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目的探讨新型高频方波电脉冲在不同脉冲场强参数对人胰腺癌PANC-1细胞的损伤效果及Caspase-3、Bcl-2、K-Ras、P16、P73和Ki-67基因表达水平的变化,分析高频方波电脉冲对PANC-1细胞的损伤效应及意义,筛选合适脉冲场强参数。为新型高频方波电脉冲场强参数的选择提供理论依据。方法将新型高频方波电脉按照电场强度共分为11组,其中0V/cm作为空白对照组,实验组场强设定为500V/cm、750V/cm、1000V/cm、1250V/cm、1500V/cm、1750V/cm、2000V/cm、2250V/cm、2500V/cm和2750V/cm;固定脉冲宽度100μs,脉冲频率1Hz。按照设定的脉冲电场参数对体外培养的人胰腺癌PANC-1细胞悬液模型进行脉冲放电处理,记录脉冲前后各组细胞悬液温度变化;光学显微镜观察脉冲后即刻、脉冲后第1天和脉冲后第28天的PANC-1细胞形态学变化;CCK-8法测定脉冲处理后即刻和脉冲后1h、2h、4h的PANC-1细胞增殖活力;TUNEL法检测脉冲当日细胞凋亡情况,并通过TUNEL指数测定细胞凋亡率;实时荧光定量核酸扩增法(q PCR)检测脉冲后第1天各组PANC-1细胞Caspase-3、Bcl-2、K-Ras、P16、P73和Ki-67基因表达水平的变化。结果经不同电场强度的高频方波电脉冲处理后,各组PANC-1细胞悬液的温度差异无统计学意义(F=1.333,P=0.237),且各组组内脉冲后温度水平与脉冲前比较均无统计学差异(P>0.05),脉冲处理过程中实验组平均温度为(27.26±1.31)℃,表明新型高频方波电脉冲损伤过程属于非热量损伤。观察脉冲后即刻的PANC-1细胞,空白对照组细胞形态正常;实验组场强为500V/cm～1000V/cm时,仅少部分PANC-1细胞可见肿胀及细胞膜破碎,大部分细胞仍维持正常形态;场强为1250V/cm～2750V/cm时,细胞肿胀和胞膜破碎增多,细胞肿胀程度和细胞破裂数量与脉冲场强增加呈正相关,各实验组正常形态的PANC-1细胞随脉冲场强增加而减少。脉冲后第1天PANC-1细胞,空白对照组细胞贴壁生长;场强为500V/cm～1000V/cm的实验组细胞贴壁生长但细胞数量较空白对照组低;场强为1250V/cm～2750V/cm的实验组细胞数量较脉冲后即刻进一步减少,细胞仍保持悬浮状态。培养至脉冲后第28天,空白对照组PANC-1细胞生长良好,细胞融合度正常;场强为500V/cm～1000V/cm的实验组细胞生长状态和细胞融合度均较空白对照组低;场强为1250V/cm～2750V/cm的实验组细胞增殖程度明显低于空白对照组和场强为500V/cm～1000V/cm的实验组,提示细胞增殖受到明显抑制,抑制程度与脉冲场强的增加呈正相关。各实验组PANC-1细胞增殖活力在脉冲后即刻和脉冲后1h、2h、4h逐渐下降并在脉冲后4h趋于稳定。各组脉冲后4h的PANC-1细胞增殖活力随着脉冲场强的增加而逐渐降低;当场强升高至2500V/cm～2700V/cm时,细胞增殖活力降至最低(P=0.323),此时细胞增殖活力降至(19.15±2.38)%。CCK-8实验证明高频方波电脉冲能有效抑制人胰腺癌PANC-1细胞的增殖能力,其抑制细胞增殖能力与脉冲电场强度呈正相关。TUNEL法发现新型高频方波电脉冲对细胞的损伤效应主要为诱导细胞凋亡,脉冲场强介于1250V/cm～1500V/cm时PANC-1细胞凋亡率达到峰值(P=0.826),此时细胞凋亡率为(53.47±2.56)%;随着场强逐渐增加至2750V/cm,PANC-1细胞的凋亡率出现缓慢下降。qPCR结果表明,各实验组PANC-1细胞的Caspase-3、P16和P73表达量均较空白对照组上升(P=0.000),1250V/cm～1750V/cm脉冲场强的PANC-1细胞Caspase-3表达量达到峰值水平(P>0.05),1250V/cm～2750V/cm脉冲场强的P16表达量上升至峰值水平(P>0.05),1250V/cm～1500V/cm脉冲场强的P73表达量上升至到峰值水平(P=0.054)。Bcl-2、K-Ras和Ki-67表达量均较空白对照组下调(P=0.000),2250V/cm～2750V/cm脉冲场强的Bcl-2表达量下降至最低(P>0.05),1250V/cm～2750V/cm脉冲场强的K-Ras表达量下降至最低并保持稳定(P>0.05),1500V/cm～2750V/cm脉冲场强的Ki-67表达量下降至最低并保持稳定(P>0.05)。因此,当脉冲场强大于1250V/cm时,新型高频方波电脉冲对Caspase-3、Bcl-2、K-Ras、P16、P73和Ki-67基因的表达影响最强。结论新型高频方波电脉冲以非热量损伤方式诱导人胰腺癌PANC-1细胞凋亡,通过上调细胞Caspase-3的表达和下调Bcl-2的表达,促进肿瘤细胞凋亡;细胞增殖核抗原Ki-67表达下调,表明肿瘤细胞增殖能力降低;同时下调K-Ras基因的表达和上调P16、P73基因的表达,抑制肿瘤细胞的增殖。当脉冲场强参数设定为1250V/cm～1500V/cm时,新型高频方波电脉冲对人胰腺癌PANC-1细胞的凋亡效应最为明显。