高压脉冲电场联合EPA对A-549细胞的协同作用研究

作     者：杨延钧 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张建华

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：微秒脉冲电场 电穿孔 肺癌A-549细胞 二十碳五烯酸 蛋白因子 

摘      要：癌症是危害人类健康的主要疾病之一,尤其是肺癌,其发病率排在前列,死亡率更是排在首位。近年来,脉冲电场电穿孔技术在肿瘤治疗中取得了卓越成效,与传统肿瘤治疗方法相比有一定的优势,是目前肿瘤治疗的研究热点。前期电穿孔肿瘤治疗的研究多是不可逆电穿孔的肿瘤消融,以及可逆电穿孔电化学疗法。然而不可逆电穿孔的肿瘤消融区域有限,电化学疗法中所用的传统化疗药物本身就对人体就有很大的毒副作用。怎样在肿瘤治疗中尽可能降低对人体的损伤,具有重要意义。近年来研究表明,中药抗癌成分能够对癌细胞发挥特异性毒性效果,并且对正常人体细胞毒性很弱。然而细胞膜具有选择通透性机制,对外源药物分子有阻碍作用,这就导致中药抗癌成分在用于癌症治疗时,胞内药物浓度低并且很难达到起效浓度。基于上述特性,本文选用高压微秒脉冲电场产生的可逆电穿孔联合中药成分二十碳五烯酸作用于肺癌A-549细胞,研究两者的协同作用效果。首先进行单细胞介电模型仿真。采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立单细胞的三层介电模型。通过仿真揭示了在不同电场强度的微秒脉冲电场作用下,细胞膜跨膜电位的发展与细胞膜发生电穿孔之间的规律,以及孔密度分布与细胞膜电导率、通透性变化的内在联系,为后续实验研究提供理论基础。其次研究脉冲电场联合二十碳五烯酸对A-549细胞的作用效果。分别研究了不同场强的脉冲电场,以及不同浓度的二十碳五烯酸对细胞的影响。筛选出合适的参数进行了脉冲电场联合二十碳五烯酸对A-549细胞作用效果的研究。使用PI染色法检测脉冲电场作用下A-549细胞的穿孔率,CCK-8检测法和Annexin V/PI双染法检测A-549细胞的活性和凋亡率。使用透射电镜观察脉冲电场作用下细胞形态变化。验证了微秒脉冲电场能显著增强二十碳五烯酸对肺癌A-549细胞的毒性效果。最后研究脉冲电场联合二十碳五烯酸作用下A-549细胞蛋白表达情况。选择与肺癌A-549细胞关联度高的蛋白因子,用Western blot检测相关蛋白表达的上调下调。验证了微秒脉冲电场联合二十碳五烯酸能够起到调节肺癌A-549细胞蛋白表达的作用,能够从蛋白层面上起到抑制癌细胞活性,诱导癌细胞凋亡的效果。综上所述,本文通过仿真分析研究了微秒脉冲电场诱导细胞发生电穿孔的作用机制。然后通过实验研究,从细胞层面和蛋白层面验证了微秒脉冲电场显著增强了二十碳五烯酸对肺癌A-549细胞的毒性效果,为后续中药成分治疗癌症提供了重要的促进手段。