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陡脉冲抗肿瘤效应的实验研究和机理分析

熊兰

  癌症是威胁人类生命的主要疾病,人们对肿瘤疗法的研究不仅限于对肿瘤组织的杀伤和抑制作用,在抗肿瘤血管效应、淋巴管效应、免疫效应和诱导凋亡效应等方面也开展着深入的研究。陡脉冲疗法是本课题组开创的一种新的癌症物理治疗方法,在大量的离体、细胞和动物实验中已证实对肿瘤组织的有效杀伤和抑制作用。本文完成了上述四大效应的实验研究,观察到:(1)陡脉冲可破坏肿瘤营养血管和毛细淋巴管,使其栓塞、凝固性坏死,并下调血管内皮细胞生长因子VEGF-A和促淋巴管再生因子VEGF-C的水平,具有抗血管和淋巴管再生的作用,从而减少了残留、存活的肿瘤细胞经淋巴管途径转移到其他部位的可能性,防止肿瘤增生和转移。(2)陡脉冲能明显增强大鼠脾淋巴细胞的增殖反应和NK细胞的活性。具有活化巨噬细胞,增强其细胞毒功能并促进其分泌白细胞介素IL-4、IFN-γ和肿瘤坏死因子TNF-α的作用。导致脾淋巴细胞产生细胞因子的活性增强,诱导荷瘤宿主体内的免疫应答,有助于提高机体的免疫功能。(3)陡脉冲能抑制细胞增殖,改变细胞周期,下调Bcl-2/Bax表达的比值,造成细胞器内促凋亡因子的释放,诱导细胞凋亡。同时,本文深入分析陡脉冲对肿瘤细胞的杀伤和诱导凋亡的机制。(1) 借助ANASYS电磁场分析软件,用有限元方法仿真计算陡脉冲在均匀介质中的电场强度分布,并与大白兔肝脏实验相结合,确定能有效杀伤肿瘤组织的电极尺寸和间距、阵列布置方式、脉冲峰值等因素,寻找兔肝组织不可逆性电击穿的电场强度阈值,最终有效控制陡脉冲的杀伤范围,实现最佳疗效。(2) 建立单细胞模型,推导陡脉冲电场作用下单细胞极点处的跨膜电位,明确跨膜电位按指数衰减的变化规律;分析了脉冲宽度与跨膜电位的关系,以及电穿孔过程中细胞膜电导率和细胞结构变化对跨膜电位的影响,分析陡脉冲导致细胞不可逆性电击穿的机制。(3) 通过傅立叶频谱分析,推证陡脉冲波形的选择依据。证实陡脉冲强化超高频效应,有可能诱导细胞凋亡,从而防止细胞膜破损后细胞器游离,引起肿瘤转移或复发;而且脉宽越窄,超高频杀伤效应越强,为脉冲特征参数的选择提供依据。……   
[关键词]:陡脉冲疗法;恶性肿瘤;不可逆性电击穿;凋亡;电极阵列
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:重庆大学2004年
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