电磁脉冲提高抗肿瘤药物的细胞毒性的研究

【摘要】： 生物细胞膜是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的液态体。细胞膜表面产生的微孔取决于电场和热运动的能量，其中电场能量是与细胞膜的跨膜电位相关的，对微孔的形成起着决定性的作用。微孔的半径一般很小，只允许无机小分子等通过，而由于细胞膜对离子或带电分子存在着很高的势垒作用，致使离子或带电分子不能直接穿过。细胞膜受到脉冲电场处理时，其通透性障碍受到抑制，电穿孔就是形成短暂的通透性结构或膜上形成已扩大的微孔。这种微孔能维持20多毫秒，最后因膜的流动性而闭合。现在已有些实验证实了体外培养的癌细胞在1400V／cm的高压电穿孔后，不同跨膜途径的抗癌药物的细胞毒性提高了1～700倍。我们用天津理工学院生产的基因脉冲导入仪处理Hela细胞，在扫描电镜下观察到了细胞的电穿孔现象，找到了电穿孔的最佳条件。 经电磁脉冲产生细胞膜的电穿孔与抗癌药物紫杉醇联合作用时，经台盼蓝染色和细胞流式仪测定，HeLa细胞的存活率大大降低，细胞死亡率比紫杉醇单独作用时高。在相同的紫杉醇浓度下，紫杉醇单独作用时细胞死亡率从0.1％到34％，而相应的电场联合作用的细胞死亡率从23.5％到65.9％，这表明电穿孔与抗癌药物联合使用时能产生比抗癌药物单独作用时更大的细胞毒性，不同药物浓度组的细胞死亡率均比紫杉醇单独作用时高。显著性差异分析发现，电脉冲结合紫杉醇处理HeLa细胞后，细胞死亡率都明显比无电脉冲结合紫杉醇处理高，差异显著(P＜0.05)。 利用电穿孔把抗肿瘤药物环磷酰胺导人Hela细胞，细胞的凋亡率和死亡率大大增加，在小剂量时就能达到很大的胞质毒性。与环磷酰胺单独作用组相比较，在相同的环磷酰胺浓度下，电场作用组的存活率分别下降了57％、44.3％、20.1％，而凋亡率分别上升了32.2％、30.1％、30.8％。运用吖啶橙染色可以看到典型的凋亡细胞，核固缩、断裂。当药物达到一定的浓度时，经电场处理 的细胞的存活率与药物的浓度无关，即小剂t组与大剂量组的细胞的存活率相 等;在一定的药物浓度范围内，经电场处理的细胞的存活率明显与浓度有关; 只用电场处理的细胞存活率相比对照组细胞的存活率降低。 染色体是遗传物质的载体。当苦参凝集素与电场联合作用时的染色体畸变 率和微核率比苦参凝集素单独作用时高，即对遗传物质DNA造成更大的损伤。 在相同的苦参凝集素浓度下，联合作用组的染色体畸变率分别上升了1.34%、 4.37%、6.7%、1 1.6%，微核率分别上升T 0.33%、1.66%、4.34%、5.03 %。统计学分析发现，有电脉冲与无电脉冲处理细胞得到的染色体畸变率和微 核率存在显著差异(P0 .05)，说明电场作用能显著提高苦参凝集素对胎儿脐带 血细胞的毒性。