声动力学疗法(Sonodynamic therapy,SDT)是由日本学者于1989年提出的一种新的抗癌方法,它是利用超声对生物组织有较强的穿透作用,且能聚焦于深层组织的肿瘤部位,并激活肿瘤组织中特异性富集并长时间滞留的声敏剂,使声敏剂产生抗肿瘤因子而杀伤肿瘤细胞和抑制肿瘤生长的一种方法。SDT作为另辟蹊径的抗肿瘤研究新思路,引起了国内外相关学者的关注,并开展了一系列基础研究,尤其是在声敏剂的选择和超声实验参数的筛选等方面进行了大量的研究,并提出单线态氧、自由基等损伤假说,但对SDT抗肿瘤详细的作用机制至今尚无定论。本论文以国家自然科学基金项目“超声激活血卟啉抗肿瘤细胞的分子生物学机制”和“超声激活血卟啉诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制的研究”为依托,在前期工作的基础上,以原卟啉Ⅸ钠盐(ProtoporphyrinⅨdisodium salt)作为声敏剂,选择具有白血病临床治疗参考价值的L1210小鼠白血病细胞作为实验模型,采用频率为1.065 MHz,强度分别为1.0、3.0和5.0 W/cm~2的超声激活原卟啉Ⅸ钠盐损伤肿瘤细胞的效应及其可能的作用机制进行初步研究。论文对原卟啉Ⅸ钠盐在细胞内的代谢和定位进行分析;观察其与超声结合后对细胞膜表面结构和通透性、细胞显微和超微结构的影响;并对超声结合原卟啉Ⅸ钠盐介导的细胞损伤效应与其胞内ATP酶活性、还原型谷胱甘肽、总抗氧化能力及脂质过氧化水平等是否有关进行初步探索,为SDT临床治疗人体白血病积累相关的理论依据和实验参数。所得结果如下:1.原卟啉Ⅸ钠盐在L1210细胞内的代谢过程是动态变化的,其浓度分别为2、10、20μM与细胞孵育60 min后,胞内原卟啉Ⅸ钠盐含量均达到最高值,然后随孵育时间的延长而逐渐下降,至120 min时均趋于稳定,因此初始浓度不同的原卟啉Ⅸ钠盐随时间变化的趋势一致,均出现一个相同的富集时间点。2.在原卟啉Ⅸ钠盐与线粒体共定位的研究中,原卟啉Ⅸ钠盐分别与L1210细胞孵育0、30、45、60、90、120 min时,其受激发所发出的红色荧光的定位随时间的延长是一个逐渐变化的过程,最初出现在细胞表面,而后逐渐呈现在胞质内部,与标记线粒体的特异性探针MitoTracker Green的绿色荧光发生重合,表明原卟啉Ⅸ钠盐在胞内与线粒体产生共定位,至120min时胞外有弱红色荧光出现;研究亦发现超声辐照对其在细胞内的定位没有较为明显的影响。3.超声结合不同浓度原卟啉Ⅸ钠盐对L1210细胞的损伤研究发现,10、20和40μM的原卟啉Ⅸ钠盐分别与超卢结合后导致细胞的相对存活率出现程度不同的降低,40μM的单纯原卟啉Ⅸ钠盐对细胞几乎没有影响,但当其与超声结合后对细胞的协同损伤作用极为明显,因此后续实验选择原卟啉Ⅸ钠盐的浓度为40μM。4.强度为1.0、3.0和5.0 W/cm~2的超声结合原卟啉Ⅸ钠盐辐照L1210细胞30 s后,即时取材发现,其对细胞的损伤作用随超声强度的增加而逐渐增大,1.0和3.0 W/cm~2的单纯超声与同强度下超声结合原卟啉Ⅸ钠盐组细胞间的相对存活率无明显差异;但当强度为5.0 W/cm~2时,差异极显著,因此当超声达到一定的强度时与原卟啉Ⅸ钠盐结合后对L1210细胞有明显的协同损伤作用。5.超声辐照导致L1210细胞膜表面超微结构和乳酸脱氢酶(LDH)由胞内释放的量均随其强度的增加而逐渐改变;但相同强度下超声激活原卟啉Ⅸ钠盐促使细胞表面微绒毛锐减,甚至消失,细胞形态发生极明显变化,LDH的释放量明显增高,表明超声与原卟啉Ⅸ钠盐的协同作用致使细胞膜表面超微结构明显改变,膜通透性显著增大。6.单纯原卟啉Ⅸ钠盐组与对照组L1210细胞的显微和超微结构无明显的区别;但单纯超声组细胞内线粒体、内质网、核膜及染色质均随其强度的增加而有程度不同的损伤;同等强度下超声结合原卟啉Ⅸ钠盐后可显著增强超声对细胞的损伤作用,出现核膜破裂,染色质凝集及核物质流失等现象。7.超声激活原卟啉Ⅸ钠盐导致L1210细胞ATP酶的活性随超声强度的增加较对照组均有不同程度的降低,5.0 W/cm~2的超声和相同强度下其结合原卟啉Ⅸ钠盐致使细胞内ATP酶活性较对照组均有极显著的下降,且原卟啉Ⅸ钠盐的存在极显著地增强了超声的损伤作用。8.1.0和3.0 W/cm~2的超声结合原卟啉Ⅸ钠盐组和单纯超声组中L1210细胞的还原型谷胱甘肽(GSH)水平和总抗氧化能力虽较对照组均明显降低,但相同强度下这两组细胞间的差异不明显;但5.0 W/cm~2的超声结合原卟啉Ⅸ钠盐和单纯超声组细胞之间的GSH水平和总抗氧化能力出现显著的差异。9.3.0和5.0 W/cm~2的超声和超声激活原卟啉Ⅸ钠盐导致L1210细胞脂质过氧化水平均较对照组显著增加,但当其强度为5.0 W/cm~2时,超声结合原卟啉Ⅸ钠盐组细胞脂质过氧化水平与超声组相比差异极显著,即表现出明显的协同损伤效应。