纳米金、纳米银对脑胶质瘤辐射增敏效果的比较研究

摘要

背景和目的：
　　脑胶质瘤是颅内最常见的恶性原发性肿瘤，也是死亡率最高的十类肿瘤之一。辐射治疗是脑胶质瘤综合治疗中最重要的治疗手段之一，但大部分脑胶质瘤细胞对射线不敏感，常规辐射治疗效果不佳。通过提高射线的辐射剂量虽能有效杀死肿瘤细胞，但易对周围正常组织造成严重伤害。因而，如何提高射线对脑胶质瘤细胞的杀伤力，依旧是临床亟待解决的关键问题。随着纳米科技的迅速发展，纳米材料作为一种新型辐射增敏剂开辟了肿瘤辐射治疗的新篇章。其中，纳米金（AuNPs）以其稳定的化学性质、易于表面修饰、良好的生物相容性以及对射线具有较高的吸收效率等特点，致使其作为肿瘤辐射增敏剂倍受研究者的关注。研究发现AuNPs辐射增敏的机制主要包括对细胞周期的阻滞以及氧化应激诱导的细胞凋亡、坏死和DNA损伤。AuNPs已在多种射线辐射下不同细胞系和动物模型中证实具有良好的辐射增敏效果，但其是否在临床常用的兆伏级射线能量下对脑胶质瘤细胞具有辐射增敏作用尚不清楚。纳米银(AgNPs)由于其独特的抗菌、催化及非线性光学等性能，使其在生物医药领域的研究中具有广阔的应用前景。先前，本课题组在体内、外实验的研究中发现AgNPs能够显著提高射线对脑胶质瘤细胞的杀伤作用，随后又有研究证实AgNPs在其它多种肿瘤细胞系中均具有良好的辐射增敏效果。为了明确这两种研究最为广泛的辐射增敏剂在兆伏级射线能量下辐射增敏能力是否存在差异。我们拟制备柠檬酸盐修饰粒径相似的AuNPs和AgNPs，以脑胶质瘤为研究对象，通过体内、外实验综合评价和比较等摩尔等质量浓度的AuNPs和AgNPs对脑胶质瘤的辐射增敏效果，并观察其联合辐射对细胞死亡及自噬水平的影响，以期为脑胶质瘤高效辐射增敏剂的遴选和应用提供理论和实验基础。
　　方法：
　　1.材料表征利用柠檬酸钠还原体系制备粒径相似的AuNPs和AgNPs，并应用等离子光谱质谱仪、透射电子显微镜、紫外可见光分析仪及动态光散射纳米粒度分析仪进行表征。
　　2.体外实验：
　　(1)CCK8法检测等摩尔/质量浓度梯度的AuNPs和AgNPs联合辐射对胶质瘤细胞活性的影响;
　　(2)细胞克隆形成实验检测等摩尔/质量浓度的AuNPs和AgNPs对胶质瘤细胞辐射敏感性的影响;
　　(3)AnnexinⅤ-FITC流式细胞仪检测等摩尔/质量浓度的AuNPs和AgNPs联合辐射对胶质瘤细胞凋亡的影响;
　　(4)Hoescht-PI双染检测等摩尔/质量浓度的AuNPs和AgNPs联合辐射对胶质瘤细胞死亡率的影响;
　　(5)单丹磺酰戊二胺、吖啶橙、LC3Ⅱ蛋白免疫荧光染色检测等摩尔/质量浓度的AuNPs和AgNPs联合辐射对胶质瘤细胞自噬水平的影响。
　　3.通过构建脑胶质瘤原位裸鼠模型，观察瘤内直接注射等摩尔/质量浓度的AuNPs和AgNPs联合辐射对荷瘤鼠生存期的影响。
　　结果：
　　1.利用柠檬酸钠还原体系成功合成粒径约为15nm的AuNPs和AgNPs，分散性良好，粒径均一。
　　2.体外实验:
　　(1)AuNPs、AgNPs联合辐射能够降低胶质瘤细胞的活性，并具有浓度依赖性，AgNPs联合辐射对细胞活性的影响较强;
　　(2)等摩尔浓度AgNPs、AuNPs、等质量浓度AgNPs对U251细胞的辐射增敏比分别为1.44、1.23、1.64;
　　(3)在辐射条件下，等摩尔/质量浓度的AgNPs较AuNPs能够显著增加U251细胞的死亡率和自噬水平，具有统计学差异。
　　3.体内实验结果显示，与单纯辐射组相比，等摩尔/质量浓度的AgNPs和AuNPs联合辐射均能有效延长荷瘤鼠的生存期，且前者效果更佳。
　　结论:
　　在临床常用的兆伏级能量下，AuNPs和AgNPs对脑胶质瘤具有辐射增敏作用;AgNPs联合辐射能够发挥更优的抗瘤效果，可能与其诱导更多的细胞凋亡有关;AgNPs是一种高效的脑胶质瘤辐射增敏剂，具有临床应用潜能。