背景 乏氧是实体瘤中常见的现象。乏氧可诱导肿瘤细胞表型的变化如p53基因的突变以及Bcl-2的扩增等，从而导致其生物学特性的改变，如放射敏感性的降低[1]。临床常用的放射治疗射线(x线或γ线)为低LET射线，对这类射线，乏氧情况下要得到有氧时的同等生物效应，剂量就需要增加2.5～3倍，这种现象称为氧效应。同时，乏氧肿瘤细胞对某些化疗药物的抵抗性也增加。如果用足够剂量单次照射肿瘤，肿瘤内大多数放射敏感的氧合好的细胞将被杀死，剩下的那些活细胞将是乏氧的。因此，照射后即刻的乏氧分数将会接近100％，然后逐渐下降并接近初始值，这种现象称为再氧合(re-oxygenation)。 再氧合对临床放疗具有重要意义。从原则上讲，应根据不同肿瘤的再氧合程度进行分割照射的调整，但要达这一点，需要解决测定乏氧以及再氧合的技术问题。鉴于乏氧对于肿瘤治疗的重要性，人们一直致力于研究检测乏氧状态的方法。氧电极法是目前公认的直接测定组织乏氧状态的可靠方法，并被认为是组织氧合水平检测的“金标准”，但也存在一些不足：①氧电极法为侵入性方法，只适用于体表肿瘤，其临床应用受到很大限制；②该方法对组织氧平均水平的反映受组织氧合水平的影响，特别是氧合水平低时，检测敏感性差，这在化学法测量时更为明显。③由于肿瘤组织的异质性，虽然该技术采用了多通道穿刺测量，但所得结果仍不能反映肿瘤的整体氧合状态。但目前，氧电极法仍被作为其他组织氧合水平测定方法的常规对照技术。 利用放射性核素如18F、3H、123I、131I、62Cu、99mTc等标记的乏氧组织显影剂进行单光子发射型计算机断层显像(SinglePhotonEmissionComputedTomography,SPECT)或正电子发射断层显像(PositronEmissionTomography,PET)可以对乏氧进行定性和定量检测，具有无创性、定量化、可重复性等特点，可动态地检测肿瘤的整体乏氧状态，是目前乏氧检测研究最为集中的技术之一。但目前还很少利用乏氧显像研究肿瘤再氧合，由于肿瘤的氧合状态是动态的变化过程，充分利用乏氧显像这一无创、重复性强的技术动态检测肿瘤的再氧合，是其较其他乏氧检测技术更为突出的优势。 鉴于上述问题，本研究课题组对乏氧显像剂18F-FETNIM进行了比较全面的动物实验及细胞实验研究，探讨利用乏氧显像研究肿瘤再氧合的可能性，为深入研究肿瘤乏氧以及再氧合开辟新的途径。 目的 利用观察SPC-A-1人肺腺癌细胞系在有氧培养或乏氧培养条件下接受不同剂量X线照射后对18F-FETNIM的摄取变化；同时利用BALB/c裸鼠SPCA-1人肺腺癌移植瘤模型，观察肿瘤在接受不同剂量X线照射后对上述显像剂的摄取变化。 材料与方法 1、细胞实验：贴壁生长的SPCA-1人肺腺癌细胞，分别进行有氧培养和无氧培养。有氧培养5组采用常规氧气浓度培养(37℃，5％CO2，90％DMEM培养基+10％胎牛血清)；乏氧培养组5组于乏氧培养箱中培养(GalaxyR智能型三气培养箱，可控制0.1％～1％的氧气，平衡气体含1％O2,94％N2，5％CO2,37℃，90％DMEM培养基+10％胎牛血清)中培养3小时后，分别接受0，2，4，6，8Gy照射。照射后各培养瓶内加入3.7MBq的FETNIM，分别于加入显像剂后5、30、60、120、180分钟后消化、取样，将所取细胞悬液离心，分别测定细胞部分和培养液部分的放射计数，计算两者比例(Cin/Cout)，然后测定活细胞数量(台盼蓝拒染法)，计算单细胞平均摄取率，比较细胞在不同培养环境下以及接受不同剂量X线照射后对乏氧显像剂的摄取变化，并绘制时间活性曲线(TAC)。 2、动物实验：荷瘤裸鼠45只，在移植瘤长到1cm后，随机分为3组，每组15只，分别接受0、10、20GyX线照射，照射前后首先采用阳电极测量肿瘤内氧分压，照射后3小时尾静脉注射3.7MBq的FETNIM，分别于注射后30、60、120、180分钟后处死各三只裸鼠，取肿瘤和血液、肌肉标本并分别称重，粉碎后进行放射性计数，计算肿瘤/正常组织的相对摄取比例(靶/非靶)。分别于注射18F-FETNIM后1小时、2小时全身静态后位平面显像。 结果 1、细胞实验 ①乏氧细胞在各时间点的摄取明显高于有氧细胞(P＜0.01)且随着时间的推移逐渐增高，在3h时Cin/Cout=7.32±0.74，是有氧组的2.9倍； ②照射后，两组细胞的摄取均高于未照射时(P＜0.05)，且照射剂量越高，相同时间点摄取增高越大，但并无统计学差异(P＞0.05)。 2、动物实验： ①所有荷瘤裸鼠的肿瘤均呈现阳性显像，1h肿瘤开始显像，2h后显像清楚且随着肿瘤的增大显像清晰度增高，CT示肿瘤内有坏死，H&E染色示肿瘤内有坏死组织。 ②在未照射组中，随时间推移，肿瘤对18F-FETNIM的摄取逐渐下降。但肿瘤比正常组织的比值(肿瘤比血液T/B、肿瘤比肌肉T/M)随时间的增加而增加，2小时达最高后逐渐下降。 ③放疗后比未放疗肿瘤在各时间点摄取均增加(F=19.50，P＜0.05)，且随着放疗剂量的增加而增加，但10Gy与20Gy之间，肿瘤摄取增加无统计学差异(F=6.29，P＞0.05)见表5。肿瘤摄取放疗后同放疗前放疗前，随时间的增加而减少，但肿瘤比正常组织比值(肿瘤比血液T/B、肿瘤比肌肉T/M)随时间增加而增加，均显著高于未放疗前(F=43.47，P＜0.05)且10Gy放疗组高与20Gy放疗组，但差异无统计学意义(P＞0.05) 3、组织内氧分压微电极测量： 肿瘤内氧分压及温度测量，发现肿瘤确实存在乏氧，肿瘤内部氧分压0.28mmHg～30.45mmHg，正常组织氧分压在30.2-40.5mmHg之间。温度随着乏氧程度的增加而增加，肿瘤内部温度为16.39℃～30.30℃，当肿瘤给予放疗后，肿瘤内固定点的氧分压2小时时即发现增高，且随时间的增加而增加 结论 18F-FETNIM在细胞及荷瘤裸鼠肿瘤组织中滞留增加，清除延缓。照射后，细胞摄取增加，肿瘤比正常组织比值(T/M，T/B)增高，表明18F-FETNIM可显示肿瘤组织再氧合的发生。但再氧合发生的时间及程度，仍需进一步实验证明。