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不同放射源辐照宫颈癌细胞的红外光谱研究

作　者: 齐健
导　师: 唐伟跃
学　校: 郑州大学
专　业: 光学
关键词: 电子线 131I 剂量宫颈癌细胞红外光谱
分类号: R737.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

红外光谱是物质分子的一个重要的物理特性,细胞或组织癌变常常伴随着其生物大分子如蛋白质、核酸、糖、脂类等在相对含量、构型、构象及其周围环境方面的改变,红外光谱能灵敏地探测到这些变化。傅立叶变换红外光谱（Fourier transformation infrared spectrum,FTIR）已被用于肿瘤细胞与正常细胞在分子水平上的组成和结构的差异性研究。本论文主要研究宫颈癌细胞经不同剂量的电子线和¹³¹Ⅰ辐照后的红外光谱,分别比较两种放射源各剂量组光谱间的差异,分析不同剂量的射线对细胞造成的辐射损伤情况,以探讨每种辐照损伤宫颈癌细胞的有效途径和较佳放射剂量,为宫颈癌治疗寻求新的光谱手段及临床拟定宫颈癌的放疗剂量提供实验依据。论文内容主要包含两大部分:1、研究宫颈癌细胞,经不同剂量（0,2,6,9,11,15Gy）电子线照射,继续培养24h后的傅立叶变换红外光谱（FTIR）,其中每个剂量组下设三组平行组。用统计方法分析所得数据的误差大小及辐照组对空白组数据的差异显著性,总结蛋白质、核酸、脂类对应谱带结构变化。（1）方差分析结果表明各平行组峰位数据误差不明显,数据准确,因此本实验所得红外光谱数据基本准确,有一定可参考性。t检验差异显著性结果显示,所有讨论谱带和相对峰值(I₁₆₅₄/I₁₅₄₂,I₁₄₅₅/I₁₃₉₈,I₂₉₅₈/I₂₈₅₄)在9Gy电子线照射下与空白对照组对应谱带差异性显著。因此,9Gy剂量下谱带和相对峰强可以作为判别电子线对宫颈癌细胞有效作用的标志。（2）各剂量组与空白组宫颈癌细胞照片显示,9Gy剂量组单核细胞居多,有较多凋亡细胞存在。根据肿瘤组织在细胞形态和组织结构上,与其发源的正常组织的不同程度的差异,9Gy剂量较其余剂量组在核数量,细胞大小,凋亡细胞分布方面良性转化效果明显。（3）不同剂量电子线照射宫颈癌细胞后,3413cm^-1在9Gy剂量组波数减小最明显,电子线与蛋白质分子碰撞时,损失能量提供给N-H基团促使其氢键化。1542cm^-1谱带普遍红移,蛋白质分子间的氢键遭到破坏,构象变得疏松无序。1084cm^-1谱带和1236cm^-1谱带蓝移,阻止磷酸二酯基团结合氢键可能是其抑制癌细胞继续恶化的有效途径。2925cm^-1谱带波数蓝移,说明脂类分子中碳氢链旁式构型增多,从一定程度上反映膜脂质次甲基的堆积复杂,脂质双层无序。1398cm^-1普遍红移,电子线以碰撞损失能量的方式作用于磷脂分子,改变膜脂中磷脂分子的排列状态。（4）不同剂量1654cm^-1,1542cm^-1处的相对强度比I₁₆₅₄/I₁₅₄₂在9Gy组中最小,说明宫颈癌细胞在9Gy组以破坏蛋白质分子氢键为途径,改变蛋白质分子中二级结构相对含量。9Gy组中2958cm^-1,2854cm^-1的峰高比I₂₉₅₈/I₂₈₅₄最小,说明宫颈癌细胞内脂类分子的CH₃基团与CH₂基团的相对含量减少,膜脂中甲基链、亚甲基链无序化程度最显著。9Gy剂量组相对峰强I₁₄₅₅/I₁₃₉₈明显减小,9Gy剂量照射明显改变CH₃对称弯曲振动能级结构,造成膜脂分子中CH₃的无序化,改变其与亚甲基链的相对含量是改变宫颈癌细胞的途径之一。2、研究宫颈癌细胞,经不同剂量（0,1,3,5,7,10,15mCi）¹³¹Ⅰ照射,继续培养24h后的傅立叶变换红外光谱（FTIR）,其中每个剂量组下设三组平行组,通过统计方法分析所得数据的误差大小及辐照组对空白组数据的差异显著性,分析蛋白质、核酸、脂类对应谱带结构变化。（1）各剂量组峰位标准方差数值很小,平行组所得数据差别不大,数据分布集中,因此本实验所得红外光谱数据准确,有一定可参考性。t检验差异显著性结果显示,所有讨论谱带和相对峰值(I₁₆₅₄/I₁₅₄₂,I₂₉₅₈/I₂₈₅₀)在10mCi¹³¹Ⅰ辐照下与空白对照组对应谱带差异性显著。因此,10mCi¹³¹Ⅰ辐照引起的谱带和相对峰强变化可以作为判别¹³¹Ⅰ对宫颈癌细胞有效作用的标志。（2）不同剂量¹³¹Ⅰ放射源照射宫颈癌细胞后,3408cm^-1谱带在7,10,15mCi组红移最明显,这些剂量¹³¹Ⅰ照射影响蛋白质分子N-H基团伸缩振动,氢键化程度显著变大。1542cm^-1谱带在5,10mCi照射组红移达7cm^-1,对比分析各组峰形发现5,10,15mCi组酰胺Ⅱ带峰形相似,5,10mCi¹³¹Ⅰ照射组中蛋白质二级结构氢键遭到破坏。1162cm^-1红移5cm^-1,表明蛋白质分子中C-O基团形成氢键,C-O受约束程度增强,这与正常组织细胞分子中的C-O基团一般与其他基团或分子形成氢键相符合。1236cm^-1谱带频移情况复杂,3,10mCi¹³¹Ⅰ照射对细胞核酸分子影响较大,癌细胞内PO₂基团氢键化变弱。2850cm^-1谱带普遍蓝移4cm^-1,说明膜脂碳氢链旁式构型增多,膜脂分子内碳氢链构象无序化程度增强,原有脂类分子结构被改变。1458cm^-1均红移,说明¹³¹Ⅰ照射后-CH₂与不饱和基团或电负性基团连接,使-CH₂的对称振动谱带向低频方向移动。（3）10mCi照射组酰胺Ⅰ带、Ⅱ带的相对峰强比I₁₆₅₄/I₁₅₄₂数值最小,推断10mCi ¹³¹Ⅰ照射明显引起蛋白质分子结构疏松无序,恶变细胞内部蛋白质相对含量减少。2958cm^-1,2850cm^-1谱带的吸光度比I₂₉₅₈/I₂₈₅₀在10mCi照射组比值最小,这说明膜脂中亚甲基基团数量比甲基基团数量相对增加明显。原因包括两方面:一方面是因为10mCi¹³¹Ⅰ照射使宫颈癌细胞脂类分子的碳氢链旁式结构得到最快增加。另一方面是因为癌细胞内DNA次甲基化和胶原含量降低引起甲基的相对数目减少。

全文目录

摘要  3-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-24
  1.1 选题意义  13-15
  1.2 研究背景  15-24
    1.2.1 红外光谱研究肿瘤  16-21
    1.2.2 电离辐射治疗肿瘤的研究  21-24
第二章理论基础  24-36
  2.1 红外光谱  24-31
    2.1.1 红外吸收原理  25-28
    2.1.2 傅立叶变换红外光谱仪  28-31
  2.2 t检验法  31-32
  2.3 组织细胞生物学理论  32-34
    2.3.1 细胞的基本概念  32-33
    2.3.2 细胞癌变  33-34
  2.4 辐射分子生物效应  34-36
第三章宫颈癌细胞的培养  36-42
  3.1 细胞株  36
  3.2 实验设备及用途  36-37
  3.3 实验试剂  37-39
    3.3.1 配制实验试剂所需材料  37
    3.3.2 实验试剂配制  37-39
  3.4 细胞培养细节  39-42
    3.4.1 细胞复苏  39-40
    3.4.2 细胞冻存  40
    3.4.3 细胞传代  40
    3.4.4 细胞计数  40-41
    3.4.5 细胞活力  41-42
第四章不同剂量电子线照射宫颈癌细胞的红外光谱  42-54
  4.1 引言  42-43
    4.1.1 临床电子线形成  42
    4.1.2 电子线临床应用  42-43
  4.2 实验  43-44
    4.2.1 实验材料及仪器  43
    4.2.2 实验方法  43-44
  4.3 统计分析  44-47
    4.3.1 红外光谱峰位标准差分析  44-45
    4.3.2 红外光谱差异性显著分析  45-47
  4.4 光谱图分析讨论  47-52
    4.4.1 蛋白质分子谱带  48-50
    4.4.2 核酸分子谱带  50-51
    4.4.3 脂类分子谱带  51-52
  4.5 小结  52-54
第五章不同剂量~(131)I辐照宫颈癌细胞的红外光谱研究  54-66
  5.1 引言  54
  5.2 实验  54-55
    5.2.1 实验材料及仪器  54-55
    5.2.2 实验方法  55
  5.3 统计分析  55-58
    5.3.1 红外光谱峰位标准差分析  55-56
    5.3.2 红外光谱峰位差异性显著分析  56-58
  5.4 光谱分析讨论  58-63
    5.4.1 蛋白质谱带  59-60
    5.4.2 核酸分子谱带  60-62
    5.4.3 脂类分子谱带的变化  62-63
  5.5 小结  63-66
第六章结论与展望  66-70
  6.1 结论  66-68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-76
致谢  76-77
附录  77

不同放射源辐照宫颈癌细胞的红外光谱研究

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