴结组织切片观察 淋巴结切片HE染色，显微镜下观察各淋巴结肿瘤细胞浸润情况，可见肿瘤细胞浸润的淋巴结多发生在腹股沟，淋巴结的正常结构被破坏，肿瘤细胞大多成团、成片浸润在被膜下窦，其次是髓窦，严重的淋巴结几乎被肿瘤细胞所取代。未发生肿瘤细胞转移的淋巴结常可见炎性细胞的大量浸润。Hca?F对照组肿瘤细胞淋巴结转移率为88.9％，100U肝素组淋巴结转移率为44.4％；Hca?P对照组肿瘤细胞淋巴结转移率为22.2％，100U肝素组淋巴结转移率为12.5％，见图3。χ 2检验，100U肝素对Hca?F细胞向淋巴结转移有良好的抑制作用，与对照组比较, P=0.046，差异有统计学意义（P＜0.05）；而100U肝素对Hca?P细胞向淋巴结转移同样有抑制作用，与对照组比较，P=0.6，差异无统计学意义。
2.3 淋巴结归巢实验结果
CFSE荧光染色后，流式细胞仪检测1 h、12 h转移到淋巴结的Hca?F和Hca?P细胞的百分率，并显微镜下计数。100U肝素组与对照组相比，转移到淋巴结的肿瘤细胞数减少，P＜0.05,差异有统计学意义，见图4。可见肝素对Hca?F和Hca?P细胞向淋巴结转移有明显的抑制作用。
3 讨论
3.1 L?选择蛋白在肿瘤淋巴道转移中的作用
L?选择蛋白为Ⅰ型跨膜糖蛋白，由324个氨基酸残基构成，其基因定位于1号染色体长臂上。L?选择蛋白组成性地表达于大多数白细胞表面，其正常生理功能是作为淋巴细胞到达外周淋巴结的“归巢”受体。Irjala等[5]提出L?选择蛋白介导淋巴细胞进入和游出淋巴结是通过与淋巴系统不同部位的不同配体相结合，从而实现淋巴细胞的“归巢”和再循环。
有研究认为肿瘤细胞的淋巴道转移与淋巴细胞的“归巢”现象有相似之处 [6，7] 。Hca?F和Hca?P是分别具有高、低淋巴道转移潜能的小鼠肝癌细胞株，刘敏等[1，2]研究结果表明，在Hca?F和Hca?P细胞表面均有L?选择蛋白的表达，且Hca?F细胞的表达量明显高于Hca?P细胞；体外粘附实验结果表明Hca?F细胞与615小鼠冰冻淋巴结切片的粘附力较强，而Hca?P细胞的粘附力较弱，与L?选择蛋白的表达程度相一致。用抗L?选择蛋白的抗体阻断后，Hca?F细胞与冰冻的615小鼠淋巴结切片之间的黏附程度显著降低，并呈剂量依赖关系。因此推测L?选择蛋白可能介导和协助Hca?F和Hca?P细胞经淋巴道的转移，其作用机制和过程类似淋巴细胞的归巢，以受体?配体对的形式参与肿瘤细胞的淋巴道转移。
3.2 肝素抑制肿瘤转移的机制
肝素是一类结构异常复杂的糖胺聚糖，主要是由糖醛酸和葡萄糖胺以1→4糖苷键连接起来的重复二糖单位组成的多糖链的复合物。因其所含重复单位的不同，分子量变化很大，大约在4 000～20 000之间，而二糖单位上的N?硫酸化、O?硫酸化和N?乙酰化等多种方式的取代使肝素产生了巨大而复杂的结构。与肝素复杂结构相对应的是肝素具有多种生物学功能，除具有公认的抗凝血及其相关的抗血栓生成活性以外，近年来发现肝素还具有抑制平滑肌细胞增殖、抗炎症、抗肿瘤、抗病毒以及增强机体免疫等功能，并且这些生物学活性同其抗凝血活性无关，而是与肝素的特异结构密切相关[8]。
一般来说，糖蛋白、糖脂和蛋白聚糖上唾液酸化、岩藻糖基化或硫酸化的聚糖是L?选择蛋白的天然配体。四糖结构sLeX（sialyl Lewis X）和sLeA（sialyl Lewis A）是已知的L?选择蛋白所能识别的最小配体单位。实验表明，肝素可以抑制L?、P?选择蛋白与sLeX的结合，这提示肝素是L?选择蛋白配体的竞争物,阻断L?选择蛋白与其配体的结合过程，可能抑制L?选择蛋白阳性的肿瘤细胞经淋巴道的转移。
体外粘附实验结果表明，在用不同浓度肝素处理之后，Hca?F和Hca?P细胞与615小鼠的冰冻淋巴结切片之间的粘附程度降低，并呈剂量效应关系。体内淋巴道转移和淋巴结归巢实验结果也说明，肝素对Hca?F和Hca?P细胞的淋巴道转移有明显的抑制作用。小鼠肝癌细胞Hca?F和Hca?P均表达L?选择蛋白，但表达量不同，肝素竞争性抑制或阻断L?选择蛋白同其配体的结合过程，降低了肿瘤细胞的粘附，从而达到抑制肿瘤细胞淋巴道转移的目的，这可能是肝素抑制肿瘤及其转移作用的分子机制之一，由此也说明L?选择蛋白参与了Hca?F和Hca?P细胞的淋巴道转移。
【】
［1］ 刘敏，王莉芬，朱杰，等. L?选择蛋白可能介导小鼠肝癌Hca?F细胞经淋巴道转移的研究/[J/]. 解剖学报，2004，35（5）：502?506.
/[2/] 刘敏，朱杰，杨佩满，等. L?选择蛋白在小鼠肝癌细胞高低转移株Hca?F、 Hca?P的表达及与肿瘤转移潜能的相关性/[J/]. 解剖进展，2003，9（2）：100?104.
/[3/] Nelson RM, Cecconi O, Roberts WG, et al. Heparin oligosaccharides bind L? and P?selectin and inhibit acute inflammation/[J/]. Blood, 1993, 82 (11):3253?3258.
/[4/] Li X, Dancausse H, Grijalva I, et al. Labeling Schwann cells with CFSE?an in vitro and in vivo study/[J/]. Journal of Neuroscience Methods, 2003, 125(1?2):83?91.
/[5/] Irjala H，Johansson EL，Grenman R, et al. Mannose receptor is a novel ligand for L?selectin and mediates lymphocyte binding to lymphatic endothelium/[J/]. J Exp Med，2001, 194(8):1033?1041.
/[4/] Qian F, Hanahan D, Weissman IL. L?selectin can facilitate metastasis to lymph nodes in a transgenic mouse model of carcinogenesis/[J/]. Proc Natl Acad Sci USA, 2001, 98(7): 3976?3981.
/[5/] Borsig L, Wong R, Hynes RO, et al. Synergistic effects of L? and P?selectin in facilitating tumor metastasis can involve non?mucin ligands and implicate leukocytes as enhancers of metastasis/[J/]. Proc Natl Acad Sci USA, 2002, 99 (4): 2193?2198.
/[8/] 高宁国,程秀兰,杨敬，等. 肝素结构与功能的研究进展/[J/]. 生物工程进展，1999，19（5）：4?13.
