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据我国癌症死亡率调查报告显示,近几十年来,我国肺癌人群的死亡率显着增加,肺癌已经成为中国癌症死亡率最高的恶性肿瘤。人体免疫状态与肿瘤有着密切的关系,机体免疫状态是导致肿瘤发生发展的基础和条件。细胞生命活动所需能量95%来自线粒体,其在机体免疫细胞正常功能维持中担任不可缺少的角色。目前肺癌的发生、发展与免疫细胞线粒体功能之间的关系尚缺少系统性研究的报道。我们提出外周血免疫细胞线粒体功能下降与肿瘤发生、发展密切相关的假设。本文主要观察外周血单个核细胞免疫功能与线粒体活性氧类(Reactive oxygen species,ROS)、膜电位及ATP(adenosine triphosphate)之间的关系。研究内容主要包括以下三个方面(1)肺癌患者与正常人群外周血免疫细胞线粒体功能的变化;(2)苯并芘(benzo[a]pyrene,BaP)致雄性昆明小鼠肺癌模型的建立;(3)小鼠外周血单个核细胞的线粒体功能在BaP诱导肺癌发生发展中的变化规律。本文主要获得以下实验结果:(1)肺癌患者与正常人群外周血单个核细胞线粒体功能的变化情况:本文对肺癌患者和正常人群临床调查与研究中发现,正常对照组外周血单个核细胞线粒体ROS含量为38.16±9.92,肺癌组为48.01±8.71,显著高于正常对照组(P<0.01)。正常对照组外周血单个核细胞线粒体膜电位为2379.98±641.46,肺癌组为1310.64±210.24,与正常对照组相比,肺癌组的线粒体膜电位明显降低(P<0.01)。正常对照组外周血单个核细胞ATP含量为9.30±3.98,肺癌组含量14.46±5.02,显著低于正常对照组(P<0.01)。随后通过流式标记检测了外周血单个核细胞中T、B淋巴细胞的线粒体膜电位,发现对照组外周血CD3~+CD19~-T细胞线粒体膜电位为1470.37±219.33,肺癌组为1016.73±238.17,显著低于正常组(P<0.01);正常对照组外周血CD3~-CD19~+B为2781.42±648.69,肺癌组为953.28±301.50,显著低于正常对照组(P<0.01),表明肺癌患者T、B淋巴细胞线粒体功能均显著降低。进一步分析发现各个年龄段肿瘤患者的外周血单个核细胞线粒体ROS、线粒体膜电位及ATP含量均出现了显著变化,并且不受性别差异的影响。由以上结果表明,与正常对照组相比,肺癌患者外周血单个核细胞线粒体ROS含量显著升高,线粒体膜电位及ATP合成降低。表明肺癌患者外周血单个核细胞处于氧化应激状态,线粒体功能降低。(2)BaP致小鼠肺癌模型建立:末次灌胃6周后BaP组小鼠的肿瘤数(0.13±0.33)和肺癌发病率(10.0%)与对照组的肿瘤数(0.10±0.31)和肺癌发病率(8.0%)相比并无差异(P>0.05);而末次灌胃14周后BaP组小鼠的肿瘤数(0.72±1.01)和肺癌发病率(46.0%)与对照组的肿瘤数(0.26±0.64)和肺癌发病率(12.0%)相比均明显增加(P<0.05)。同时,末次灌胃14周后BaP小鼠的肿瘤数和肺癌发病率与末次灌胃6周后相比显著增加(P<0.05)。以上结果表明,BaP可以诱导小鼠肺癌的发生,且随着BaP诱导时间的延长,实验组小鼠的肺癌发病率和肿瘤数不断升高。(3)小鼠外周血单个核细胞的线粒体功能在BaP所致肺癌发生中的变化情况:通过检测BaP诱导小鼠肺癌发生之前和肺癌发生之后外周血单个核细胞的线粒体功能发现:末次灌胃6周后处理的小鼠,对照组小鼠外周血单个核细胞线粒体ROS荧光值为145.67±32.74,BaP组为186.10±57.23,明显高于对照组(P<0.05)。对照组外周血单个核细胞线粒体膜电位为1492.72±348.10,BaP组为1250.81±457.75,明显低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。对照组外周血单个核细胞ATP的值为13.46±3.55,BaP组为10.11±3.50,显著低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.01)。进一步对单个核细胞内的T、B淋巴细胞进行分群检测发现:对照组外周血CD3~+CD19~-T细胞线粒体膜电位为423.37±103.82,BaP组为336.65±87.57,显著低于对照组(P<0.01)。对照组CD3~-CD19~+B细胞线粒体膜电位为1785.60±493.54,BaP组为1372.78±334.73,显著低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.01)。末次灌胃14周后对照组小鼠单个核细胞线粒体ROS荧光值为158.39±47.76,BaP组198.52±58.97,明显高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);同时对BaP组中未得肿瘤小鼠与发生肺癌的小鼠单个核细胞线粒体ROS荧光值进一步统计分析发现:未得肿瘤小鼠的为176.82±78.68,肺癌小鼠的为217.40±80.43,高于未得肿瘤小鼠,但不具有统计学差异(P>0.05)。对照组外周血单个核细胞线粒体膜电位值为1195.30±232.80,BaP组为953.95±232.57,显著低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.01);BaP组中未得肿瘤小鼠的单个核细胞膜电位为1008.92±217.54,肺癌小鼠为903.55±238.90,高于未得肿瘤小鼠,但不具有有计学差异(P>0.05)。对照组外周血单个核细胞ATP含量为16.65±5.73,BaP组为12.27±3.69,显著低于对照组,且差异具有统计学意义(P<0.01);BaP组中未得肿瘤小鼠的单个核细胞ATP值13.72±3.30,肺癌小鼠为9.82±3.16,ATP含量显著低于正常组,且具有统计学差异(P<0.01)。同时研究发现对照组外周血CD3~+CD19~-T细胞线粒体膜电位为355.57±93.58,BaP组为312.35±86.86,明显低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);BaP组中未得肿瘤小鼠的B细胞线粒体膜电位为1210.99±312.10,肺癌小鼠为1041.23±231.17,明显低于未得肿瘤小鼠,且具有统计学差异(P<0.05)。对照组外周血CD3~-CD19~+B细胞膜电位值为1501.82±535.31,BaP组为1122.42±283.06,与对照组相比,BaP组B淋巴细胞膜电位显著降低,且具有统计学差异(P<0.01);BaP组中正常组B细胞线粒体膜电位为1210.99±312.10,肺癌组为1041.23±231.17,明显低于正常组,且具有统计学差异(P<0.05)。以上结果表明:末次灌胃6周后即肺癌发生之前外周血单个核细胞线粒体ROS含量升高、线粒体膜电位下降、ATP合成减少,继而引起免疫细胞线粒体功能降低、免疫细胞能量合成下降。且这些变化一直持续至肺癌发生后。说明BaP诱发动物肺癌出现之前就已经导致其外周血免疫细胞线粒体功能下降。BaP致动物肺癌除其本身致癌作用外,外周血免疫细胞线粒体功能下降也是主要原因之一。综上肺癌患者与正常人群相比,免疫细胞线粒体功能降低、免疫细胞能量合成下降。同时,动物实验结果表明,末次灌胃6周后(肺癌发生前)和末次灌胃14周后(肺癌发生后)BaP组小鼠与正常组相比,免疫细胞的功能均有所下降,机体免疫功能的损伤可能是导致肿瘤发生发展的重要因素之一。本研究为揭示肺癌的发生机制提供一个新的思路,并为肺癌的早期诊断及治疗提供理论依据。