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癌症是仅次于心脏病的第二大致病致死原因,传统治疗癌症的方法主要有物理疗法、化学疗法、外科手术疗法、基因疗法等,这些疗法有各自的优势,但都有其局限性。目前,许多研究者都致力于开发一种毒副作用小、疗效好的肿瘤治疗手段。1986年,美国的Doughtery等提出了光动力学疗法(Photodynamic therapy,PDT),在此基础上,日本学者梅村晋一郎等发现超声能够聚焦于组织深层的恶性病灶,局部激活预置的声敏剂,达到抗癌的目的,称之为声动力学疗法(Sonodynamic therapy,SDT)。声动力学疗法是利用超声具有穿透深部组织并能聚焦于肿瘤部位的特性,激活相对无毒性且长时间富集于肿瘤组织的声敏剂,从而产生抗肿瘤因子杀伤肿瘤细胞。相对于PDT,SDT治疗肿瘤具有较强的针对性和对正常组织的无创伤性,因而有着良好的应用前景。近年来,国内外学者就SDT杀伤肿瘤的作用及其机制进行了许多相关研究,并取得一定成果。认为SDT杀伤肿瘤效应与细胞内发生的声空化、自由基产生、脂质过氧化程度、凋亡诱导等密切相关,但其具体机制目前尚无定论。本论文在综合国内外研究进展的基础上,结合本实验室前期研究成果,依托国家国家自然科学基金项目“超声激活血卟啉抗肿瘤的细胞分子生物学机制”和“超声激活血卟啉诱导肿瘤细胞凋亡的分子生物学机制”的支持,采用频率为1.43 MHz的聚焦超声结合原卟啉Ⅸ(ProtoporphyrinⅨ,PpⅨ)对H22腹水瘤(Hepatoma-22,H22)细胞的杀伤作用机制进行研究,得到如下实验结果:1.确定PpⅨ的亚细胞定位,线粒体是外源性PpⅨ在H22腹水瘤细胞内的主要分布位点。通过H22腹水瘤细胞对一定浓度原卟啉吸收的实验发现,原卟啉进入H22腹水瘤细胞内的定位有时间依赖效应。2.以活性氧探针检测处理后即时取材的H22腹水瘤细胞内活性氧的生成情况,发现超声结合原卟啉处理后细胞内活性氧含量明显升高,声动力学疗法处理后产生的活性氧主要定位于线粒体。3.采用频率为1.43MHz、强度为1 W/cm~2的聚焦超声结合20μmol/L原卟啉Ⅸ,声照60s后,研究超声结合原卟啉Ⅸ对H22腹水瘤细胞的杀伤作用。实验结果显示单纯PpⅨ处理H22腹水瘤细胞,单纯超声组和超声结合原卟啉Ⅸ组的H22腹水瘤细胞相对存活率降低;超声结合原卟啉Ⅸ组H22细胞相对存活率降低最为显著(P＜0.01),表明超声结合PpⅨ对H22腹水瘤细胞有明显的协同杀伤效应。4.以扫描电子显微镜研究声动力学疗法对H22腹水瘤细胞的超微结构的形态学变化,发现超声结合原卟啉在杀伤肿瘤细胞的同时还存在诱导细胞发生凋亡。单纯超声对H22腹水瘤肿瘤细胞表面结构有一定影响,同等强度超声结合原卟啉Ⅸ对肿瘤细胞的损伤大。此外,不同时间段取材的结果证实了超声结合原卟啉Ⅸ对细胞的损伤具有继发性效应,主要表现为随时间的延长损伤的程度加深。超声组较超声结合原卟啉Ⅸ组的继发损伤效应要弱。5.以免疫荧光与探针技术相结合的方法检测了声动力学疗法导致H22腹水瘤细胞细胞色素c从线粒体释放,Bax和Bid转定位的现象,为超声结合原卟啉诱导肿瘤细胞凋亡的机制探讨提供实验依据。SDT作为一种新的抗癌思路和方法,还需要大量的基础研究工作支持和不断完善。本研究选择原卟啉Ⅸ为声敏剂、H22腹水瘤细胞为细胞模型,通过研究超声结合原卟啉Ⅸ对H22肿瘤细胞及其在体肿瘤组织的杀伤作用,初步探讨SDT杀伤肿瘤细胞的分子生物学机制,以期为声动力学早日应用于肿瘤的临床诊断和治疗积累相关资料。