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陡脉冲电场对体外人肝癌细胞内钙离子浓度的影响
为研究陡脉冲电场的凋亡效应,以人肝癌细胞系为实验对象,采用激光扫描共聚焦显微镜观察陡脉冲电场作用下细胞内钙离子浓度的变化,采用流式细胞术Annexin V检测陡脉冲电场诱导细胞凋亡.结果发现,陡脉冲电场能使肝癌细胞内钙离子浓度发生变化,变化的程度与陡脉冲电场的参数和胞外是否有钙有关,使得细胞内钙离子浓度稳态失调或大幅度振荡;流式细胞检测结果证实了陡脉冲电场能有效诱导肝癌细胞凋亡(与对照组比较,P<0.01),并且较低的电压峰值、较宽的脉冲宽度(200V/1.3μs)比较高的电压峰值、较窄的脉冲宽度(600V/100ns)能更有效地(P<0.01)诱导肝癌细胞凋亡.实验结果为陡脉冲杀伤肿瘤细胞的机制和参数选择提供了依据.
关键词： 陡脉冲电场 细胞凋亡 细胞内钙离子浓度 流式细胞术 激光扫描共聚焦显微镜 -
陡脉冲电场对体外人肝癌细胞SMMC-7721的诱导凋亡作用
为研究陡脉冲电场的诱导凋亡作用,以体外人肝癌细胞SMMC-7721为实验对象,采用Annexin V-FITC/PI双染色并利用流式细胞术检测磷脂酰丝氨酸(PS)外翻,采用琼脂糖凝胶电泳检测DNA降解片段化.实验发现,陡脉冲电场能有效(P<0.05)地使PS外翻,并且微秒级陡脉冲(μsSPEF)比纳秒级陡脉冲(nsSPEF)更有效(P<0.05);陡脉冲电场能使DNA降解片段化,且nsSPEF比μsSPEF更有效.实验结果表明,陡脉冲电场能有效诱导体外人肝癌细胞凋亡,其机理与陡脉冲电场非热效应及其频谱特性有关.μsSPEF主要作用于细胞膜,而可能通过外源性通路诱导细胞凋亡;nsSPEF主要作用于细胞核和线粒体等胞内细胞器,可能通过内源性通路诱导细胞凋亡.实验结果为陡脉冲电场杀伤肿瘤细胞的机制和参数选择提供了依据.
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陡脉冲电场对荷瘤BALB/c小鼠癌细胞杀伤效应和抑制作用的实验研究
本研究观测了陡脉冲电场对荷瘤BALB/c小鼠癌细胞的杀伤效应和抑制作用.处理后的癌细胞在光镜下表现为细胞核固缩、核碎裂、核溶解;在电镜下表现为异染色质增加,边集,呈团块样改变,胞浆肿胀,脂滴数量增加,质膜破裂;核固缩,碎裂,线粒体肿胀.抑瘤观察中发现治疗组小鼠肿瘤体积明显减小,肿瘤生长受到抑制,治疗组和对照组间差异有显著性;生存期观察中发现经陡脉冲治疗后的荷瘤小鼠生存期明显延长.实验揭示了陡脉冲电场能有效地杀伤癌细胞,明显抑制了荷瘤小鼠恶性肿瘤的生长、增殖,有着良好的应用前景.
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纳秒级陡脉冲电场对荷瘤小鼠乳腺癌的杀伤作用研究
目的：以BALB/c荷瘤小鼠为对象，探讨纳秒级陡脉冲电场对在体小鼠乳腺癌的杀伤效应。方法取24只皮下接种小鼠乳腺癌细胞EMT-6的BALB/c荷瘤鼠，分为实验组和对照组，每组12只。在麻醉状态下，采用场强为700 V/cm、脉宽为70μs、上升时间为57 ns、占空比为50%的陡脉冲电场，利用自制的电极针插入实验组小鼠肿瘤两端进行电刺激处理，脉冲个数为100个，能量为9.75 J，有效作用时间仅为7 ms。对照组不进行电刺激，其他处理相同。隔天测量动物体质量、肿瘤大小，并在处理后第1、3、5、7天分别取肿瘤组织做病理切片。结果与对照组相比，实验组小鼠肿瘤生长速度较慢，特别在处理后1~3d内肿瘤几乎停止生长。组织病理结果显示电刺激处理后肿瘤组织有明显的凝固性坏死表现，组织水肿明显，处理后第3天肿瘤组织中出现大量空泡样结构，血管损伤在早期即出现。结论在给定电场条件下，陡脉冲电场对肿瘤生长有一定的抑制作用。要想达到更理想的肿瘤治疗效果，需对陡脉冲剂量进行进一步的研究。
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陡脉冲电场选择性灭活血液中病原体效果观察
目的:观察纳秒级陡脉冲在10 ns脉宽参数下对病原体的杀伤效应,以及对红细胞的损伤作用,研究高压脉冲电场应用于血液病原体灭活的可能性.方法:以大肠埃细菌为研究对象,采用脉冲参数40～80 kV/cm、脉宽10 ns、重复频率1 Hz的陡脉冲进行实验处理,实验菌株活力以MTT法进行检测,三波长法检测处理前后的血液样品的游离血红蛋白(FHb)浓度.结果:在电场强度40 kV/cm、10个脉冲作用下活性抑制率达到54.5％,不同介质中脉冲数对细菌活性均有显著影响(P＜0.05);不同脉冲电场强度越大其抑制率有所升高,但均无统计学意义(P＞0.05);无菌条件下,脉冲数对红细胞的影响显著(P＜0.05);有菌条件下,脉冲数及电场强度对溶血仍有影响,但统计结果不显著(电场强度P=0.159,脉冲数p=0.278);FHb在10个脉冲数的作用下,没有显著增加,甚至比对照组更低.结论:纳秒级陡脉冲电场具备较强的杀菌能力,且在一定参数条件下不对血细胞产生明显的损伤作用,具备选择性杀伤的潜在作用.
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陡脉冲电场对兔VX2乳腺移植瘤毛细淋巴管的影响
背景与目的:以细胞膜电穿孔效应为核心的电化学治疗已开展二十余年,其主要机理为脉冲电场的膜穿孔促进外源药物、抗体或基因向胞内弥散.本课题组的前期研究已证实高能陡脉冲电场能使肿瘤细胞膜发生不可逆性电穿孔,从而导致肿瘤细胞的直接死亡.本实验主要观察陡脉冲电场对兔VX2乳腺移植瘤毛细淋巴管的影响.方法:成功建立VX2兔移植性乳腺瘤模型,采用美蓝灌注、酶组织化学5-核苷酸碱性磷酸酶(5'-AMP-ALPase)双重染色法、电镜技术观察陡脉冲处理后瘤体局部毛细淋巴管的形态学变化.结果:经美蓝灌注显示,陡脉冲处理后的癌组织边缘模糊,无线样或环状的淋巴管;双重染色显示,靶区内未见任何呈阳性染色的淋巴管,瘤体边缘仅见毛细淋巴管碎片样结构;透射电镜下见毛细淋巴管的完整性和连续性均被破坏.结论:陡脉冲电场破坏了靶区癌组织边缘的毛细淋巴管,因此可减少治疗后局部癌细胞淋巴转移的可能性.
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陡脉冲电场对细胞凋亡的影响及机理的研究
我们使用自行设计的陡脉冲施加装置,对贴壁生长的人肝癌细胞(SMMC-7721)和人正常肝细胞(HL-7702)施加脉冲电场.研究在陡脉冲电场作用下细胞的凋亡及其相关的机理.结果表明,电压值超过200 V以上的陡脉冲电场可以诱发肿瘤细胞凋亡,250 V的电场比200 V电场作用下肿瘤细胞的凋亡程度更大;而正常细胞对电场刺激的敏感程度低于肿瘤细胞.激光共聚焦显微镜测定陡脉冲电场作用下细胞内游离钙浓度变化结果表明,细胞外无钙条件下,150 V电场作用下胞内钙离子浓度未发生明显变化,200 V电场作用下,胞内钙离子浓度明显下降,250 V电场作用下胞内钙离子浓度陡然下降,下降幅度比200 V电场作用时大.细胞外有钙条件下,150 V电场作用下胞内钙离子浓度未发生明显变化,200 V和250 V电场作用下胞内钙离子浓度略有下降.提示胞内钙离子浓度变化可能是陡脉冲作用下肿瘤细胞凋亡的机制.
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陡脉冲电场对荷瘤Wistar大鼠免疫功能的影响
研究陡脉冲电场(Steep pulsed electric fields,SPEFs)对接种Walker256癌肉瘤的Wistar大鼠免疫功能的影响,探讨SPEFs治疗恶性肿瘤的机理.将30只大鼠随机分为三组:荷瘤对照组(接种肉瘤,不治疗)、处理组(接种肉瘤,SPEFs治疗)和正常对照组(接种等量生理盐水,不治疗),每组各10只.治疗前及治疗后每隔3 d用游标卡尺测量肿瘤大直径.治疗后2周,用MTT法检测大鼠脾淋巴细胞转化率和NK细胞活性、ELISA法检测大鼠腹腔巨噬细胞分泌TNF-α的表达.实验结果表明,SPEFs能明显抑制恶性肿瘤的生长(P＜0.01)、明显增强大鼠脾淋巴细胞的增殖反应(P＜0.05)、显著提高大鼠NK细胞的活性(P＜0.05)和大鼠腹腔巨噬细胞产生TNF-α的能力(P＜0.05).本实验显示,SPEFs在通过不可逆性电击穿杀伤肿瘤细胞的同时,也能诱发机体抗癌免疫反应,增强机体的免疫功能,为临床应用提供治疗机理.
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陡脉冲电场对荷瘤BALB/c小鼠癌细胞杀伤效应的实验研究
观测陡脉冲电场对荷瘤BALB/c小鼠癌细胞的杀伤效应.处理后的癌细胞在光镜下表现为细胞核固缩、核碎裂、核溶解;在电镜下表现为异染色质增加,边集,呈团块样改变,细胞质肿胀,脂滴数量增加,质膜破裂;核固缩,碎裂,线粒体肿胀.实验揭示了陡脉冲电场能有效地杀伤癌细胞,明显抑制了荷瘤小鼠恶性肿瘤的生长、增殖,有着良好的应用前景.
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陡脉冲电场对荷瘤BALB/C小鼠生存期的影响
观测陡脉冲对荷瘤BALB/C小鼠癌细胞的杀伤效应和抑制作用.抑瘤观察中发现治疗组小鼠肿瘤体积明显减小,肿瘤生长受到抑制,治疗组和对照组间差异有显著性;生存期观察中发现经陡脉冲治疗后的荷瘤小鼠生存期明显延长.实验揭示了陡脉冲能有效地杀伤癌细胞,明显抑制了荷瘤小鼠恶性肿瘤的生长、增殖,有着良好的应用前景.
