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肿瘤耐药性和肿瘤微环境的研究设想
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肿瘤耐药性和肿瘤微环境的研究设想 一． 肿瘤微环境的研究设想 肿瘤的发生和转移与肿瘤细胞所处的内外环境有着密切关系。它不仅包括肿瘤所在组织的结构、功能和代谢，而且亦与肿瘤细胞自身的(核和胞质)内在环境有关。肿瘤细胞可以通过自分泌和旁分泌，改变和维持自身生存和发展的条件，促进肿瘤的生长和发展。全身和局部组织亦可通过代谢、分泌、免疫、结构和功能的改变，限制和影响肿瘤的发生和发展。 胞外的低pH不仅是肿瘤生长的重要原因，也是促进正常细胞向肿瘤细胞转化的因素，研究发现低pH强烈影响治疗的效果，因此要有效治疗肿瘤，则需要克服这种低pH。另外，肿瘤的快速生长导致缺氧，这种缺氧的研究对于肿瘤的发展也有重要的意义。 因此，我们通过非损伤微测技术可以直接测定肿瘤细胞和组织周围微环境中的H+和氧气的变化，为肿瘤的研究提供非常有效的手段。 肿瘤细胞重要的一个特征是胞外成酸性环境，因此，对肿瘤分泌酸的研究是治疗肿瘤药物的重要途径肿瘤的酸性胞外pH将有效地阻断药物进入细胞或中和药物，以及将药物隔绝在酸性的细胞囊泡中以阻止到达它们细胞内的作用靶点，从而降低其对肿瘤细胞的杀伤作用。 使用非损伤微测技术实时检测阿霉素（adriamycin，ADR）敏感株及耐药株乳腺癌细胞的胞外pH及H+流，证明这些值与乳腺癌细胞对抗肿瘤药物阿霉素的耐药性具有一定的相关性。在肿瘤组织中存在一个持续的并以固有振荡形式出现的胞外H+流现象。此外，耐药株净H+流在加ADR前趋近于零，而敏感株净H+流呈明显内流。敏感株和耐药株加ADR 后净H+均呈外流，但耐药株的净H+外流速率要高于敏感株5 倍。与净H+流动速率结果相一致的是胞外的pH也产生了相应的变化。因此，实验为胞外H+活性与肿瘤耐药性的相互关联提供了直接证据。 参考文献： Song J, et al. Acta Biophysica Sinica, 2008, 24: 191-197. 二．药物引起的细胞凋亡机理研究 细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在生物进化、内环境的稳定以及多个系统的发育过程中具有重要作用。K+是细胞内主要的阳离子，在细胞凋亡过程中会发生K+外流，阻止K+的流失能够有效抑制细胞凋亡的发展。 使用非损伤微测技术和膜片钳研究了细胞凋亡，发现1µM STS（十字孢碱）会快速引起K+外流，大约15min达到峰值，随后减弱。同时记录到Kbg通道的电流增加，伴随着膜去极化的急剧下降。Kv1.3的电流不受STS影响，但是这种非激活的通道转换成了更多的正电势。Kbg和Kv1.3通道对STS诱导的K+外流的贡献有先后时序关系，bupivacaine（丁哌卡因）主要抑制Kbg电流，margatoxin（玛格毒素）是Kv1.3特异的抑制剂。通道调节K+外流引起了细胞的收缩，激活了半胱氨酸蛋白酶（凋亡蛋白酶）。细胞内的环境发生快速的改变，如细胞大小、膜电势、pH和Ca2+浓度也会发生变化，在细胞环境的变化中K+的调节机制至关重要。Kbg通道调节早期的K+外流，Kv1.3通道在后期起到主要作用，K+外流被抑制后则完全停止，半胱氨酸蛋白酶-3的活性也发生了变化。 这一研究为认识细胞凋亡的内在机制提供了新的证据，这种实时和便于操作的研究手段有望在临床等实际应用领域诊断或检测凋亡细胞。 参考文献： Valencia-Cruz G, et al. Am J Physiol Cell Physiol, 2009, 297: C1544–C1553. |
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