利用光谱技术研究X-rays与Hep-2细胞的相互作用

论文摘要

光谱技术是一种高度灵敏的检测手段，是精确地分析和了解物质结构、成分及其含量行之有效的方法，适合于对生物分子和细胞状态以及分子所处微环境的物理化学特性进行研究，目前国内外利用光谱技术在物理、化学、生物医学工程、食品等众多领域都做出很多有意义的成果。X-rays是一种短波长的电磁波，与肿瘤细胞作用后会引起细胞内蛋白质、脂类、核酸等生物大分子的损伤与修复，同时还会启动肿瘤细胞内的某些凋亡机制，诱导肿瘤细胞自然凋亡。因此X-rays一直被广泛应用于肿瘤的放射治疗，但就临床上来讲，目前在肿瘤的放疗的放射剂量上还没有一个十分科学的依据，往往依据于医生的经验，有较大的主观性。本文对经过受不同剂量X-rays照射的人上皮样喉癌细胞（Hep-2）及其培养过该受照细胞的培养基（RPMI1640+10％胎牛血清）的吸收光谱进行了研究，利用流式细胞术对经不同剂量X-rays照射的Hep-2细胞进行了检测，旨在利用光谱技术来反映不同剂量的X-rays与Hep-2细胞的相互作用的特性，揭示这一相互作用与X-rays的照射引起细胞凋亡的关联性，进而试图为临床X-rays放射治疗喉癌提供最佳剂量的参考。论文从以下四个方面展开试验研究工作，并得出了以下重要结论：1、研究了受不同剂量X-rays照射后继续培养24h、48h、72h的Hep-2细胞的紫外吸收光谱，分析了其中蛋白质的紫外吸收特性。结果表明：（1）Hep-2细胞受不同剂量X-rays照射后继续培养不同时间，它们的吸收谱不同，这一方面与细胞生长周期有关，另一方面与X-rays的照射有关；（2）受照细胞继续培养48h时的吸收谱更具有特征性，此时间点相对于对照组位于252nm附近的吸收带都有不同程度的红移现象，X-rays的照射延缓了癌细胞正常的细胞周期，对细胞的增殖起到的抑制作用；（3）不同剂量的X-rays对Hep-2细胞内蛋白质（氨基酸）、核酸的伤害及修复程度不同，其程度可以通过细胞紫外吸收光谱的变化得到反映。2、研究了受不同剂量X-rays照射的Hep-2细胞的FTIR光谱。结果表明：1454cm-1谱线逐渐蓝移1-3cm-1、1400cm-1谱线逐渐红移1-3cm-1，2847cm-1谱线逐渐蓝移4-8cm-1，8Gy剂量组蓝移最大为8cm-1。表明这些谱线对应的基团构象的改变。另外在所设定的各剂量组癌细胞吸收光谱中，吸收峰强度比11654／I1542、I1454／I1400、I2958／I2847变化明显，其中均以8Gy剂量组最为明显，根据相关文献，表明该剂量组细胞的癌化程度最小。从而初步断定，在所设计的各剂量中，8Gy效果最好。3、研究了受不同剂量X-rays照射后继续培养24h、48h、72h的Hep-2细胞的培养基RPMI1640（含10％胎牛血清）的紫外吸收光谱，分析了其中蛋白质的紫外吸收特性。结果表明：经X-rays照射后的Hep-2细胞在继续培养的过程中，其培养基的紫外吸收光谱随时间变化明显，这与细胞消耗培养基中的氨基酸成分、向培养基中排泄代谢物及细胞的凋亡与坏死有关，对于照射组，后一因素起到主导作用。而细胞的坏死与凋亡与X-rays的照射剂量密切相关。4、利用流式细胞技术、采用Annexin V-HTC／PI（Annexin V-Fluorescein isothiocynate／propidine iodide）双染法初步的检测了Hep-2细胞在受不同剂量的X-rays照射后继续培养48h时的凋亡率，结果表明：X-rays明显引起了Hep-2细胞的凋亡，总的凋亡率与剂量呈依赖关系，以12Gy剂量组最大为（20.793±0.133）％，但并非线性，单位剂量凋亡率（凋亡率／剂量）以2Gy组的最高。在2Gy到8Gy剂量范围内，X-rays诱导的凋亡率变化不大，在这个剂量范围，总的凋亡率几乎处于一平台。晚期凋亡率与剂量基本上也程依赖关系，也并非线性，早期凋亡率以12Gy最大，单位剂量凋亡率仍以2Gy组最高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.2 国内外光谱技术在生物医学方面的应用现状
• 1.2.1 国内外红外吸收光谱在生物医学方面应用发展与现状
• 1.2.2 国内外紫外-可见光谱在生物医学方面应用现状
• 1.2.3 国内外拉曼光谱在生物医学方面的应用现状
• 1.2.4 本论文主要内容
• 第二章 光谱原理与Annexin V-FITC/PI双染色原理
• 2.1 吸收光谱的基本原理
• 2.1.1 红外吸收光谱的原理
• 2.1.2 紫外-可见吸收光谱的原理
• 2.2 拉曼光谱的基本原理
• 2.3 Annexin V-FITC/PI双染色测凋亡原理
• 2.3.1 检测原理
• 第三章 肿瘤细胞培养基础
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 细胞株
• 3.1.2 实验药物和试剂
• 3.1.3 主要试验设备
• 3.2 培养细胞所需液体的配制
• 3.3 细胞培养的方法
• 3.3.1 细胞的复苏
• 3.3.2 细胞的传代
• 3.3.3 细胞的冻存
• 3.3.4 细胞计数
• 第四章 受不同剂量X-rays照射后Hep-2细胞吸收光谱研究
• 4.1 引言
• 4.2 癌细胞吸收光谱试验条件的探讨
• 4.3 受不同剂量X-rays照射后Hep-2细胞的紫外吸收光谱研究
• 4.3.1 实验
• 4.3.2 分析讨论
• 4.3.3 结论
• 4.4 受不同剂量X-rays照射后Hep-2细胞红外吸收光谱研究
• 4.4.1 实验
• 4.4.2 分析讨论
• 4.4.3 结论
• 第五章 Hep-2细胞经X-rays照射后其培养基吸收光谱研究
• 5.1 引言
• 5.2 X-rays照射Hep-2细胞对其培养基吸收光谱的拟合分析
• 5.2.1 实验
• 5.2.2 分析讨论
• 5.3 Hep-2细胞经X-rays照射后其培养基不同时间点吸收光谱的研究
• 5.3.1 实验
• 5.3.2 分析讨论
• 5.4 本章结论
• 第六章 Hep-2细胞受X-rays照射后凋亡率的初步研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 样品制备
• 6.2.3 实验实测结果
• 6.3 分析讨论
• 6.4 结论
• 第七章 结论及展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 研究生期间发表论文的情况: