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腫瘤耐藥性和腫瘤微環(huán)境的研究設想
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腫瘤耐藥性和腫瘤微環(huán)境的研究設想 一． 腫瘤微環(huán)境的研究設想 腫瘤的發(fā)生和轉移與腫瘤細胞所處的內(nèi)外環(huán)境有著密切關系。它不僅包括腫瘤所在組織的結構、功能和代謝，而且亦與腫瘤細胞自身的(核和胞質(zhì))內(nèi)在環(huán)境有關。腫瘤細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、結構和功能的改變，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，也是促進正常細胞向腫瘤細胞轉化的因素，研究發(fā)現(xiàn)低pH強烈影響治療的效果，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可以直接測定腫瘤細胞和組織周圍微環(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入細胞或中和藥物，以及將藥物隔絕在酸性的細胞囊泡中以阻止到達它們細胞內(nèi)的作用靶點，從而降低其對腫瘤細胞的殺傷作用。 使用非損傷微測技術實時檢測阿霉素（adriamycin，ADR）敏感株及耐藥株乳腺癌細胞的胞外pH及H+流，證明這些值與乳腺癌細胞對抗腫瘤藥物阿霉素的耐藥性具有一定的相關性。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+流動速率結果相一致的是胞外的pH也產(chǎn)生了相應的變化。因此，實驗為胞外H+活性與腫瘤耐藥性的相互關聯(lián)提供了直接證據(jù)。 參考文獻： Song J, et al. Acta Biophysica Sinica, 2008, 24: 191-197. 二．藥物引起的細胞凋亡機理研究 細胞凋亡是細胞的一種基本生物學現(xiàn)象，在生物進化、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+是細胞內(nèi)主要的陽離子，在細胞凋亡過程中會發(fā)生K+外流，阻止K+的流失能夠有效抑制細胞凋亡的發(fā)展。 使用非損傷微測技術和膜片鉗研究了細胞凋亡，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換成了更多的正電勢。Kbg和Kv1.3通道對STS誘導的K+外流的貢獻有先后時序關系，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+外流引起了細胞的收縮，激活了半胱氨酸蛋白酶（凋亡蛋白酶）。細胞內(nèi)的環(huán)境發(fā)生快速的改變，如細胞大小、膜電勢、pH和Ca2+濃度也會發(fā)生變化，在細胞環(huán)境的變化中K+的調(diào)節(jié)機制至關重要。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。 這一研究為認識細胞凋亡的內(nèi)在機制提供了新的證據(jù)，這種實時和便于操作的研究手段有望在臨床等實際應用領域診斷或檢測凋亡細胞。 參考文獻： Valencia-Cruz G, et al. Am J Physiol Cell Physiol, 2009, 297: C1544–C1553. |
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