人乳腺癌组织的显微拉曼光谱研究
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V o l . 2 4, N o . 1 1, 1 3 5 9 1 3 6 2 p p , N o v e m b e r 2 0 0 4
6 4 c m-1 谱线的宽度和强度均增加 ,某些氨基酸残基的 C—O 谱线向高波 数 位 移 ,色 氨 酸 特 征 c m-1 ,其中 12 -1 峰 13 6 8c m 在癌变组织中几乎观察不到 ;脂类特征谱线减少 。上述谱线变化表明 ,癌变组织中核酸的相对 含量增加 、主链结构发生变化 ;蛋 白 质 结 构 同 时 呈 现 α 螺 旋 、无 规 卷 曲 、 折 叠 以 及β 回 折 4 种 构 象 特 征, β , , “ ” ; 其分子间的氢键近乎断裂 蛋白质变得松散和无序 色氨酸残基的吲哚环呈现 暴露式 脂 类 含 量 减 少 。研 究表明 ,显微拉曼光谱可以为乳腺癌变的生化机理研究以及活体诊断提供有力的实验依据 。 主题词 显微拉曼光谱 ;乳腺癌 ( ) 中图分类号 : O 6 5 7 . 3 7 文献标识码 :A 文章编号 : 1 0 0 0 0 5 9 3 2 0 0 4 1 1 1 3 5 9 0 4 此 ,有必要研究每一 种 不 同 组 织 形 态 成 分 的 拉 曼 光 谱 特 征 ,
人乳腺癌组织的显微拉曼光谱研究
于 舸1,徐晓轩1,牛 昀2,王 斌1,宋增福3,张春平1
1 . 南开大学物理科学学院光子学中心 ,天津 3 0 0 0 7 1 2 . 天津医科大学肿瘤医院 ,天津 3 0 0 0 6 0 3 . 北京大学物理学院 ,北京 1 0 0 0 8 0
摘 要 研究了人类正常与癌变乳腺组织的显 微 拉 曼 光 谱 特 性 。与 正 常 乳 腺 组 织 相 比 ,癌 变 组 织 的 核 酸 骨
[] 织切片 检 查 ,切 片 病 理 表 明 7 0% ~9 0% 是 良 性 的 1 。但 是 ,
进而研发一种能够反映组织内在显微状 态 的 诊 断 特 征 。目 前
8, 9] 。我 们 采 用 了 国外一些研究者已开展这 方 面 的 研 究 工 作 [
具有空间分辨率的显微拉曼光谱仪 ,研究 了 正 常 乳 腺 组 织 和 ,实 验 显 示 , 微 观 谱) 癌变组织中不同形态 物 质 的 拉 曼 光 谱 ( 同一样品不同形态的物质的拉曼光谱不 同 。从 这 些 光 谱 中 我 大 小 1~2 们获得了典型 的 正 常 乳 腺 组 织 和 癌 变 组 织 微 区 ( 的拉曼光谱 ,研 究 结 果 表 明 ,正 常 乳 腺 组 织 和 癌 变 组 织 m) μ 的拉曼微观谱有显著的差异 。
2- ) P O ν 3 S( ( 9 3 8 ν C—C) s k e l e t a l h e l i x α
T r p T r y O—P—O) ν S( - P O ν S( 2 ) T r p ( ) M e t C—S ν ( — ) M e t νC S T r y
犉 犻 1 犚 犪 犿 犪 狀狊 犲 犮 狋 狉 犪狅 犳狀 狅 狉 犿 犪 犾 犪 狀 犱犿 犪 犾 犻 狀 犪 狀 狋犫 狉 犲 犪 狊 狋 狋 犻 狊 狊 狌 犲 狊 犵 狆 犵
水平揭示正常乳腺 组 织 、良 性 肿 瘤 和 癌 组 织 间 存 在 的 差 异 , 然而 ,无法解释癌变 的 生 化 原 因 。乳 腺 的 癌 致 改 变 ,包 括 一 些生物化学 和 组 织 形 态 学 的 细 微 变 化 发 生 在 显 微 水 平 。因
2 0 0 4 0 3 1 6,修订日期 : 2 0 0 4 0 6 1 8 收稿日期 : 振兴计划 ” 资助项目 基金项目 :教育部 “
2 7] 。这 些 研 究 均 表 明 拉 曼 光 谱 能 在 分 子 换红外拉曼宏观 谱 [
1 实验部分
1 1 样品 乳腺癌组织及正常组织均取自手术 切 除 的 标 本 。标 本 离 体后去除血渍 ,保存 于 液 氮 中 。样 品 分 为 两 部 分 ,一 部 分 经 石蜡切片 HE 染色进行病理学检查 ;另 一 部 分 切 成 薄 片 贴 在 C F a 2 晶片上随即用空气吹干 ,用于光谱研究 。 1 2 显微拉曼光谱的测定 本实验在 英 国 的 R e n i s h a w 公 司 生 产 的 MK I 2 0 0 0型显 微拉曼光谱仪上 进 行 。其 配 备 有 L E I C A 的共焦显微镜以及 三维微动平台 ,平台横向 ( 分辨率为 1μ 犡, 犢 轴) m,纵向 ( 犣 轴) 分辨率为 2μ m,光谱分辨率为 2c m-1 。激 发 波 长 为 半 导
- 特征谱线由 10 架磷酸离子ν P O 8 2 移到 10 9 7c m-1 、强度加强 ,位于 8 1 7c m-1 的 R NA 主链ν O—P— S( 2 ) S( -1 的谱线强度增加 ;蛋白质酰胺 Ⅰ 和酰胺 Ⅲ 两 个 特 征 谱 带 从 16 O) 5 7, 12 7 3c m 分 别 位 移 到 16 6 2 和 12 6 4
1 9 6 2 年生 ,南开大学光子学中心在读博士生 ,副教授 通讯联系人 作者简介 :于 舸 ,女 ,
1 3 6 0
光谱学与光谱分析 第 2 4卷
- 例正常乳腺组织和癌变组 织 的 D 的 NA 骨 架 磷 酸 离 子 ( P O 2 )
体激 光 7 8 5n m。 实 验 时 显 微 镜 物 镜 采 用 5 0× 长 焦 镜 头 ( ) ,信号收集时间为 1 ,室温为 ( N .A . 为0 .5 5 0s 2 2±2) ℃。 对获得的光谱去除来源 于 C F a 2 基片的背景信号以及对谱线 进行平滑 ,并对蛋白质酰氨 Ⅰ 16 振动 5 7c m-1 ( 16 6 2c m-1 ) 峰作归一化处理 。
1 2] 。这 说 明 拉 二酯基团 ,但对这两谱线的贡献可以忽略不计 [
曼光谱中磷酸二酯基团的谱线主要来自核酸 。图 2 显示了多
) 与正常乳腺组织 相 比 ,在 癌 变 组 织 中 9 2 7 1c m-1 谱 线 ( 强度明显增强 。该谱线起因于磷酸化蛋白 和 核 酸 中 磷 酸 单 酯
注: 1 .ν - 伸缩振动 ; d e f - 变形振 ν δ- 弯曲振动 ; S- 对称伸缩振动 ; 动; 2 .P h e - 苯丙氨酸 ; T r - 酪氨酸 ; T r - 色氨酸 ;M e t - 蛋氨酸 y p
D NA 骨 架 磷 酸 二 酯 的 对 称 伸 缩 O—P—O 振 动 谱 线 出 现 在 7 8 6c m-1 。虽然组织中细胞膜内酯类的磷 酸 残 基 也 含 有 磷 酸
12 1 2 11 7 4
P h e C—O) δ(
np l a n ew a i n 11 5 8 C H3i g g g - 10 9 7 P O ν S( 2 ) 10 7 5 10 3 2 ( C—N) ν ( P h e C— H) ν C—C) P h e ν S(
C—C) P h e ν S( 2- ) P O ν S( 3
正常 组织 17 5 4 16 5 7 15 4 7 13 6 8 13 0 5 12 7 3 11 6 2 10 8 2 10 2 9 10 0 3 9 7 2 9 3 7 9 2 8 8 7 3 8 5 3 8 1 7 7 2 5 6 4 7 振动模式初步指认 (CO ) ν h e l i x Am i d eⅠα Am i d eⅡ 癌变 组织 16 6 2 15 7 4 14 5 0 振动模式初步指认 Am i d eⅠα h e l i x P h e ν C ) S(C C H3 d e f C H2, T r p
对称 伸 缩 振 动 峰 与 蛋 白 质 最 高 峰 强 度 的 比 ห้องสมุดไป่ตู้ 犚。 显 然 ( 。这表明癌变 时 细 胞 / / 犐 m a l i n a n t 犐 n o r m a l >( g 10 9 7 16 6 2) 10 8 2 16 5 7) 无 限 增 殖 ,D NA 大 量 复 制 ,从 而 导 致 细 胞 中 D NA 含 量 增 加。 犜 犪 犫 犾 犲1 犜 犺 犲狆 犲 犪 犽狆 狅 狊 犻 狋 犻 狅 狀犪 狀 犱犪 狊 狊 犻 狀 犿 犲 狀 狋狅 犳犚 犪 犿 犪 狀狊 犲 犮 狋 狉 犪 犵 狆 -1 ( ) 犿 犳 狉 狅 犿狀 狅 狉 犿 犪 犾 犪 狀 犱犿 犪 犾 犻 狀 犪 狀 狋犫 狉 犲 犪 狊 狋 狋 犻 狊 狊 狌 犲 狊犮 犵
引 言
乳腺癌是妇女死亡的主要 原 因 之 一 。因 此 ,早 期 作 出 正 确诊断对疾病的治疗具有决定性的意义 。现 行 的 诊 断 方 法 例 如 X 光拍片及超声都是探测乳腺密度的变化 。这些技术都无 法可靠地区分癌变和良性肿瘤 ,只能用作 检 测 疑 似 病 例 而 不 能用作诊断 。为了区分恶性与 良 性 肿 瘤 ,通 常 需 要 做 活 体 组
( C—C) s k e l e t a l h e l i x 10 0 4 ν α ( C—C) 9 7 1 ν T r p T r y O—P—O) ν S( ( ) C—S M e t ν T r y 8 7 2 8 5 7 8 1 7 7 8 6 7 5 6 7 2 5 6 6 5 6 4 5
不做活体切片检查而采用光学手段如拉 曼 光 谱 ,对 疑 似 病 例 提供在线诊断信息也是可能的 。 人体各种组织和细胞都是 由 蛋 白 质 、核 酸 、脂 类 等 生 物 分子组成的 。每一种物质都有 其 特 征 的 拉 曼 光 谱 。在 组 织 和 细胞癌变过程中 ,组成细胞 、组 织 的 各 种 生 物 分 子 只 是 在 不 同组织和细 胞 内 的 构 型 、构 象 以 及 各 种 成 分 的 构 成 比 例 不 同 。这些早期 的 变 化 并 不 引 起 临 床 症 状 和 医 学 影 像 学 的 变 化 ,而拉曼光谱却能从分子水 平 反 映 这 些 变 化 。一 些 研 究 者 陆续分析了正常乳腺组织 、良性肿瘤和癌 变 组 织 的 傅 里 叶 变