培养的不同分化程度的人大肠癌细胞内质网结构特点

培养的不同分化程度的人大肠癌细胞内质网结构特点 培养的不同分化程度的人大肠癌细胞内质 网结构特点 7{? 中国医科大学JChirrMedUniv第29卷第3期2000年6月’161’ }I|一-t’{ 一培/养的不同分化程度的人大肠癌细胞内质网结构特点 / 冯树张福 //苏若萍李家滨宋今丹 (年酉萑l_科军学院细胞生物学教研室,沈用110001) 7’ 摘要目的;探索培养的人大肠癌细胞内质网膜系蜿超微结构与其分化程度问的关系.方法:采用透射电境技 术和扫描电境技术分别观察了培养的高分化和低分化太肠癌细胞未CCL229和CCL227内盾同膜微知结构和分 布.结果:透射电镜观察结果显示;高分化知JI包CCL229内质同较丰富,呈小泡状和扁平童状分布干核周夏质膜下 胞质中,其伪足中亦见丰富的内质同.低分化的CCL227细胞中内质网较少,呈小泡状,短管状分布干胞质中.扫描 电境观察两个细胞束内质同立体结构显示:内盾网在敷量和分市上 与透射电境观察结果相似.结论:培养的人大肠 癌细胞内质网的敷量和分布与细胞的分化程度有关,高分化细胞的 内质网较丰富且分布干整个细胞中. 关键词-;竺式目恕一暑{啦 Ultra.structuralCharacteristicsofEndoplasmicReticuluminColorectal CarcinomaCellLineswithDifferentDifferentiationDegrees FengShu,ZhangFuhui,SuRuoping,LiJiabin,SangJindan (DepartmentofGe1]Biology,Co1]egeofBasicMedicalSciencestChinaMedicalUnivemlty,Shenyaag,110001) ABSTRACTObjective:Ouraimwastoexploretherelafionshwbetweentheultrastructureofendoptasmic reticulum(ER)incolorectalcarenomaceltsandthedifferentiationdegreeofthecs.ncercells.Methods;Theultra structureofERenwellandpoorlydifferentiatedhumancolorectaIcarcinomaeelIIineswasobservedbytransmis— sionelectronmicroscope(TEM)andscanningelectronmicroscope(SEM).ResultsWl【differentiatedceilline CCL229hadgreatamount0fER,whichconsistedofacomplexsystem0ftubules,lamel|ae,and~1attenveslclest anddistributedthroughoutthecytoso1.Largeamountofvesicle—llkeandfla ttencisternalERwas/oundinpseu— dopodia.Poorlydi~ferentiatedcelllineccL227hadrelativelylessER.Under SEM,theamountanddistributionof ERweresimilartothoseunderTEM.Conclusion:ERncuhuredhumancolore ctaIcarcinomacellsisintimatedly associatedwithitsdifferentiationdegree.thewell-differentiatedceilshaveric herERthanpoorly-differentiated ceIls. KEYWORDSendoplasmicreticulum’coloreetalcarcinomaeelI}differentiaton 内质网(endoplasmicreticulum,ER)是由膜性 小管,小泡及扁平囊连结而成的连续性网状结构,遍 布于细胞质中,故称之为内质网膜系统.它是真核细 胞中重要的细胞器,在蛋白质合成,脂类合成,物质 运输以及细胞其它膜性细胞器的形成等方面均起着 重要的作用].细胞发生癌变后,其结构和功能均发 生改变.分化程度是肿瘤细胞恶性型的重要指 标匝.迄今,有关培养的不同分化程度的大肠癌细 胞ER微细结构的比较研究尚未见报道.本研究利 用透射电镜技术和扫描电镜技术,对培养的高,低分 化程度的人大肠癌细胞ER的微细结构和三维结构 进行了比较研究,以期探讨不同分化程度大肠癌细 ‘国家自然科学基金重大资助项目+3904005 研究生,瑰在中国科学院沈阳应用生态研究所 胞ER的微细结构与分布的特点. 1材料与方法 1.1细胞与细胞培养 高分化人大肠癌细胞系CCL229及低分化人大 肠癌细胞系CCL227均由美国哈佛大学Dana-Far- ber肿瘤所惠赠.细胞在含1O小牛血清的DMEM 培养液(GlBc0),5CO:,370C条件下培养.取对数 生长期细胞用于透射电镜观察,用于扫描电镜观察 的细胞接种于培养皿内的盖玻片上. 1.2透射电镜标本制备和观察 取对数生长期细胞,以PBS洗3次,迅速以 2.5戊二醛固定2h,二甲砷酸盐缓冲液漂洗后, 用1锇酸固定30rain,蒸馏水洗去残余锇酸,经 乙醇和丙酮梯度脱水,Epon812树脂包埋聚合,超 中国医科大学第29卷 薄切片(LKB2088型超薄切片机),用醋酸铀和柠 檬酸铅双重染色,在透射电镜(日立H600型)下观 察. 1.3扫描电镜标本利备和观察 1.3.1高锰酸钾固定液的制备:根据宋今丹?法配 制.首先配制柠檬酸纳缓冲液:60mmol/L柠檬酸 三钠,25mmol/L氯化钾,35mmol/L氯化镁,pH 7.4,7.8.将高锰酸钾(Sigma)溶于柠檬酸纳缓冲 液(终浓度为125mmol/L),待全部溶解后即可使 用. 1.3.2扫描电镜标本的制备和观察:取盖玻片培养 48h的细胞,用上述柠檬酸钠缓冲液漂洗3次,在 高锰酸钾固定液中固定7min,用柠檬酸钠缓冲液 洗去残余的高锰酸钾固定液,经3O,100乙醇 梯度脱水,醋酸异戊酯置换,CO:临界点干燥(日立 HCB2型临界点干燥仪),喷金镀膜(BIKOTB一3 型离子镀膜机)后,在扫描电镜(日立S-450型)下 观察. 2结果 2.1透射电镜下高,低分化人大肠癌细胞ER的微 细结构 透射电镜下,高分化人大肠癌细胞CCL229呈 圆形或多边形,表面突起和伪足较多,核大,圆形或 髓圆形,核膜较平滑,有切迹,常染色质丰富,可见1 ,z个致密核仁,细胞质相对较少,游离核糖体随意 分布.细胞质中内质同含量较丰富,核周可见许多泡 状,短管状内质网,距核较远的胞质中可见平行排列 及非平行排列的扁平囊样ER.在细胞伸出的伪足 中亦含有丰富的小泡状及扁平囊样ER,沿伪足纵 轴方向分布(图1).胞质中亦可见许多线粒体和大 小不等的溶酶体,高尔基体较发达 图1透射电镜下高丹化大肠癌细胞CGL289ER结构X8000- Fig.1Ultrastructu~ofwelId汪 ferentiatedco[o~cta[carciao~cel?ineCCL229underTEMX8000 图2透射电镜下低分化大脑癌细胞CCL227ER结构X6000 Fig.2UItrastructureofpoorlydifferentiated~olorecta[carcinomacelllineC CL227underTEM×6000 图3扫描电镜下高丹化大肠癌细帕CCL229ER结构×7500 Fig3Uhrastruccureofwelldifrentiatedco]orecta]carcinomacelllineCCL22 9underSEM×7500 图4扫描电镜下低分化大肠癌细咆CCL227ER结构X5500 Fig.4Ultrastructureofpoorlydifferentiatedcoloreeta]carcinomacelllineC CL82underSEM×5500 第3期冯树等.培养的不同分化程度的人大脑癌细胞内质同结构特 -163? 低分化大肠癌细胞CCL227较高分化细胞 CCL229异形性更为明显,细胞表面突起及伪足较 少,核质比较大,核膜有较深的切迹.胞质中ER明 显减少,为小泡状,短管状分布于距核较远的胞质 中,细管样ER较少.胞质中可见大量的游离多聚核 糖体.线粒体较少但较大,高尔基器不发达,溶酶体 较少(图2). 2.2扫描电镜下高,低分化大肠癌细胞ER立体结 构 扫描电镜下高分化大肠癌细胞CCL229ER丰 富,密集,为由细管状ER络织而成的网状结构.以 核周为中心向外伸展,贯穿整个胞质直达伪足,ER 小管末端可见囊泡样膨大(图3).低分化大肠癌细 胞CCL227ER较稀疏,为细管状和小囊掸ER连接 接而成的网状结构(图4) 3讨论 以往对ER微细结构的研究多限于光镜及透射 电镜下常规切片的观察,但这些方法均不能揭示内 质网的垒貌性结构与分布.宋今丹建立了高锰酸钾 固定技术和喹啉蓝DioC6[荧光染色法成功地在相 差显微镜,荧光显微镜,共焦激光扫描显微镜,透射 电镜和扫描电镜下垒貌性地显示正常培养细胞及癌 变细胞的整装ER结构口],使人们对正常和癌变 细胞内ER的分布有了进一步的认识. 本研究中,透射电镜下观察的结果表明,培养的 高分化人大肠癌细胞CCL229ER较丰富,呈小泡 状,短管状,扁平囊l状分布于核餍及质膜下胞质中, 在伪足中亦可观察到丰富的ER.低分化大肠癌细 胞CCL227中,ER较CCL229细胞少,多为小泡 状,短管状分布于胞质中,胞质中有大量的游离核 糖体.鉴于常规电镜方法只能观察到ER的局部结 构而无法垒貌性地显示ER的立体结构,故又应用 宋今丹建立的高锰酸钾扫描电镜技术对上述两个细 胞系细胞的整装ER立体结构进行了观察比较.结 果亦显示,高分化细胞CCL229中ER较丰富,密 集,由细管状ER络织成三维网状结构,以核为中心 向外延展,并伸入伪足;低分化细胞CCL227ER较 稀疏,为细管状和小囊泡状ER连接而成的网状结 构,与透射电镜下观察的结果相吻合,充分表明高 分化人大肠癌细胞CCL229的ER比低分化细胞 CCL.227丰富. 内质网是一种高度特化的具有合成分泌蛋白功 能的细胞器,其发达程度被看作是细胞分化和功能 状态的表征.本研究观察到,低分化大肠癌细胞 CCL227的ER不如高分化细胞CCL229的丰富.且 见大量游离多聚核糖体,反映出低分化大肠癌细胞 能较活跃地合成细胞生长和增殖所必需的内源性蛋 白质,而合成功能性分泌蛋白的能力较小.CCL229 为高分化,高侵袭性大肠癌细胞系],其高侵袭性亦 与其细胞超微结构有关.高进口等曾通过光镜和电 镜观察发现,癌细胞的伪足在其侵袭过程中具有重 要作用.癌细胞侵袭时通过丝状伪足抓住靶器官表 面的突起物,进而以丝状曲足为前导向器官内侵入. 这种侵入过程要求癌细胞不断释放蛋白溶解酶以破 坏基底膜等屏障.本研究观察到CCL229细胞具有 大量的突起和伪足,突起和沩足中含大量ER,这可 能为其高侵袭性的结构基础. 参考iumpe~anganateJstTutB[o.199】.107—109 4朱亚勤,宋今丹致癌药橱作用后内质网膜系统和亚显敬结构的 改变中华物理医学杂志,1993.15(1)22,24 5李旦.宋今丹.癌基因转染后的细胞内质网膜系统超徽结构的变 化.中华物理医学杂志.1995,l8(1)-1,3 5孙宝栋.宋夸丹.大肠癌细胞件外侵袭力和相关生物学特性的比 较研究.细胞生物学杂志,1996.】8(4):185,188 7StephenJ.BradleySJIncreasedexpressionoftheepidermal growthfactor.nhumancoloncarcinomaoettsArchSurg 1986.121}1242—1246 8高进.肿瘤细胞侵袭性的研究见:王蘅文主编.实验肿瘤学基 础.北京人民卫生出版社,1992.195,209 (1999.013收稿)