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恶性肿瘤是威胁人类生命的顽疾之一,国内外学者一直致力于攻克肿瘤的研究。日本梅村晋一郎于1989年首次发现并提出超声激活血卟啉具有抗癌效应,并将之命名为声动力学疗法(Sonodynamic Therapy,SDT)。SDT解决了在光动力疗法中激光不能穿透组织以及深入组织内部的缺陷,以其巨大的临床应用潜力而倍受人们的关注,因而在近年来取得了迅速的发展。国内外学者以离体培养的肿瘤细胞和动物的实体肿瘤为模型,就SDT法的临床可行性进行了广泛的研究,但是SDT抗肿瘤的细胞分子生物学机制有待于进一步的深入研究。 本论文借鉴前人的研究结果,承担了国家自然科学基金资助项目“超声激活血卟啉抗肿瘤的细胞分子生物学机制”的部分工作,以肿瘤细胞的体外培养技术为基础,采用不同频率的超声探头,对离体培养的SMMC-7721人肝癌细胞系、K562人白血病细胞进行了杀伤效应的研究。主要研究内容为:通过MTT法筛选声照参数;在MTT检测结果基础上选择了特定的声照参数,通过光镜H-E染色、PI-HO33342双重荧光染色、扫描电镜技术和透射电镜技术研究了超声处理后不同介质中声照细胞的显微和超微结构的变化;结合TBA显色法和克隆形成实验来检测超声处理对不同介质中细胞脂质过氧化的影响和声照细胞增殖能力的变化;用DNA片段琼脂糖凝胶电泳法来检测超声激活血卟啉促使不同介质中肿瘤细胞凋亡的现象,以此来探讨SDT的杀伤机制。经过大量的研究,目前获得的实验结果如下所述: 1 通过MTT法对在一定的血卟啉浓度(100μg/mL)下,频率不同(1.6MHz、2.0MHz和2.6MHz、3.0MHz)而能量固定(3.0W/cm~2)、处理时间不同的超声在不同的声照介质中对两种人体肿瘤细胞系进行声照参数的筛选,结果发现不同介质中的两种人体肿瘤细胞对不同声照参数有不同的反应。(1)1.6MHz频率的超声结合血卟啉在声照能量为3.0W/cm~2时对生理盐水、磷酸盐缓冲液、RPMI1640溶液,完全培养基,D-Hank’s液和Hank’s液这6种介质中的SMMC-7721细胞和K562细胞具有协同杀伤的作用;并且在1.6MHz频率、3.0W/cm~2能量下,肿瘤细胞的杀伤效果与声照时间呈正相关;在此声照参数下K562细胞比SMMC-7721细胞更容易受到损伤。(2)2.6MHz频率的超声及超声结合血卟啉在声照能量为3.0W/cm~2时对生理盐水、磷酸盐缓冲液、RPMI1640溶液,完全培养基,D-Hank’s液和Hank’s液这6种介质中的SMMC-7721细胞和K562细胞具有不同杀伤的效应;两种人体肿瘤细胞在简单介质中(如生理盐水、磷酸盐缓冲液)的杀伤效果优于复杂介质 (如RPMll640溶液,完全培养基)。 二 利用光镜H。E染色、PIHO33342双重荧光染色、扫描电镜技术和透射电镜技术观察超声处理后生理盐水与完全培养基中两种人体肿瘤细胞形态结构的变化,证实声动力学疗法通过破坏肿瘤细胞显微与超微结构,尤其是对肿瘤细胞膜和膜性细胞器的通透性和结构的损伤,而导致肿瘤细胞死亡和凋亡。实验中还发现两种介质中超声及超声结合血叶琳对细胞膜的损伤方式有所不同,生理盐水中细胞膜的损伤方式表现为细胞膜破损出现空洞、小孔,而完全培养基中细胞膜的损伤方式表现为细胞膜撕裂。 3 通过TBA显色法检测了不同介质中2.6MHZ频率的超声结合血叶咐处理对两种人体肿瘤细胞脂质过氧化程度的影响,发现不同的肿瘤细胞在不同介质中脂质过氧化程度不同,其中简单介质中脂质过氧化程度较高。 4 克隆形成实验反映了肿瘤细胞增殖能力情况的变化,研究中检测到生理盐水、PBS、RPMI 1640培养基及完全培养基四种介质中的K562细胞经超声结合血叶琳处理后的相对克隆形成率分另u为 4.94%、6.85%、5*77%和 10、15%,表明神审照的肿瘤细胞的增殖能力大大降低。 5 DNA片段琼脂糖凝胶电泳法检测到肿瘤细胞凋亡。表明在2.6MHZ频率3.Ow/cm‘声照参数下不同的肿瘤细胞,不同的介质中细胞凋亡的程度有所不同,同时也证实超声激活血叶晰诱导肿瘤细胞凋亡是抗癌效应途径之一。 综上述,本论文的实验结果为,SDT对 SMMC刁 和 K562肿瘤细胞的杀伤效应表现在细胞显微、亚显微结构的变化和线粒体掳琅酸脱氢酶活性、细胞膜系统的变化、细胞的增殖能力的变化以及细胞凋亡等方面,提出了SDT促使SMMC-772和 K562肿瘤细胞死亡的同时伴有细胞凋亡的作用模式。研究中发现在一定实验条件下一定介质中确实存在国外学者提出的单线态氧等自山基对肿瘤细胞的杀伤作用,但应不是SDT抑癌作用的唯一机制。不同介质中SDT杀伤效果和方式的不同表明SDT抗肿瘤机制存在多种模式,且受不同理化因子和复杂的生物学因素交互影响。本文的研究成果对于丰富和发展SDT理论,深入了解SDT抗癌机制研究具有一定的重要意义,并为SDT的临床治疗提供了相应的基础研究依据。