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腫瘤耐藥性和腫瘤微環(huán)境的研究設(shè)想
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腫瘤耐藥性和腫瘤微環(huán)境的研究設(shè)想 一． 腫瘤微環(huán)境的研究設(shè)想 腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移與腫瘤細(xì)胞所處的內(nèi)外環(huán)境有著密切關(guān)系。它不僅包括腫瘤所在組織的結(jié)構(gòu)、功能和代謝，而且亦與腫瘤細(xì)胞自身的(核和胞質(zhì))內(nèi)在環(huán)境有關(guān)。腫瘤細(xì)胞可以通過自分泌和旁分泌，改變和維持自身生存和發(fā)展的條件，促進(jìn)腫瘤的生長和發(fā)展。全身和局部組織亦可通過代謝、分泌、免疫、結(jié)構(gòu)和功能的改變，限制和影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。 胞外的低pH不僅是腫瘤生長的重要原因，也是促進(jìn)正常細(xì)胞向腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)化的因素，研究發(fā)現(xiàn)低pH強(qiáng)烈影響治療的效果，因此要有效治療腫瘤，則需要克服這種低pH。另外，腫瘤的快速生長導(dǎo)致缺氧，這種缺氧的研究對于腫瘤的發(fā)展也有重要的意義。 因此，我們通過非損傷微測技術(shù)可以直接測定腫瘤細(xì)胞和組織周圍微環(huán)境中的H+和氧氣的變化，為腫瘤的研究提供非常有效的手段。 腫瘤細(xì)胞重要的一個特征是胞外成酸性環(huán)境，因此，對腫瘤分泌酸的研究是治療腫瘤藥物的重要途徑腫瘤的酸性胞外pH將有效地阻斷藥物進(jìn)入細(xì)胞或中和藥物，以及將藥物隔絕在酸性的細(xì)胞囊泡中以阻止到達(dá)它們細(xì)胞內(nèi)的作用靶點(diǎn)，從而降低其對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。 使用非損傷微測技術(shù)實(shí)時檢測阿霉素（adriamycin，ADR）敏感株及耐藥株乳腺癌細(xì)胞的胞外pH及H+流，證明這些值與乳腺癌細(xì)胞對抗腫瘤藥物阿霉素的耐藥性具有一定的相關(guān)性。在腫瘤組織中存在一個持續(xù)的并以固有振蕩形式出現(xiàn)的胞外H+流現(xiàn)象。此外，耐藥株凈H+流在加ADR前趨近于零，而敏感株凈H+流呈明顯內(nèi)流。敏感株和耐藥株加ADR 后凈H+均呈外流，但耐藥株的凈H+外流速率要高于敏感株5 倍。與凈H+流動速率結(jié)果相一致的是胞外的pH也產(chǎn)生了相應(yīng)的變化。因此，實(shí)驗(yàn)為胞外H+活性與腫瘤耐藥性的相互關(guān)聯(lián)提供了直接證據(jù)。 參考文獻(xiàn)： Song J, et al. Acta Biophysica Sinica, 2008, 24: 191-197. 二．藥物引起的細(xì)胞凋亡機(jī)理研究 細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的一種基本生物學(xué)現(xiàn)象，在生物進(jìn)化、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定以及多個系統(tǒng)的發(fā)育過程中具有重要作用。K+是細(xì)胞內(nèi)主要的陽離子，在細(xì)胞凋亡過程中會發(fā)生K+外流，阻止K+的流失能夠有效抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)展。 使用非損傷微測技術(shù)和膜片鉗研究了細(xì)胞凋亡，發(fā)現(xiàn)1µM STS（十字孢堿）會快速引起K+外流，大約15min達(dá)到峰值，隨后減弱。同時記錄到Kbg通道的電流增加，伴隨著膜去極化的急劇下降。Kv1.3的電流不受STS影響，但是這種非激活的通道轉(zhuǎn)換成了更多的正電勢。Kbg和Kv1.3通道對STS誘導(dǎo)的K+外流的貢獻(xiàn)有先后時序關(guān)系，bupivacaine（丁哌卡因）主要抑制Kbg電流，margatoxin（瑪格毒素）是Kv1.3特異的抑制劑。通道調(diào)節(jié)K+外流引起了細(xì)胞的收縮，激活了半胱氨酸蛋白酶（凋亡蛋白酶）。細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境發(fā)生快速的改變，如細(xì)胞大小、膜電勢、pH和Ca2+濃度也會發(fā)生變化，在細(xì)胞環(huán)境的變化中K+的調(diào)節(jié)機(jī)制至關(guān)重要。Kbg通道調(diào)節(jié)早期的K+外流，Kv1.3通道在后期起到主要作用，K+外流被抑制后則完全停止，半胱氨酸蛋白酶-3的活性也發(fā)生了變化。 這一研究為認(rèn)識細(xì)胞凋亡的內(nèi)在機(jī)制提供了新的證據(jù)，這種實(shí)時和便于操作的研究手段有望在臨床等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域診斷或檢測凋亡細(xì)胞。 參考文獻(xiàn)： Valencia-Cruz G, et al. Am J Physiol Cell Physiol, 2009, 297: C1544–C1553. |
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